Primaire energiefactoren voor de EU-Richtlijn Energieprestatie Gebouwen
Over deze publicatie
De Europese Richtlijn Energieprestatie Gebouwen (EPDB) beoogt de energieprestatie van gebouwen te verbeteren. In het kader van deze richtlijn wordt de energieprestatie uitgedrukt in primaire energie, de eerste vorm van energie waarin deze bruikbaar is. Elektriciteit is een secundaire energiedrager, omdat deze gemaakt wordt uit primaire energiedragers zoals aardgas, steenkool of hernieuwbare energie. Het ministerie van Volkshuisvesting en Ruimtelijke Ordening (VRO) heeft aan CBS gevraagd een methode te ontwikkelen voor de primaire energiefactor voor elektriciteit welke geschikt is voor toepassing binnen de EPDB. Dit document beschrijft deze methode.
1. Inleiding
De Europese Richtlijn Energieprestatie Gebouwen (EPDB, Europese Commissie en de Raad (2024)) beoogt de energieprestatie van gebouwen te verbeteren. Gebouwen gebruiken diverse vormen van energie zoals elektriciteit en aardgas. Het maken van elektriciteit gaat, in tegenstelling tot veel andere energiedragers, vaak gepaard met substantiële omzettingsverliezen. Voor het verdisconteren van deze omzettingsverliezen worden in de EPDB zogenaamde primaire energiefactoren (PEF) gebruikt. Met behulp van deze factoren kan het energieverbruik van gebouwen worden uitgedrukt in het zogenaamde primaire energieverbruik. Op basis van dit primaire energieverbruik zijn de EPDB diverse doelen gebaseerd.
In de vorige versie van de EPDB baseerde Nederland de primaire energiefactor voor elektriciteit op het zogenaamde fossiele rendement zoals CBS jaarlijks bepaalt (CBS, 2024). Daarbij wordt de totale elektriciteitsproductie gedeeld door de fossiele brandstofinzet welke is gealloceerd aan elektriciteit. Daarmee wordt de primaire energiefactor voor de hernieuwbare elektriciteitsproductie impliciet als nul meegenomen.
Lidstaten hebben zelf vrijheid om een methode te kiezen voor de primaire energiefactoren, maar uit de nieuwste versie van de EPDB uit 2024 (zie bijlage 1) is duidelijk geworden dat het niet meer wenselijk is om aan te nemen dat hernieuwbare elektriciteit een primaire energiefactor van nul heeft. Het ligt voor de hand om hiervoor aan te sluiten bij conventies uit de internationale energiestatistieken waarbij voor elektriciteit uit waterkracht, zonnestroom en windenergie geldt dat de primaire energiefactor 1 is en om biomassa op een vergelijkbare manier te behandelen als fossiele brandstoffen zoals aardgas en steenkool.
Het ministerie van Volkshuisvesting en Ruimtelijke Ordening (VRO) heeft aan CBS gevraagd een methode te ontwikkelen voor de primaire energiefactor voor elektriciteit welke geschikt is voor toepassing binnen de EPDB. Daarbij is het belangrijk dat PBL deze methode ook kan toepassen voor berekeningen in toekomstige situaties, want dat is ook een vereiste van de EPDB. Dit document beschrijft deze methode.
2. Methode
Een primaire energiefactor voor elektriciteit kan op veel verschillende manieren berekend worden met verschillende uitkomsten tot gevolg. Vanuit het oogpunt van consistentie, efficiëntie en transparantie vinden we het wenselijk om een methode te kiezen die aansluit op de berekeningen die CBS al jaarlijks maakt voor referentierendementen en CO2 emissiefactoren voor elektriciteit. Deze methode werd ook gebruikt voor eerdere versies van de EPDB en wordt gedragen door CBS, PBL, TNO en RVO (Harmelink et al., 2012).
In de EPDB wordt onderscheid gemaakt tussen een primaire energiefactor voor niet-hernieuwbare elektriciteit, hernieuwbare elektriciteit en alle elektriciteit. Deze worden hieronder achtereenvolgens besproken.
Niet-hernieuwbare elektriciteit
De huidige methode bevat reeds een methode voor het berekenen van de primaire energiefactor voor niet-hernieuwbare elektriciteit. In de huidige methode worden vier niet-hernieuwbare energiedragers onderscheiden: aardgas, steenkool, kernenergie en diesel/gasolie. Er wordt in Nederland met nog meer niet-hernieuwbare energiedragers elektriciteit opgewekt: kolenrestgassen, olierestgassen en niet-hernieuwbaar afval. In de huidige methode wordt deze elektriciteitsproductie niet meegenomen, omdat deze elektriciteit gemaakt is uit afvalproducten waarbij het lastig is om te bepalen welk deel van de energie en emissies aan elektriciteit moet worden toegerekend en welk deel aan het hoofdproduct (staalproductie, olieproducten en verwijderen van afval). We kiezen ervoor om deze keuze vast te houden en ook nu elektriciteit uit afvalproducten niet mee te nemen.
Hernieuwbare elektriciteit
Voor elektriciteit uit wind, zon en waterkracht is het relatief eenvoudig een methode toe te passen uitgaande van een efficiency van 100 procent zoals gebruikelijk in internationale energiestatistieken. Elektriciteit uit de hernieuwbare fractie van huishoudelijk afval (en de bijbehorende inzet) nemen we niet mee, net zo min als elektriciteit uit de niet-hernieuwbare fractie van huishoudelijk afval.
Voor elektriciteit uit biomassa wordt veelal gebruik gemaakt van gelijktijdige opwekking van elektriciteit en warmte (warmtekrachtkoppeling, wkk). Voor het toewijzen van de biomassa-inzet aan elektriciteit dan wel warmtepassen we dezelfde methode toe die ook gebruikt wordt voor elektriciteit uit wkk op aardgas en steenkool. Deze methode berekent eerst het wkk-voordeel (in termen van brandstofinzet) door vergelijking met een referentie van gescheiden opwekking van elektriciteit en warmte. Het wkk-voordeel wordt vervolgens in gelijke mate verdeeld over elektriciteit en warmte, zodat zowel elektriciteit als warmte uit wkk efficiënter is dan de referentie.
Cruciaal bij deze methode is het kiezen van de referenties. Omdat opwekking van elektriciteit uit biomassa een duidelijk lager rendement heeft dan opwekking uit aardgas en in mindere mate kolen is de bestaande algemene referentie voor gescheiden opwekking van elektriciteit (het centrale niet-warmtegestuurde park) niet geschikt als referentie. Toepassing van deze referentie zou leiden tot een negatieve energiebesparing als gevolg van wkk, wat niet realistisch is. Daarom is gekozen voor biomassa specifieke referenties zoals vastgelegd door de Europese Commissie (2015) voor elektriciteitsproductie uit biogas en vaste biomassa. Uitzondering daarop is het meestoken van biomassa door kolencentrales. Het elektrisch rendement daarvan is veel hoger dan de referentie van de Europese Commissie en is daarom niet geschikt . Voor deze situatie is gekozen om te werken met een bijstookfactor zoals ook gebruikt bij de berekening van de allocatie van de brandstof voor de fossiele niet-warmtegestuurde centrales (ook wel aftapcentrales genoemd).
Verliezen
In de EPDB gaat het om elektriciteit afgeleverd bij de verbruiker. Dat betekent dat het eigen verbruik bij de opwekking van elektriciteit verdisconteerd moeten worden, evenals de netverliezen. Voor de niet-hernieuwbare productie is de bestaande benadering gevolgd, waarbij voor het eigen verbruik is gerekend met 2 procent van gasgestookte productie en 5 procent voor kolengestookte productie. Voor hernieuwbare elektriciteit wordt de nettoproductie reeds op StatLine gepubliceerd en deze is direct overgenomen.
Voor netverliezen is de bestaande methode gevolgd door te rekenen met een percentage netverlies wat voor alle energiebronnen hetzelfde is. Dit percentage is berekend als de totale netverliezen zoals gepubliceerd in de energiestatistieken gedeeld door de getransporteerde hoeveelheid elektriciteit. De getransporteerde hoeveelheid elektriciteit is daarbij berekend als het verbruik via het openbaar net zoals gepubliceerd door TenneT plus de uitvoer. Dit percentage komt gemiddeld uit op 4,3 procent de laatste 10 jaar, met fluctuaties van een paar tienden procentpunt per jaar.
Onderste en bovenste verbrandingswaarde
Energie van brandstoffen kan worden uitgedrukt in onderwaarde en in bovenwaarde. Bij onderwaarde wordt er vanuit gegaan dat het water wat vrijkomt bij verbranding zich in gasvormig toestand bevindt. Als dit water condenseert komt er (bruikbare) energie vrij. In statistieken op bovenwaarde wordt het gebruik van deze condensatie-energie meegenomen. In de nationale en internationale energiestatistieken wordt voor de Energiebalansen altijd gewerkt met de onderwaarde, in statistieken specifiek voor aardgas vaak met bovenwaarde. In nationale energiestatistieken hanteert CBS consequent de onderwaarde. In de nationale bouwregelgeving, waar aardgas een grote rol speelt, wordt ook vaak gewerkte met de bovenwaarde. Resultaten zullen daarom worden uitgedrukt in zowel de bovenwaarde als de onderwaarde.
3. Uitkomsten
In tabel 3.1 staan de uitkomsten voor de jaren 2000, 2005, 2010, 2015, 2020 en 2023. De Excel rekensheet met onderliggende berekeningen en tussenliggende jaren is op aanvraag beschikbaar.
| 2000 | 2005 | 2010 | 2015 | 2020 | 2023 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Inzet primaire energie gealloceerd aan elektriciteit (PJ LHV)1) | Hernieuwbaar | 11 | 43 | 63 | 60 | 143 | 227 |
| Inzet primaire energie gealloceerd aan elektriciteit (PJ LHV)1) | Niet-hernieuwbaar | 614 | 659 | 728 | 671 | 552 | 403 |
| Inzet primaire energie gealloceerd aan elektriciteit (PJ LHV)1) | Totaal | 624 | 703 | 791 | 731 | 695 | 630 |
| Inzet primaire energie gealloceerd aan elektriciteit (PJ HHV)2) | Hernieuwbaar | 11 | 47 | 68 | 63 | 149 | 232 |
| Inzet primaire energie gealloceerd aan elektriciteit (PJ HHV)2) | Niet-hernieuwbaar | 659 | 710 | 788 | 712 | 603 | 437 |
| Inzet primaire energie gealloceerd aan elektriciteit (PJ HHV)2) | Totaal | 670 | 757 | 856 | 775 | 752 | 670 |
| Netto productie elektriciteit, afgeleverd bij gebruiker (PJ) | Hernieuwbaar | 6 | 21 | 31 | 39 | 104 | 185 |
| Netto productie elektriciteit, afgeleverd bij gebruiker (PJ) | Niet-hernieuwbaar | 269 | 287 | 335 | 298 | 284 | 197 |
| Netto productie elektriciteit, afgeleverd bij gebruiker (PJ) | Totaal | 274 | 308 | 367 | 337 | 388 | 382 |
| Rendement3) (LHV) % | Hernieuwbaar | 54,2 | 47,9 | 49,8 | 65,9 | 72,4 | 81,5 |
| Rendement3) (LHV) % | Niet-hernieuwbaar | 43,8 | 43,5 | 46,0 | 44,4 | 51,5 | 48,9 |
| Rendement3) (LHV) % | Totaal | 43,9 | 43,8 | 46,3 | 46,1 | 55,8 | 60,7 |
| Rendement3) (HHV) % | Hernieuwbaar | 50,8 | 44,2 | 46,3 | 62,9 | 69,6 | 79,8 |
| Rendement3) (HHV) % | Niet-hernieuwbaar | 40,7 | 40,4 | 42,5 | 41,8 | 47,1 | 45,1 |
| Rendement3) (HHV) % | Totaal | 40,9 | 40,6 | 42,8 | 43,5 | 51,6 | 57,1 |
| Primaire energiefactor4) (LHV) | Hernieuwbaar | 0,04 | 0,14 | 0,17 | 0,18 | 0,37 | 0,59 |
| Primaire energiefactor4) (LHV) | Niet-hernieuwbaar | 2,24 | 2,14 | 1,99 | 1,99 | 1,42 | 1,05 |
| Primaire energiefactor4) (LHV) | Totaal | 2,28 | 2,28 | 2,16 | 2,17 | 1,79 | 1,65 |
| Primaire energiefactor4) (HHV) | Hernieuwbaar | 0,04 | 0,15 | 0,19 | 0,19 | 0,38 | 0,61 |
| Primaire energiefactor4) (HHV) | Niet-hernieuwbaar | 2,40 | 2,31 | 2,15 | 2,11 | 1,55 | 1,14 |
| Primaire energiefactor4) (HHV) | Totaal | 2,44 | 2,46 | 2,34 | 2,30 | 1,94 | 1,75 |
| 1) LHV staat Lower Heating Value, energie-inhoud berekend op basis van de onderste verbrandingswaarde. 2) HHV staat voor Higher Heating Value, energie-inhoud berekend op basis van de bovenste verbrandingswaarde. 3) Rendementen zijn berekend door de productie van elektriciteit te delen door de bijbehorende inzet. 4) De primaire energieactoren zijn berekend door de inzet steeds te delen door de totale netto elektriciteitsproductie. De primaire energiefactor voor hernieuwbare energie is te interpreteren als de hoeveelheid primaire hernieuwbare energie die in een jaar werd verbruikt per eenheid verbruikte elektriciteit. De primaire energiefactor voor niet-hernieuwbare energie is te interpreteren als de hoeveelheid primaire niet-hernieuwbare energie die in een jaar werd verbruikt per eenheid verbruikte elektriciteit. De som van deze twee factoren levert de totale hoeveelheid primaire energie die werd verbruikt voor een eenheid verbruikte elektriciteit. | |||||||
De inzet uitgedrukt in HHV is groter dan LHV, omdat daarin de condensatie-energie van het water dat vrijkomt bij de verbranding is meegerekend. Bij de belangrijkste brandstof, aardgas, scheelt dat 11 procent. De hernieuwbare elektriciteitsproductie neemt toe in de tijd en was in 2023 goed voor bijna de helft van de productie. Het rendement van hernieuwbare productie is relatief hoog, omdat zon en wind per definitie een rendement hebben van 100 procent (afgezien van beperkte hoeveelheden eigen verbruik en netverliezen) en neemt ook sterk toe in de tijd, omdat zon en wind veel harder gegroeid zijn dan elektriciteit uit biomassa. Ook het rendement van de niet-hernieuwbare productie neemt over het geheel genomen toe in de tijd door het in gebruik nemen van nieuwe installaties met een hoog rendement en uit gebruik nemen van oudere installaties met een laag rendement.
De totale primaire energiefactor is berekend door de energie-inzet voor elektriciteitsproductie te delen door de totale netto elektriciteitsproductie. De hernieuwbare primaire energiefactor is berekend door de hernieuwbare energie-inzet te delen door totale netto elektriciteitsproductie. De niet-hernieuwbare primaire energiefactor is berekend door de niet-hernieuwbare energie-inzet te delen door de totale netto elektriciteitsproductie. De primaire energiefactor voor hernieuwbare energie in een bepaald jaar is te interpreteren als de hoeveelheid primaire hernieuwbare energie die in dat jaar werd verbruikt per eenheid verbruikte elektriciteit. De primaire energiefactor voor niet-hernieuwbare energie in een bepaald jaar is te interpreteren als de hoeveelheid primaire niet-hernieuwbare energie die in dat jaar werd verbruikt per eenheid verbruikte elektriciteit. De som van hernieuwbare en niet-hernieuwbare primaire energiefactoren is gelijk aan de totale primaire energiefactor.
In de bestaande jaarlijkse CBS-publicatie Rendementen en CO2-emissie van elektriciteitsproductie in Nederland werd jaarlijks het rendement op primair fossiel gepubliceerd. Dit is qua definitie gelijk aan de inverse van de primaire energiefactor voor niet-hernieuwbare energie: één gedeeld door de primaire factor is het rendement. Door toepassen van een gedetailleerdere berekening wijken de nieuwe cijfers iets af van de tot nu toe gepubliceerde cijfers. Ter indicatie: volgens de oude methode kwam de primaire energiefactor voor de bovenste verbrandingswaarde voor niet-hernieuwbare energie in 2023 uit op 1,16. De nieuwe methode komt uit op 1,14.
Dankwoord
Het ministerie van Volkshuisvesting en Ruimtelijke Ordening (VRO), het Planbureau voor de Leefomgeving (PBL), de Nederlandse Organisatie voor toegepast natuurwetenschappelijk onderzoek (TNO) en de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO) hebben commentaar gegeven op eerdere versies van deze notitie. Wij danken hen hiervoor.
Referenties
CBS (2024) Rendementen en CO2-emissie van elektriciteitsproductie in Nederland, update 2023 | CBS.
Europees Parlement en de Raad (2024) Directive (EU) 2024/1275 of the European Parliament and of the Council of 24 April 2024 on the energy performance of buildings (recast) (Text with EEA relevance).
Harmelink et al. (2012) Berekening van de CO2-emissies, het primair fossiel energiegebruik en het rendement van elektriciteit in Nederland | CBS.
Bijlage 1
Article 2 Definitions:
(9) ‘primary energy’ means energy from renewable and non-renewable sources which has not undergone any conversion or transformation process;
(11) ‘non-renewable primary energy factor’ means an indicator that is calculated by dividing the primary energy from non-renewable sources for a given energy carrier, including the delivered energy and the calculated energy overheads of delivery to the points of use, by the delivered energy;
(12) ‘renewable primary energy factor’ means an indicator that is calculated by dividing the primary energy from renewable sources from an on-site, nearby or distant energy source that is delivered via a given energy carrier, including the delivered energy and the calculated energy overheads of delivery to the points of use, by the delivered energy;
(13) ‘total primary energy factor’ means the sum of renewable and non-renewable primary energy factors for a given energy carrier;
Annex I, article 2:
The calculation of primary energy shall be based on regularly updated and forward-looking primary energy factors (distinguishing non-renewable, renewable and total) or weighting factors per energy carrier, which have to be recognised by the national authorities and taking into account the expected energy mix on the basis of its national energy and climate plan. Those primary energy factors or weighting factors may be based on national, regional or local information. Primary energy factors or weighting factors may be set on an annual, seasonal, monthly, daily or hourly basis or on more specific information made available for individual district systems.
EN OJ L, 8.5.2024 48/68 ELI: http://data.europa.eu/eli/dir/2024/1275/oj Primary energy factors or weighting factors shall be defined by Member States. The choices made and data sources shall be reported according to EN 17423 or any superseding document. Member States may opt for an average Union primary energy factor for electricity established pursuant to Directive (EU) 2023/1791 instead of a primary energy factor reflecting the electricity mix in the country.