Over de aanstaande elektrificatie van de industrie en de datacenters

Nog even terug
Ik meldde in een eerder artikel op deze site over de Handreiking RES 2.0 ( https://www.bjmgerard.nl/handreiking-res-2-0/ ) dat er een extra elektriciteitsvraag van 15 – 45TWh te verwachten was voor de verduurzaming van de industrie en de datacenters. Ik  verwees daarvoor naar een werkstuk van Stuurgroep Extra Opgave dd 09 april 2021, opgemaakt voor de toenmalige minister Van ’t Wout.
In een later artikel heb ik nog iets gezegd over wat ik van de toekomst van de datacenters vind ( https://www.bjmgerard.nl/een-bitcoinminer-in-woensel-en-de-toekomst-van-de-datacenters/ ).

Naderhand vroeg ik me af waarop eigenlijk die 15 – 45TWh gebaseerd waren.

Ook de bedrijven actie van Milieudefensie maakt het onderwerp actueel. Wat moet je je nou eigenlijk voorstellen bij een verduurzamende industrie?

Men verzeilt dan in een zee van informatie, waarvan de elektrificatie van de industrie zoiets is als een schelp aan het strand die een kind net iets mooier vindt dan de andere (vrij naar Isaac Newton).

De denkstappen
Aan de verduurzaming van de industrie, in alle opzichten, is een apart hoofdstuk C3 van het Klimaatakkoord uit 2019 gewijd. Zie https://www.klimaatakkoord.nl/industrie/documenten/publicaties/2019/06/28/kliimaatakkoord-hoofdstuk-industrie (dd 28 juni 2019) . Daaruit onderstaande tabel.

Een Mton is een miljoen ton = een miljard kg. Een AVI is een AfvalVerbrandingsInrichting


Het Klimaatakkoord formuleert de taak in termen van broeikasgasreducties. Er zijn ook andere broeikasgassen als CO2 (methaan en lachgas en F-gassen, dat zijn chloorfluorhoudende industriele gassen voor bijvoorbeeld koeldoeleinden en vroeger als drijfgas), welke veel krachtiger zijn maar veel minder voorkomen. Als die andere gassen ook een rol spelen, worden ze omgerekend naar CO2  en heet de uitkomst CO2,eq .
Om het te plaatsen: in 1990 loosde de industrie 86,7 Mton CO2,eq , in 2015 was dat 55,1Mton, op basis van het bestaand beleid ten tijde van het Klimaatakkoord moest daar vóór 2030  nog 5,1Mton af, en ten gevolge van het nieuwe beleid in het Klimaatakkoord moet er voor 2030 nog eens 14,3Mton af .

De tabel ordent naar beleidsinstrument. Maar dat beleid moet omgezet worden in technische middelen. Om bijvoorbeeld onder het ETS uit te komen, moet een proces waarbij CO2,eq vrijkomen vervangen worden door een proces waarbij dat niet gebeurt. De asfaltcentrales zijn bijvoorbeeld een ETS-inrichting en die zouden van gas op stroom kunnen overgaan en als die stroom duurzaam tot stand komt, is het doel bereikt.
De elektrificatie van de industrie is zodoende een heel belangrijk middel (maar zeker niet het enige) om het doel broeikasgasreductie dichterbij te brengen.

Iemand moest dus de Mton in TWh gaan omzetten, oftewel de TWh van middel tot doel. Daar gingen een paar adviesclubs mee bezig en dat ging onderling een beetje haasje-over, maar uiteindelijk kwam het advies van de Stuurgroep extra Opgave uit op 09 april 2021. Zie https://www.klimaatakkoord.nl/documenten/publicaties/2021/04/13/stuurgroep-extra-opgave .

Dit vraagt enige uitleg.

  • ‘Scenario hoog’ betekent dat de elektrificatie van de industrie het enige middel is dat ingezet wordt, ‘scenario laag’ betekent dat het een middel is tussen andere middelen zoals meer besparing, groen gas, geothermie en CCS (opslag van CO2 onder de grond). Met andere woorden, onder het lage scenario kom je sowieso niet uit en dat is dus ‘no regret’.
    Dus de nieuwe datacenters zouden in 2030 15TWh vragen, en die vraag zal ook ingevuld worden, maar dat kan voor een deel zijn met andere middelen dan windmolens en zo.
  • Bij de vaststelling van de ambitie van 84TWh hernieuwbare wind en grootschalige zon (waarvan 35TWh ten grondslag ligt aan de RES’n) is al voorzien dat dat tot 12TWh extra stroomvraag zou leiden (bijvoorbeeld extra warmtepompen)
  • Directe elektrificatie betekent dat de opgewekte stroom rechtstreeks door een draad, via via, bij de klant terecht komt. Indirecte elektrificatie betekent dan men ‘groene’ waterstof produceert door elektrolyse. Dat is een vorm van opslag.
  • De restwarmte van datacenters wordt als verloren beschouwd.
  • Dit alles aannemende, moet er bovenop het Klimaatakkoord 15 tot 45TWh extra stroom zijn.
    Daar komt het eerder genoemde getal  vandaan.

Een belangrijke voorwaarde die de Stuurgroep stelt, is dat de productie van en de vraag naar hernieuwbare stroom ongeveer gelijk op lopen. Zowel macro met de gemiddelde getallen, als micro vanwege de grilligheid van de productie van wind en zon. Een snel  beschikbare bron om snelle wisselingen op te vangen zijn bijvoorbeeld ketels die zowel op gas als op stroom kunnen verhitten.

Vervolgens moeten de TWh in elektrolyseprogramma’s en in windmolens op zee vertaald worden (dat is de bedoeling). Dat is gebeurd in de ‘Routekaart elektrificatie in de industrie’ waaraan eer keur van deskundigen uit het industrieel-ministeriële complex meegewerkt heeft. Zie https://www.rijksoverheid.nl/documenten/rapporten/2021/10/15/bijlage-behorende-bij-kamerbrief-routekaart-elektrificatie-in-de-industrie .

De Routekaart telt ten opzichte van ‘huidig’, wat ik maar invul als het laatste non-Covidjaar 2019 . Telt dus de taak die er al lag en de taak die er bijkomt samen (5,1+14,3) en komt, met enige afronding, op 20Mton CO2,eq uit die er af moet.
In ‘huidig’ verbruikt de industrie, op volle capaciteit, 39TWh stroom, 76TWh lage temperatuur-warmte (laag is <200°C), en 114TWh hoge temperatuur-warmte. Samen 229TWh capaciteit.

Ook weer wat uitleg.

  • Van het huidige verbruik (bij volle capaciteit) aan stroom en warmte (dus van de 229TWh) wordt momenteel ongeveer 155TWh met fossiele brandstof opgewekt. Dat is de staaf bij 2020 en die staaf moet weg. Het verschil tussen 229 en 155TWh komt bijvoorbeeld uit een beetje al bestaande hernieuwbare energie, of uit hergebruik van proceswarmtewarmte.
  • Als de fossiele energie met alleen maar elektrificatie bestreden zou worden, en als de vraag naar hernieuwbare elektriciteit ongeveer even groot is als het aanbod, kan van die 155TWh in 2030 ongeveer 80TWh geleverd worden met hernieuwbare stroom.  Ongeveer 8TWh wordt ingevuld met besparen en krimp. Die 1% in het onderschrift lijkt dus te optimistisch, en is sowieso te weinig, omdat in het MEE-convenant met de overheid uit 2009 al 2% per jaar beloofd werd. In werkelijkheid was het 1,1% per jaar, dus de 1% is zelfs minder dan feitelijk gerealiseerd is.
  • Als de fossiele energie-emissies ook met andere middelen bestreden kunnen worden (bijvoorbeeld eerder genoemde groen gas, geothermie en CCS), is er in 2030 in plaats van 80TWh ongeveer 30TWh een hernieuwbare energie nodig.
  • In 2050 is de ooit fossiele productiecapaciteit en de vraag ter waarde van 155TWh gedaald  tot 130TWh, en die wordt geheel hernieuwbaar geleverd.
  • Naast elektrificatie om bestaand fossiel te vervangen, kan er ook hernieuwbare energie ontwikkeld worden bovenop de vervangingsvraag. Dat is in de grafiek het grijze gebied. Die ‘autonome groei’  zou gebruikt kunnen worden voor datacenters en synthetische brandstof (vindt de Routekaart).

In tabel (zoals in dit hele verhaal gaat ook deze tabel over waarden bovenop het bestaande beleid):

De Noordzee
Het is de bedoeling dat de extra hernieuwbare stroom op de Noordzee gepositioneerd wordt.

Op de Noordzee staan al een heleboel windturbines en er zit al een heleboel in de pijplijn. Op basis van bestaand beleid staat er in 2030 11GW opgesteld, goed voor ongeveer 50TWh.
De Routekaart stelt nu voor om daaraan toe te voegen 10GW. Dat is goed voor ca 45TWh en daarmee zou de 30TWh uit de tabel en de 15TWh voor de datacenters afgedekt zijn.
De windenergie op onderstaande kaart dd 2030 zou dan ongeveer het dubbele zijn van wat er nu ingetekend is.

 In 2050 zou er dus van de Routekaart op de Noordzee moeten staan de 11GW van nu, de 10GW die er tot 2030 bij gezet wordt, en de 32 tot 36GW die er na 2030 bij gezet wordt. Samen ongeveer 55GW, ongeveer 5* zoveel als het huidige beleid voor 2030 projecteert.

Bij een kengetal van 3W/m2 voor de opbrengstdichtheid van windenergie op zee (MacKay) zou je voor 55GW wind op zee ongeveer 18000km2 Noordzee nodig hebben. Dat is ruim 40% van de Nederlandse Noordzee, als je de Waddenzee niet meetelt.
Daarnaast lopen er drukke scheepvaartroutes, wordt er gevist, liggen er natuurreservaten en oefent Defensie er. Voor een overzicht zie https://www.noordzeeloket.nl/functies-gebruik/ .
Het moge duidelijk zijn dat niet alles zomaar kan op de Noordzee.

In juni 2020 is er een Noordzeeakkoord afgesloten ( https://www.noordzeeloket.nl/beleid/noordzeeakkoord/ )

Kaart met windparken t/m 2030 van Noordzeeloket

Synthetische brandstoffen
Tot nu toe gaat dit verhaal alleen over de industrie, en niet over het transport. Dat zou er nog bovenop komen.

De verduurzaming daarvan gaat moeilijk.
Elektrisch personenvervoer zit al wel min of meer in de planning, maar vrachtvervoer, vooral zwaar en grensoverschrijdend, en de scheep- en luchtvaart is een geheel ander verhaal. De Routekaart noemt op gezag van een andere publicatie een waarde van 51-54TWh, maar er staat niet bij  wat dan meegeteld wordt.

TNO heeft al eens gerekend wat verduurzaming via e-fuels van deze categorieën zou betekenen (zie https://www.bjmgerard.nl/tno-onderzoek-naar-e-fuels-technisch-en-politiek-besproken/ ).
TNO hanteert voor zwaar vrachtverkeer 327PJ, voor de luchtvaart 168PJ en voor de havens 465PJ (in 2019). Dat is resp. 91, 47 en 129TWh).
Output. Voor de stroominput van deze e-fuels rekent TNO op iets meer dan het dubbele (ketenrendement 48%. TNO heeft zich dan ook niet aan de vraag gewaagd waar die stroom vandaan moet komen.
Voor vrachtauto’s die direct op waterstof rijden (en dus niet via de omweg van de synthetische diesel)  ligt het iets gunstiger.

Dit soort getallen krijg je er in Nederland gewoon niet meer bij.
Als je dit zou willen, kan het alleen met import. Nu zou dat op papier kunnen (bijvoorbeeld uit grote woestijngebieden), maar het zou een grote en complexe en zeer dure exercitie zijn, en de vraag is wat je er bijvoorbeeld in 2030 al aan hebt.

De moraal
Ik  doe mee aan de bedrijven actie van Milieudefensie. Het is een goede actie.
Milieudefensie wil dat de 29 aangeschreven bedrijven (en daarnaast de Shell) half april een plan aangeleverd hebben waarin staat hoe ze in 2030, over hun hele keten, minstens 45% broeikasgassen bezuinigd denken te hebben t.o.v. 1990 (de formulering uit het Shellvonnis). De plannen worden beoordeeld door het NewClimate Institute, een gerenommeerd Duits instituut.

Ik  ben benieuwd hoe dat uit gaat pakken. Ik probeer me uitkomsten voor te stellen en me op basis daarvan voor te bereiden op wat gaat komen. Wat kan een bedrijf eigenlijk doen? En is dat uitvoerbaar?

Ruwweg zit deze eis per bedrijf in de orde van grootte van de industriële verduurzaming, zoals in dit verhaal geschilderd, tot 2030, hetzij puur elektrisch, hetzij via een mix van duurzaam elektrisch met andere technieken. Dus ruwweg moet het, macro redenerend, voor het geheel aan industriële bedrijven in  Nederland mogelijk zijn een verduurzamingsplan te maken zoals Milieudefensie dat eist, binnen Nederland, zolang men zich beperkt tot het bedrijf zelf en zijn energetische toeleveringsketen.

Het is prima dat Milieudefensie deze actie doet, want tussen droom en daad zitten bij bedrijven veel praktische bezwaren in de weg en soms wettelijke. Men  mocht eens braver zijn dan de concurrent in binnen- en buitenland, en daardoor duurder. Verder het geld en de aandeelhouders en de winst en de macht der gewoonte en een VVD-kamerlid om de hoek.
De actie duwt flink en dat is een goede zaak.
Voor zover banken en pensioenfondsen en de detailhandel hun belangen binnen de Nederlandse industrie hebben liggen, zijn ze een hefboom die de algemene realisatie van de Milieudefensie-eis kan versterken.
De zwakte van de actie van Milieudefensie is (maar daar is, gegeven de actie-opzet niets aan te doen) is dat de verduurzaming van afzonderlijke bedrijven beoordeeld wordt aan die bedrijven zelf, en dat niet de collectieve effecten van alle bedrijven samen worden afgemeten aan wat er in Nederland als geheel nodig en mogelijk is).

Daarnaast kan men op goede gronden kritiek hebben op de basisaannames van de industriële plannen.

  • Ze gaan uit van ‘business as usual, met andere woorden de bedrijven streven dezelfde bedrijfsdoelen na als vroeger en maken geheel zelf uit welke dat zijn. Eerst maakte je een miljoen kg kunstmest met gas, en nu hetzelfde miljoen kg kunstmest met stroom. De kunstmest zelf staat niet ter discussie .
  • De industrie eist van alles en geeft niets.
  • Terwijl keer op keer gebleken is dat de industrie zichzelf niet reguleren kan, en geen afspraken nakomt. Ook in de genoemde instrumenten wordt geen methode opgevoerd die voor een dwingende handhaving zorgt
  • Er wordt een uitgebreid subsidiesysteem opgetuigd, zonder dat duidelijk wordt uitgelegd hoe de bedrijfswinsten ingezet worden
  • En datacenters gaan zitten waar ze willen. De plannen gaan impliciet uit van de afwezigheid van politieke sturing. Maar Nederland zou ook kunnen vinden dat de aanwezigheid van Facebook in Nederland niet van uitzonderlijk groot belang is, en Nederland zou ook kunnen vinden dat een datacenter dat in principe wel gewenst is, zich slechts mag vestigen waar het de overheid uitkomt en waar de restwarmte in de stadsverwarming kan (zoals in Finland). Of eisen dat datacenters zich in meer landen vestigen en dat de rekenoperaties het toevallig aanwezige weer volgen (in Frankrijk rekenen als het daar waait en hier niet).
Datacenter Google Eemshaven

Het voornaamste probleem zit bij de Schipholgroep. Als je vindt dat het een taak voor Nederland is om de (extraterritoriaal geboekte) 47TWh luchtvaartbrandstof (2019, grotendeels Schiphol) te verduurzamen (wat in praktijk vooral synthetische kerosine betekent) , stuit je op het TNO-verhaal dat die verduurzaming grofweg 100TWh zou kosten. En dat leidt tot ongeveer 22GW molens en dat leidt tot nog eens ruim 7000km2 Noordzee.

En dan moet de scheepvaart (2019, 129TWh, vooral de Rotterdamse haven) nog beginnen met verduurzamen.

De grenzen van de eindigheid komen in zicht. Dat is de voornaamste vaststelling.

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.