Je leest:

Wat voor energie wil jij in 2050?

Wat voor energie wil jij in 2050?

Draai zelf aan de knoppen van een Europees energiemodel

Auteur: | 25 augustus 2022
白士 李

Hoe ziet onze energievoorziening in Europa er in 2050 uit? Met een model van de TU Delft kan je zelf aan de knoppen draaien en de scenario’s in beeld brengen. NEMO Kennislink-redacteur Joris Tielens laat zich rondleiden in het Europa van de toekomst.

In 2050 rijdt iedereen elektrisch, toch? Nee joh, we krijgen allemaal thuis een cv-installatie op groen gas. Of nog beter: een warmtepomp. En het vliegtuig moeten we helemaal laten staan. Tenzij ze kunnen gaan vliegen op groene synthetische brandstof misschien. Ontwikkelaars van de TU Delft maakten met collega’s van de Zwitserse technische universiteit ETH Zurich een simulatiemodel waarmee je de effecten van veranderingen als deze kunt doorrekenen. Zijn er voldoende alternatieven om van het gas af te gaan? Kunnen we onze energievoorziening klimaatneutraal krijgen?

Het model is bedoeld voor beleidsmakers, maar het is open source en dus ook toegankelijk voor de gewone man of vrouw. Stap in de schoenen van de leiders van de toekomst en draai aan de knoppen. De te maken keuzes zijn niet eenvoudig. Wil je als land al je energie zelf produceren of ben je bereid bij andere landen in te kopen? Hoeveel geld wil je investeren in energieopslag? Uit het model rollen vervolgens kaarten die aangeven waar in Europa in de toekomst welke energie geproduceerd moet worden om je scenario in de praktijk te brengen. Worden het windmolens op land of op zee? Of toch meer zonnepanelen, waterkrachtcentrales en biomassa?

Francesco Lombardi, energie-ingenieur bij de TU Delft en ontwerper van het algoritme dat ten grondslag ligt aan het model, geeft me een rondleiding door het Calliope-model. Elke keuze heeft consequenties, zo blijkt al snel.

Opties afwegen

“Ons model zoekt manieren waarop Europa in 2050 klimaatneutraal en zelfvoorzienend is in haar energievoorziening, met de techniek die nu al in bedrijf is”, vertelt Lombardi. En het goede nieuws is dat de vraag niet is of dat lukt, maar op welke manier. De onderzoekers vonden maar liefst 441 verschillende scenario’s van een groen en veilig Europa in 2050. Deze opties zien er behoorlijk verschillend uit, maar ze hebben een ding gemeen: ze steunen op een snelle toename van het aantal windmolens en zonnepanelen. “In 2030 moeten we het aantal windturbines en zonnepanelen dat we elk jaar installeren, met een factor tien hebben verhoogd ten opzichte van wat we nu elk jaar plaatsen”, zegt Lombardi.

Het Calliope-model maakt gebruik van openbaar toegankelijke statistische gegevens van de Europese Unie. Bijzonder aan het model is dat het van uur tot uur de vraag en aanbod van energie en de fluctuerende stromen van elektriciteit, warmte, waterstof, synthetische koolwaterstoffen en biobrandstoffen modelleert.
TU Delft, Calliope

Het is niet het eerste model dat dit soort scenario’s in beeld brengt. “Maar in plaats van alleen de goedkoopste optie te geven, zoekt het algoritme van dit model ook naar alternatieven die iets duurder zijn”, legt Lombardi uit. Daardoor biedt het beleidsmakers verschillende opties die ze tegen elkaar kunnen afwegen. Het maakt duidelijk dat een keuze voor het één, gevolgen heeft voor het ander.

De opbrengst van windmolens en zonnepanelen varieert – het waait nu eenmaal niet altijd even hard, en de zon schijnt ook niet altijd. Om die schommeling op te vangen, moet energie opgeslagen kunnen worden. Gaan we dat doen in batterijen, of gaan we voor waterstof? Of balanceren we de variatie door het elektriciteitsnet sterk uit te breiden en veel elektriciteit te distribueren binnen Europa – van Zuid-Europa waar veel zon schijnt tot Ierland waar het hard waait. Het zijn dit soort keuzes die het model inzichtelijk maakt.

Zonder biomassa

Biobrandstof heeft niet zo’n goede naam. Kan het ook zonder, vraag ik Lombardi. De Italiaanse onderzoeker knikt. “In ons model gebruiken we alleen restafval uit bos- en landbouw als biomassa, geen gewassen en geen ingevoerde palmolie. Maar ik begrijp de zorgen, want plantenresten kun je ook gebruiken als bemesting in de landbouw. En het is heel goed mogelijk om het gebruik van biomassa te beperken.” Hij beweegt met een paar muisklikken een schuifregelaar op het beeldscherm naar links. Vervolgens klikt hij op een van de scenario’s die rekening houdt met deze voorwaarde.

Kiezen voor minder biomassa heeft gevolgen, zie ik in de kaartjes die op het beeldscherm verschijnen. Elektriciteit krijgt een grotere rol, en moet volop uitgewisseld worden binnen Europa. Dat vraagt om een flinke uitbreiding van het elektriciteitsnet en veel handel in elektriciteit tussen landen. Een flink deel van de verwarming van huizen moet dan ook met warmtepompen gaan gebeuren, door elektriciteit aangedreven. Dat vraagt erom dat huizen goed geïsoleerd worden, legt Lombardi uit, want anders werkt een warmtepomp minder goed. Ook auto’s moeten elektrisch gaan rijden. Bovendien moeten warmtepompen en auto’s aangesloten worden op smart grids. De accu van de auto kan dan opgeladen worden als er genoeg energie is, en energie leveren aan het net als de auto stil staat maar er elders vraag naar elektriciteit is.

In deze afbeelding is het resultaat te zien van een scenario waarin Europa in 2050 heel weinig biomassa gebruikt als energiebron. Er moeten dan wel heel veel hoogspanningslijnen gebouwd worden om elektriciteit van de ene kant van Europa naar de andere kant van Europa te krijgen (de dikke blauwe lijnen in het kaartje rechts). In het middelste kaartje blijkt dat veel regio’s in dit scenario afhankelijk zijn van invoer van elektriciteit (rood). De gele stippen geven aan waar grote waterstof-hubs komen, plekken waar waterstof geproduceerd gaat worden uit windenergie en zonne-energie.
TU Delft

Wat minder elektrische auto’s

Hé maar wacht eens even, alle auto’s elektrisch? En willen alle auto-eigenaren hun auto wel aan een smart grid hangen? Lombardi verandert met een paar muisklikken de voorwaarden in het model. “Stel dat het slechts haalbaar blijkt dat de helft van het vervoer elektrisch wordt, dan zou de vraag naar synthetische brandstoffen drastisch toenemen”, zegt Lombardi. Synthetische brandstoffen kunnen in een gewone verbrandingsmotor, maar worden niet van aardolie gemaakt maar van groene waterstof. Die groene waterstof wordt gemaakt met duurzaam opgewekte elektriciteit uit windmolens of zonnepanelen.

Om zo goedkoop mogelijk waterstof te maken, kan je dat het beste doen waar goedkoop energie opgewekt kan worden, laat Lombardi zien op de kaartjes die op het scherm verschenen zijn. Bijvoorbeeld met windmolens voor de kust van Engeland, Ierland of Spanje. Daar ontstaan ‘waterstof-hubs’, plekken in Europa waar fabrieken staan voor waterstof en synthetische brandstof. Veel Europese landen moeten dan energie van elders op het continent invoeren.

Weg met de verbrandingsmotor

En als we helemaal van de verbrandingsmotor af willen? “We kunnen naar een echt hernieuwbare energiemarkt en alle conventionele energiecentrales, de huidige kolen- en gascentrales, sluiten. Dan hebben we geen of veel minder synthetische brandstoffen nodig. Maar dat vraagt om een zeer sterk geïntegreerd systeem”, zegt Lombardi.

Met een paar aanpassingen in de instellingen van het model laat hij een scenario zien waarin heel veel elektriciteit geproduceerd wordt uit zonnepanelen en windmolens. In dit toekomstbeeld wordt er veel elektriciteit verhandeld tussen landen. “Dat vraagt wel om volledig open grenzen en goede verhoudingen tussen landen in Europa”, zegt Lombardi. Bovendien vraagt het om meer hoogspanningslijnen binnen Europa. En alle verwarming van huizen en alle auto’s moeten elektrisch worden. “Het is de vraag of we op dit moment voldoende investeren hierin, om straks deze optie open te houden”, zegt Lombardi.

Eigen energie eerst

Misschien kunnen we het in de toekomst wat minder goed met elkaar vinden in Europa. Kan ieder land zijn eigen energie produceren, zonder bij de buren aan te kloppen? Dat kan technisch gezien ook, zegt Lombardi, maar komt in geen van de scenario’s voor. De reden is dat het ontzettend duur is. “Het is veel gemakkelijker en goedkoper om windmolens te zetten waar het hard waait, en zonnepanelen waar de zon vaak schijnt.” Wil een land per se haar eigen energie produceren, dan moet het daar zwaar de portemonnee voor trekken en veel windmolens of zonnepanelen plaatsen die maar op halve kracht werken. De prijs van niet willen samenwerken is hoog.

Het is leuk spelen met de schuifjes van het model, en er zijn nog veel meer varianten te produceren. Met de uitleg van Lombardi erbij kon ik het model aardig begrijpen, maar heel toegankelijk is de interface niet. Lombardi: “We willen de interface nog toegankelijker maken met een introducerende website, een beperkter aantal opties, meer interactieve navigatie en uitleg.” Voor de doorzetters biedt het bijbehorende wetenschappelijke artikel tot die tijd meer informatie over het model.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 25 augustus 2022

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

Thema: Hoe klimaat je raakt

Philip Lindeman voor NEMO Kennislink
Hoe klimaat je raakt
De klimaatcrisis is moeilijk om te vatten. Het gebeurt om ons heen, en tegelijkertijd zie je niet direct de gevolgen. In dit thema onderzoeken we wat wél kan; we werken aan nieuwe verhalen over wie wij zijn, en wat onze relatie met elkaar en de planeet is.
Bekijk het thema
Heb je gevonden wat je zocht?
We zijn onze zoekresultaten aan het verbeteren. Jouw antwoord helpt ons hierbij.