Energietransitie

De energietransitie is de transformatie van fossiele energie naar duurzame energie. In 2030 moet de CO2-uitstoot met 55% zijn gedaald en in 2050 is de reductie 95% en is Nederland klimaatneutraal. Het reduceren van de uitstoot van CO2 is bedoeld om verdere opwarming van de aarde tegen te gaan. Met zon, wind, water en aarde kunnen we de overstap maken.

Omschakelen naar duurzame energiesystemen is een hot issue. Iedereen in de elektriciteits- en warmteketen voelt deze urgentie. Het ministerie van IenW en Deltares zetten de bij Deltares beschikbare kennis over water, bodem en infrastructuur graag optimaal in bij het vormgeven en versnellen van de energietransitie.

Het inzetten en opschalen van het gebruik van nieuwe energiebronnen en opslagsystemen is één van de grootste uitdagingen van de komende jaren. Tegelijkertijd moeten aanbieders ervoor zorgen dat groene energie beschikbaar en betaalbaar is en blijft. Veel duurzame energiebronnen leveren niet constant; het waait bijvoorbeeld niet altijd en ook de zon schijnt niet continu. Daarom is er extra aandacht voor buffering en tijdelijke opslag nodig. Water en bodem spelen een belangrijke rol als bron van energie en voor de opslag. Slimme integratie van bronnen, opslag en distributie, en maatschappelijk aanvaardbare oplossingen zijn noodzakelijk.

In het onderzoeksprogramma Duurzame Energietransitie onderzoekt Deltares hoe er handelingsperspectief kan worden gegeven aan duurzame energiesystemen als bijvoorbeeld offshore windenergie, aquathermie (energie uit oppervlakte-, drink- of afvalwater), geothermie, warmte- en koudenetten, warmtekoude- en hoog temperatuuropslag en zonne-energie.

Bron: RWS

Deltares werkt in het onderzoeksprogramma aan systemische vragen

Deltares zet het innovatieve onderzoek in voor het beantwoorden van vragen over hoe we de ‘meer continue’ energiebronnen als water en bodem beter kunnen benutten. Ook kijken we hoe we de kosten en opbrengsten bij de ontwikkeling en realisatie van collectieve warmtesystemen verdelen, hoe we ervoor zorgen dat deelsystemen optimaal op elkaar aansluiten, en hoe we de opschaling van warmtenetten kunnen realiseren. Vragen als “Welke nieuwe energie-infrastructuur is nodig voor winning, opslag en distributie?” en “Hoe kunnen we bestaande infrastructuur afsluiten of hergebruiken?” staan daarbij centraal. Ook wordt onderzoek gedaan naar de effecten van de energietransitie op de leefomgeving en de beste manier waarop we beleidskeuzes kunnen gaan ondersteunen met scenario’s en transitiepaden.

De effecten van opschaling van offshore windenergie

Windmolenparken op de Noordzee leveren al jaren energie voor Nederlandse huishoudens. In 2023 moet windenergie ruim 5 miljoen huishoudens van stroom voorzien (zie ook het verhaal over de Noordzee). Het transport van die windenergie gaat via elektriciteitskabels die net onder de zeebodem lopen. Veranderingen in de bodem leggen de kabels bloot en maken ze kwetsbaar. 70% van de verzekeringsclaims in de offshore windenergie komen hieruit voort. Als initiatiefnemer van het JIP CAble Lifetime Monitoring programma onderzoekt Deltares hoe breuken in kabels en leidingen kunnen worden voorkomen.

Het beperken van kabelfalen draagt bij aan het behalen van de doelstelling van het Rijk van 11 gigawatt aan duurzaam opgewekte windenergie in 2030 tegen lage maatschappelijke kosten. De huidige vijf windmolenparken leveren gezamenlijk ongeveer 1 gigawatt.

De prijs van duurzame elektriciteit uit offshore wind is de laatste jaren enorm gedaald. In de Noordzee worden er daarom parken bijgebouwd. Deltares kijkt op een integrale manier naar de effecten van deze opschaling op het ecosysteem, de voedselketen, golfslag, stroomrichting, kustveiligheid en de indeling van de schaarse ruimte.

Energie van de toekomst

Relatief nieuw in het rijtje warmtebronnen is aquathermie waarbij er thermische energie uit oppervlaktewater (TEO), drinkwater (TED) of afvalwater (TEA) wordt gewonnen. TEO-technologie maakt gebruik van de seizoensgebonden temperatuurverschillen van het water. Warmtewisselaars onttrekken koude en warmte aan het water. Middels open warmte-koude opslagsystemen (WKO’s) in de bodem wordt de warmte of koude opgeslagen en weer vrijgegeven in het juiste seizoen.

Opschaling van WKO-systemen brengt specifieke vragen met zich mee over ruimtelijke ordening van de ondergrond (zonering) en hoe om te gaan met eventuele bodemverontreinigingen. Ook werkt Deltares aan software, handleidingen en trainingen voor het ontwerp en de efficiënte bedrijfsvoering van dergelijke warmte- en koudenetten.

Verkennend onderzoek laat zien dat aquathermie ruim 40% van de bebouwde omgeving kan verwarmen. De nabijheid van water en de bebouwingsdichtheid bepalen of gebieden geschikt zijn voor de aanleg van aquathermiesystemen. Binnen het consortium WarmingUP heeft Deltares de Aquathermieviewer ontwikkeld. Hiermee kan op wijkniveau de potentie worden bepaald. Op termijn zullen bij toepassing van duurzame collectieve warmtesystemen meerdere bronnen en opslagsystemen op diverse temperatuurniveaus worden aangesloten. Dit moet slim worden aangestuurd; ook hiervoor ontwikkelt Deltares modellen en toolkits.

De Deltares kennis en modellen kunnen worden ingezet door warmtebedrijven, netbeheerders en adviesbureaus die gemeenten en RES-regio’s helpen bij het vormgeven van hun warmtetransitievisies en regionale energiestrategieën. Deltares adviseert over de keuze en het voorontwerp van TEO-locaties en over de ontwikkeling van overkoepelende masterplannen om de beschikbare aquathermie zo goed mogelijk te verdelen over de wijken. Want, hoe ziet het grootschalig toepassen van TEO in combinatie met warmtenetten en ondergrondse opslag er op termijn technisch en ruimtelijk uit? En hoe houden we het kostenefficiënt?

Samenwerken voor innovatie rondom warmtesystemen

Dankzij de nieuwe missiegedreven innovatieprogramma’s (MMIP) van de overheid ontstaan er nieuwe samenwerkingskansen die noodzakelijk zijn om de energietransitie te versnellen. Met meer dan veertig partners in de warmteketen (waaronder andere kennisinstellingen, warmtebedrijven, netbeheerders, Rijkswaterstaat, gemeenten en waterschappen) is het warmtecollectief WarmingUP opgericht. WarmingUP richt zich op het ontwikkelen, bundelen en koppelen van technische en sociaalmaatschappelijke kennis over innovatieve, duurzame en collectieve warmtesystemen. Voor het eerst werken alle partners en organisaties in de collectieve warmteketen samen. WarmingUP is zo in staat oplossingen te ontwikkelen over vraagstukken rondom winning, opslag en distributie van warmte. De warmtetransitie in de bebouwde omgeving wordt zo versneld.