CO2 en CH4 als dragers voor regionale ontwikkeling

Bijlage 12.1
CO2 en CH4 als dragers voor
regionale ontwikkeling:
visiedocument - 2014
Op weg naar nieuwe kansen voor CO2
Colofon
Datum:
Uitgever:
Auteurs:
Januari 2015
Avans
Stijn Mattheij, Douwe-Frits Broens, Karen Callebaut, Peter Clauwaert, Henk van
Dijk, Dieter Geenens, Annelies Herregat, Rene Kleijntjens, Laurens Meijering,
Jonathan de Mey, Paul Gosselink, Daan Ongkowidjojo, Marlon Pijpelink, Philippe
Tavernier, Laurens Van de Lannote, Stijn Vercampt, Isabelle Verdonck, Han
Vervaeren,
1
Inhoudsopgave
Samenvatting..................................................................................................................................................... 4
Achtergrond ....................................................................................................................................................... 6
KLIMAATVERANDERING: HET EMISSIERECHTEN SYSTEEM ................................................................................. 6
ONTWIKKELING VAN FOSSIELE GRONDSTOF PRIJZEN ......................................................................................... 8
POLITIEKE ONTWIKKELINGEN .............................................................................................................................. 8
CO2: probleem of kans? .............................................................................................................................. 10
EEN CO2 ECONOMIE: EEN UNIEKE KANS VOOR DE REGIO................................................................................. 10
Raakvlakken met duurzame energie .................................................................................................... 11
ENERGIEOPSLAG ................................................................................................................................................. 12
Conclusies ........................................................................................................................................................ 13
CASESTUDIES: WAT HEBBEN WE HIERUIT GELEERD ........................................................................................ 13
TOEKOMSTBEELD ............................................................................................................................................... 16
HOE NU VERDER.................................................................................................................................................. 17
Bibliografie ...................................................................................................................................................... 18
2
3
Samenvatting
Er is in de regio waarschijnlijk onvoldoende dragende markt om private
investeringen in CO2 afvang en infrastructuur op korte termijn te rechtvaardigen.
Niettemin is het te overwegen om dit met publieke middelen te realiseren. Dan
kan de regio een concurrentievoordeel opbouwen en kunnen nieuwe
toepassingen in chemie, energie en tuinbouw zich verder ontwikkelen.
De combinatie van geconcentreerd CO2 aanbod, een dekkende infrastructuur en diverse
toepassingsmogelijkheden zou uniek zijn in Europa, wellicht zelfs in de wereld. Dit zal
de regio een duurzaam concurrentie-voordeel opleveren bij de ontwikkeling van de CO2toepassingen en bij de vestiging van energie-intensieve bedrijven die emissierechten
willen compenseren.
CO2 producerende industrieën in de regio anticiperen op een effectief emissierechtensysteem en zijn gemotiveerd om te investeren in mogelijkheden voor afvang, mits de
markt van voldoende omvang is.
De dragende markt moet zich echter nog ontwikkelen. De verwachtingen van afzet in de
regionale tuinbouw zijn in de studie niet waargemaakt, maar mogelijk zijn er kansen in
bijvoorbeeld de Amerstreek of door aansluiting bij het Zuid Hollandse glas. Kansen voor
toepassing in duurzame energie (Power to gas) liggen in de middellange toekomst.
Daarnaast zijn er op middellange termijn in Europa hoge verwachtingen van de inzet
van CO2 als grondstof voor chemie.
Met relatief bescheiden investeringen is een dekkend leidingennetwerk aan te leggen,
maar de huidige markt staat een private aanpak niet toe, afgezien van enkele niches.
Het is dan ook te overwegen om pro actief met publieke middelen te investeren in een
dragende infrastructuur die Antwerpen en Rotterdam verbindt met andere havens,
industriegebieden en glastuinbouwzones, zodat de business cases zich in eigen tempo
en schaal afhankelijk van technologie en markt kunnen ontwikkelen. Tegelijkertijd moet
worden gewerkt aan de ontwikkeling van een samenhangend C1-cluster op regionale
schaal, met acquisitie van kennis en investeringen in toepassing van CO2 in chemie (bijv.
methanol en polyurethaan).
Geologische opslag (CCS) zou dan tijdelijk als transitietechnologie te overwegen zijn om
de infrastructuur en het aanbod te bedienen tot de markten zich ontwikkeld hebben.
Deze visie is gebaseerd op de uitkomsten van het Interregproject “CO2 en CH4 als
dragers voor een regionale economie”, waarin door diverse overheden en enkele
bedrijven de kansen voor investeringen in afvang, transport en toepassing van CO2
nader zijn uitgewerkt.
4
5
Achtergrond
De regio’s Vlaanderen en Zuid West Nederland kenmerken zich door hun ligging aan zee,
veel havens, veel zware energie intensieve industrie, en een eveneens energie intensieve
agro-sector. Op dit moment draait de industrie voornamelijk op fossiele brandstoffen,
zowel voor de productie van energie en als feedstock voor de chemische industrie. De
genoemde regio’s hebben hierdoor een relevante impact op de nationale CO2 emissies:
de zware industrie in Zuid West Nederland stoot jaarlijks 21 miljoen ton CO2 uit (13 %
van de totale Nederlandse uitstoot), in Vlaanderen bedraagt de uitstoot 32 miljoen ton
(ongeveer een derde van de totale Belgische uitstoot). Hierbij zijn alleen bronnen met
een uitstoot groter dan 10 kiloton/jaar meegeteld [1].
De belangrijkste redenen waarom het gebruik van fossiele brandstoffen een duurzame
welvaart belemmeren zijn:
 de bijdrage tot klimaatverandering: verbranding van fossiele brandstoffen
resulteert in emissies van het broeikasgas CO2.
 de fossiele voorraden zijn eindig en raken daardoor op de lange termijn uitgeput.
Voor het zover is, zal dit leiden tot een stijging van de prijzen van fossiele
grondstoffen.
Klimaatverandering: het emissierechten systeem
De mondiale aanpak van de klimaatverandering is vastgelegd in het Kyotoprotocol
(1997), waarin afspraken zijn vastgelegd met betrekking tot de reductie van broeikasgas
emissies. Een belangrijk Europees instrument om de doelstelling te realiseren is het
heffen van verhandelbare rechten op CO2 emissies. Bedrijven die moeten deelnemen aan
de CO2-emissiehandel krijgen elk jaar een beperkte hoeveelheid emissierechten
toegewezen. Eén emissierecht geeft recht om 1 ton CO2 uit te stoten. Bedrijven hebben
de keuze: óf zij investeren in schonere technologie om hun uitstoot te verminderen, óf
zij kopen extra emissierechten op de emissierechtenmarkt. Het Europees emissiehandel
systeem (ETS) is in 2005 ingevoerd en ondertussen een aantal keer gewijzigd. De laatste
wijziging betreft het vaststellen door de Europese Commissie van een plafond voor de
gehele EU dat vastgesteld is op 2,04 miljard ton in 2013. Dit plafond wordt jaarlijks met
1,74 % verlaagd. De plafonds worden vastgesteld op basis van individuele
productgroepen. Zo mag bijvoorbeeld per kilogram geproduceerd staal de emissie niet
meer dan 1,328 kilogram bedragen. Toepassing van CO2 in de glastuinbouw valt niet
onder het ETS.
Het gebrekkig functioneren van het ETS systeem leidt tot een lage marktprijs voor de
emissierechten (op dit moment ongeveer € 5,--/ton, zie figuur 1). De industrie is continu
bezig met het verhogen van de energie-efficiëntie, waardoor de CO2 emissies een
dalende trend vertonen. Dit wordt nog eens versterkt door de inzet van hernieuwbare
bronnen als zon en wind. Een prijs van 5 euro betekent dat maar een beperkt deel van
de milieukosten wordt doorberekend. De EU probeert het probleem aan te pakken door
de veiling van emissierechten tijdelijk uit te stellen (zogenaamde “backloading”), zodat
er een betere balans tussen vraag en aanbod kan ontstaan. Bedrijven kunnen hun
overschot dat ze in de jaren hebben opgebouwd blijven inzetten tot 2020 en mogelijk
ook daarna. De verwachting is dat na 2014 de prijs geleidelijk zal gaan toenemen. De
Nationale Energieverkenning 2014 gaat uit van een prijs van € 9 – 12/ton voor 2020, en
6
voor 2030 € 15 – 21/ton (figuur 1) [2]. Bedrijven die nu al anticiperen op deze
prijsstijging anticiperen calculeren een prijs van € 15/ton in bij
investeringsberekeningen.
Figuur 1 Ontwikkeling CO2 prijs (bron: Energieverkenning 2014)
Ecofys [3] begrootte de externe kosten van CO2 emissie (de kosten die samenhangen
met de milieuschade) onlangs op € 43,33/ton, dit rechtvaardigt een beduidend hogere
emissieprijs.
Nederland lijkt op weg de Kyoto doelstelling voor de broeikasgasemissies te gaan halen
[2]. Het landelijk energieverbruik vertoont een lichte daling sinds 2008, mede als gevolg
van verminderde economische activiteit sinds 2008 en een verhoging van de energieefficiëntie. Dankzij een doelgericht en volgehouden beleid van haalbare, betaalbare en
aanvaardbare interne klimaatmaatregelen, versterkt door de economische crisis in
2009, en ondanks een strenge winter in 2010, heeft het Vlaams gewest de Vlaamse
Kyotodoelstelling meer dan gehaald, met een klein tekort in de non-ETS (7.720 kton
CO2-eq) en een meer dan dubbel zo groot overschot in de ETS (19.320 kton CO2-eq). Het
verschil (11.600 kton gecumuleerd over een periode van vijf jaar) is goed voor een
daling ten opzichte van 1990 met 8 % (vergeleken met de broeikasgas emissie reductie
doelstelling van 5,2 %) [4]. Vlaanderen heeft het dus in deze periode 54 % beter gedaan
dan afgesproken.
7
Ontwikkeling van fossiele grondstof prijzen
Fossiele voorraden raken op termijn uitgeput, dit is nu al waarneembaar bij
conventionele bronnen. Een voorbeeld is de Nederlandse gasvoorraad: rond 2025 wordt
Nederland netto importeur. Wereldwijd zijn er echter nog voldoende voorraden
beschikbaar, doordat er onconventionele bronnen bijkomen. Het exploreren van deze
nieuwe bronnen wordt echter steeds complexer, waardoor de productiekosten stijgen.
Bovendien neemt de mondiale vraag nog steeds toe. De marktprijzen hebben een hoge
volatiliteit, de vooruitzichten zijn dat de prijzen op termijn zullen blijven stijgen.
Op dit moment schommelt de prijs van een vat Brent olie rond de 60 - 100 dollar, rond
2030 wordt een prijs van 143 dollar voorzien [2]. De prijzen voor steenkool zijn de
laatste jaren sterk gedaald, mede als gevolg van inzet van schaliegas in de VS onder
andere bij de elektriciteitsproductie. In de World Energy Outlook (IEA, 2013) worden
echter hogere aardgasprijzen voor de toekomst voorzien. Na een stijging vanaf 2004 is
de aardgasprijs door de recessie in 2008 de laatste jaren gedaald. De EU heeft te maken
met een stijgende vraag en een afnemende eigen productie en wordt daardoor meer
afhankelijk van importen. Ook voor de gasprijs wordt daarom een stijging voorzien
(figuur 2).
De toekomstige ontwikkeling van de elektriciteitsprijzen valt moeilijk in te schatten,
lange termijn prognoses zijn daarom niet voorhanden.
Figuur 2 Ontwikkeling aardgasprijs in Nederland (bron: Energieverkenning 2014)
Politieke ontwikkelingen
Op het politieke vlak spelen belangrijke ontwikkelingen. De Kyoto doelstellingen
voldoen niet meer. In een recent gepubliceerd rapport stelt het IPCC dat wil de
samenleving de temperatuurstijging op aarde beneden de twee graden houden, tegen
2100 er geen fossiele brandstoffen meer gebruikt mogen worden. De klimaatconferentie
in Parijs in 2015 moet resulteren in een nieuw klimaatakkoord, dat garanties geeft voor
een duurzame welvarende toekomst waarbij de klimaatproblematiek binnen
acceptabele grenzen blijft. Knelpunt is hoe om te gaan met tegengestelde belangen van
8
de rijke en de arme landen: de last moet op een voor ieder aanvaardbare manier worden
verdeeld. Recent is er een akkoord gesloten tussen de Verenigde Staten en China. De VS
belooft daarbij in 2025 een reductie van de broeikasgasemissies te realiseren van 2628% ten opzichte van het niveau in 2005. Daarmee wordt de voorgenomen reductie
versneld, de oorspronkelijke doelstelling was 17 %. China belooft om de CO2 emissies te
verminderen uiterlijk in 2030. Het aandeel hernieuwbare bronnen op dit tijdstip zal 20
% bedragen. Daarmee is China weg uit het kamp van klimaatsceptici en lijkt de status
quo doorbroken waarbij landen uit concurrentie overwegingen niet verder wilden gaan
dan het Kyotoprotocol. Niet dat daarmee alle obstakels uit de weg zijn geruimd, er is in
elk geval reden om te hopen dat er in Parijs een akkoord gesloten wordt dat veel verder
gaat dan de Kyoto doelstellingen.
In onderstaand diagram zijn alle belangrijke ontwikkelingen op een tijdlijn
weergegeven. Scope van dit project is dus ook de situatie na 2020.
Figuur 3 Tijdlijn 2013 -2100 met alle beleidsvoornemens en adviezen
9
CO2: probleem of kans?
CO2 is niet alleen een probleem veroorzakende afvalstof, het kan ook een belangrijke
grondstof zijn. De glastuinbouw heeft CO2 nodig om gewassen te laten groeien en de
chemische industrie, ontwikkelt steeds meer toepassingen waarbij CO2 als grondstof
gebruikt wordt. CO2 komt onder meer vrij bij de verbranding van methaan (CH4) , de
belangrijkste component van aardgas. Het omgekeerde proces waarbij methaan uit CO2
en waterstof wordt geproduceerd is ook mogelijk. Het waterstof kan duurzaam worden
geproduceerd door elektrolyse van water, waarbij elektriciteit uit hernieuwbare
bronnen als zon en wind wordt gebruikt. Daarmee komt een kringloop economie in
beeld: met behulp van duurzame bronnen kan CO2 weer omgezet worden in CH4.
Grote industriële CO2 bronnen kunnen worden gebruikt om op locatie allerlei
grondstoffen te produceren. Met CO2 en uit hernieuwbare bronnen verkregen H2 als
basis ingrediënten ligt de weg naar een vergroende basischemie open, met producten als
ammonia, ureum, methanol, groene brandstoffen, n-butanol en nog veel meer. Zowel
chemische als biologische routes behoren tot de mogelijkheden. De ontwikkelingen op
dit terrein gaan snel, veel processen zijn al in het pre-commerciële stadium. Bijkomende
voordelen hierbij zijn dat het CO2 vaak niet over grote afstanden hoeft te worden
getransporteerd.
Bij de voorganger van dit project (Connecting CO2 [5]) is vastgesteld dat het technisch
mogelijk is om CO2 afkomstig van rookgas emissies uit grote industriële bronnen te
zuiveren en geschikt te maken voor transport door pijpleidingen naar potentiële
afnemers. Voldoende schaal, een niet al te grote afstand tussen producenten en
afnemers, en een redelijke prijs voor CO2 emissies zijn daarbij voorwaarden waaraan
voldaan moet zijn.
Een CO2 economie: een unieke kans voor de regio
Om een beeld te krijgen van het aanbod uit grote industriële puntbronnen en de vraag
naar CO2, is een inventarisatie uitgevoerd van mogelijke aanbod- en vraaglocaties [6]
[7]. De resultaten van deze inventarisatie zijn verwerkt in de vorm van interactieve
kaarten [8]. De kaarten omvatten onder meer de belangrijkste CO2 en CH4-bronnen,
vraaglocaties van CO2 en de productielocaties van hernieuwbare energie. Het
kaartmateriaal is een instrument dat gebruikt kan worden bij het toekomstig creëren
van links tussen CO2 en/of energieprojecten (zogenaamde clustering), alsook als
startbasis kan dienen bij lokaal studiewerk en klimaatplannen. Voor de aanbodlocaties
is gebruik gemaakt van publiek toegankelijke bronnen [6] [7]. Voor de vraaglocaties is
gebruik gemaakt van diverse inventarisaties [1]. Een kaart met vraag en aanbodlocaties
is weergegeven in figuur 4. Hierbij is ook de pijpleidingstructuur weergegeven, die
binnen het project object van studie is geweest.
Het detailniveau van de kaarten is beleidsgericht, een samenbrengen van publiek
beschikbare info. Hierdoor is het gemakkelijk te updaten. Als gevolg van deze keuze is
het detailniveau uiteraard minder geschikt voor engineeringsdoeleinden.
De situatie getoond in figuur 4 is uniek in Europa: een hoge concentratie van grote
puntbronnen en potentiële vraaglocaties, in combinatie met havens en een fors
windaanbod. Met die ingrediënten kan de regio zich ontwikkeling tot een voorbeeld
10
locatie waar de transitie naar een groene chemie het eerst haar beslag krijgt,
vooropgesteld dat er een infrastructuur voor transport aanwezig is.
Figuur 4 Ruimtelijke verdeling van CO2 vraag en aanbod. De aanbod locaties zijn omlaag geschaald met een
factor 50. De grootste vraaglocaties komen overeen met ongeveer 50 kton/jaar, de grootste aanbodlocaties
met ongever 2,5 Mton/jaar.
Raakvlakken met duurzame energie
In het Energieakkoord (2013) dat de Nederlandse overheid met private partijen heeft
gesloten is een substantiële verruiming van het aanbod aan hernieuwbare energie voor
de periode 2020-2023 voorzien: ca. 10 GW wind en 4 GW zon-PV [9]. België streeft naar
een hernieuwbaar aandeel van 13 % van de landelijke elektriciteitsproductie in 2020
(Vlaams Mitigatieplan 2013) [10].
Sinds het tot stand komen van het Energieakkoord en de Belgische tegenhanger
daarvan worden er in snel tempo windturbines bijgebouwd, terwijl het plaatsen van
zonnepanelen wordt gefaciliteerd. Probleem hierbij is dat deze duurzame bronnen
elektriciteit produceren onafhankelijk van de vraag. Daarnaast zijn er industriële
bronnen als WKK’s (warmte-kracht koppelingen) die gestuurd worden op
warmtelevering, of kerncentrales die niet zomaar kunnen worden afgeschakeld.
Dit kan ertoe leiden dat het totale aanbod de landelijke vraag overschrijdt. Omdat het
elektriciteitsnet geen energie kan opslaan, moet door afschakelen of bijschakelen van
vermogen de balans tussen vraag en aanbod worden gehandhaafd. Op lokaal niveau
kunnen problemen ontstaan doordat het aanbod aan elektriciteit de transportcapaciteit
overschrijdt. In Vlaanderen wordt dit hoofdzakelijk veroorzaakt door PV-panelen.
11
Via prijseffecten op de spotmarkt wordt de vraag enigszins bijgestuurd. Men spreekt in
dit geval van economische congestie. Op de korte termijn zijn de problemen beperkt, al
zal er bij een royaal zon- en/of windaanbod incidenteel een daling van de
elektriciteitsprijs op de spotmarkt optreden. Dit kan zich nu al voordoen: soms wordt er
duurzaam geproduceerde wind-elektriciteit uit Duitsland op de markt gedumpt. Als de
doelstellingen van het Energieakkoord worden gerealiseerd, bedraagt het overaanbod in
Nederland nog maar een paar procent van de jaarlijkse elektriciteitsconsumptie [11]. Dit
blijkt uit simulaties die in het kader van dit project zijn uitgevoerd. Alleen in het geval
dat men na 2023 voortvarend doorgaat met het bijplaatsen van duurzame
productiecapaciteit, zullen er substantiële overschotten ontstaan. De stroomprijs kan in
dit geval zelfs negatief worden, dat wil zeggen dat men moet betalen om elektriciteit te
leveren. De te verwachten effecten op de spotprijzen voor elektriciteit in 2020 zijn
echter aanzienlijk: gedurende een kwart van de tijd bedraagt de prijs € 15/MWh,
gedurende 4000 uur € 23,5/MWh. Dat is aanzienlijk minder dan de huidige prijzen op
de APX. In België wordt altijd voorrang gegeven aan hernieuwbare energie en bijgevolg
zijn overschotten van groene energie hier op dit moment niet relevant. Voor België zijn
geen ramingen van de spotprijzen in 2020 beschikbaar.
Energieopslag
Voortzetting van het beleid om meer hernieuwbare elektriciteit in te zetten na 2023
vraagt om flexibiliteit van de elektriciteitsvoorziening. Bij een stijgend aandeel
hernieuwbare elektriciteit op het net, zal, naast flexibilisering van de vraag, vroeger of
later opslag van elektriciteit noodzakelijk worden. In het rapport over energieopslag, dat
in het kader van dit project werd opgesteld [11], werd een overzicht gegeven van de
verschillende soorten opslag van elektrische energie. Hieruit bleek dat er een grote
variëteit aan uiteenlopende technologieën ontwikkeld wordt die erg beloftevol lijken. Op
dit moment komt 99 % van alle energieopslag voor rekening van waterkrachtcentrales.
Op de middellange termijn kan dit ingrijpend veranderen. Op dit moment is niet
duidelijk welke technologie in de toekomst de overhand zal hebben. Hierin kan een
opportuniteit liggen voor de economische ontwikkeling van de Grensregio VlaanderenNederland om in te zetten op een samenwerking tussen overheid, kennisinstellingen en
industrie die gericht is op het ontwikkelen van technologieën voor de toekomst.
Een beloftevolle technologie die vaak genoemd wordt is ‘Power-To-Gas’ (P2G). Hierbij
wordt elektrische stroom door middel van elektrolyse omgezet in waterstofgas. PowerTo-Gas onderscheidt zich van veel andere soorten energieopslag enerzijds door de
grootte van energieopslag die mogelijk is (bijvoorbeeld in de bestaande
aardgasinfrastructuur) en anderzijds door de flexibiliteit die aan toepassingen die het
gevormde waterstofgas toelaat. Het waterstofgas kan direct gebruikt worden, maar kan
eveneens omgezet worden in ammoniak of na combinatie met CO2 in methaan (CH4),
syngas (H2 + CO), methanol of andere organische verbindingen. Door waterstofgas met
CO2 te combineren, wordt de CO2 tijdelijk vastgelegd en krijgt het een tweede leven in
een snelle cyclus in plaats van direct in de atmosfeer geloosd te worden.
De energie die opgeslagen wordt met ‘Power-To-Gas’ zou terug kunnen worden omgezet
in elektriciteit. Het is de vraag of dit een competitieve route is, andere technologieën
kunnen dit veel efficiënter. De energie zou ook benut kunnen worden voor (hoge
temperatuurs)verwarming, maar de benutting voor mobiliteitstoepassingen en
12
benutting van de gevormde chemische verbindingen in de chemische industrie blijken
toepassingen met een hogere toegevoegde economische waarde.
Conclusies
De Rijn-Schelde Delta (Antwerp Rotterdam Area of ARA) herbergt één van de grootste
geïntegreerde chemische en petrochemische clusters ter wereld en telt bovendien twee
wereldhavens. Twee derde van de 20 grootste chemiebedrijven ter wereld hebben er
een productievestiging en investeren er jaarlijks meer dan 2 miljard euro. Deze
bedrijven produceren samen met talrijke kleinere ondernemingen jaarlijks 37 miljoen
ton. Dit maakt van ARA een van de drie grootste (petro-)chemische clusters ter wereld.
Daarnaast is de agro-food sector sterk in de regio vertegenwoordigd. Het blijvend
versterken van dit cluster is bijgevolg een topprioriteit. Dit energie intensieve cluster
wordt geconfronteerd met uitdagingen als schaarste van grondstoffen en de klimaatproblematiek, zoals geschetst in het eerste deel van deze nota.
Casestudies: wat hebben we hieruit geleerd
Om een beeld te krijgen van mogelijke toekomstige ontwikkelingen van de regio zijn in
het kader van dit project zijn een aantal casestudies uitgevoerd. De resultaten zijn
samengevat in tabel 1, voor meer details omtrent de verschillende studies wordt
verwezen naar de deelrapportages. Per onderzochte optie is gekeken naar technische en
economische haalbaarheid, en naar de mate waarin de optie bijdraagt aan
klimaatneutraliteit. Hiertoe is gebruik gemaakt van een aangepaste versie van de ladder
van Lansink. We onderscheiden, in hiërarchische volgorde de volgende typeringen van
het gebruik van CO2:




Preventie: de toegepaste techniek vervangt een bestaande situatie die CO2
uitstoot
Intern hergebruik: het CO2 wordt omgezet naar een waardevol product ter
plekke van het emissiepunt
Extern hergebruik: het CO2 wordt na transport op een andere locatie ingezet als
grondstof
Opslag: dit is het equivalent van storten bij de Lansink ladder. Dit is relevant bij
ondergrondse opslag van CO2 als bij CCS (Carbon Capture and Storage)
Net als bij de ladder van Lansink staat preventie bovenaan in de hiërarchie, opslag staat
onderaan. Er is een onderscheid gemaakt in intern en extern hergebruik: extern
hergebruik is het meest complex, omdat het een transportstructuur vereist en een veelal
langdurige relatie tussen aanbieder en afnemer van CO2. Het CO2 gebruikt in de
glastuinbouw wordt maar voor een klein deel in de gewassen opgeslagen, en datzelfde
deel komt na korte tijd weer vrij, wel wordt CO2 uit een andere bron vermeden. Bij
EO&GR wordt het CO2 met een hoger rendement benut. Er zijn veel mogelijkheden om
het CO2 extern in te zetten. Een toepassing met potentie is de inzet van CO2 in een
13
carbonatieproces dat resulteert in de productie van een bouwmateriaal [12]. Alle
bestudeerde opties zijn technisch haalbaar, daarom is dit in tabel 1 niet expliciet
vermeld.
Alle preventie opties maken gebruik van Power to Gas en productie van waterstof via
elektrolyse. De investering in de elektrolyser vormt hier met name het knelpunt.
Waterstof productie ten behoeve van de olieraffinage langs deze route is duurder dan
productie via steam reforming. Indien er zich echter windturbines in de directie
nabijheid van de productielocatie, dan kan er gezien de prijsontwikkelingen voor gas en
CO2 emissie in de verre toekomst een break even punt ontstaan.
Tabel 1 Samenvatting case studies
Optie
P2G Zeebrugge als
alternatief voor
aardgasproductie
Lansink
typering
Preventie
P2G waterstof
productie tbv
olieraffinaderij
Preventie
Kleinschalige
waterstof productie
agrarische sector
Diverse technieken
beschreven in de
literatuur voor het
vervaardigen van
basis chemicaliën
Biologische
methanisering
Diverse cases
externe levering van
CO2 aan industriële
afnemers
CO2 levering aan
glastuinbouw
Preventie
Financiële
haalbaarheid
Nu alleen bij
kleine vermogens,
later misschien
meer
Duurder dan
steam reforming,
case kan verder
worden
geoptimaliseerd
-
Opmerking
Directe connectie aan
windturbines
Zonder subsidie niet
haalbaar
Te kleine schaal, tractoren
niet marktrijp
Intern/extern Niet onderzocht
hergebruik
Alles in het precommerciële stadium.
Intern/extern Onder
hergebruik
voorwaarden +
Intern/extern hergebruik
Techniek nog niet
marktrijp
Schaal veelal te klein
Kort
cyclische
opslag
EO&GR
Kortcyclische
opslag
Pijpleidingstructuur Opslag
Haven van
Antwerpen; CCS
+
-/+
Bottlenecks: transport,
onzekere situatie
glastuinbouw
Managen milieurisico’s is
een punt van zorg
Toepassing komt in beeld
bij een schaal > 10
Mton/jaar
14
Biologische methanisering maakt eveneens gebruik van waterstof geproduceerd uit
wind of zon-PV. Het aardgas kan in het proces worden ingezet of geïnjecteerd in het net.
Onder voorwaarden is met deze techniek een succesvolle business case te realiseren,
echter de techniek is nog niet marktrijp.
Een groot aantal toepassingen voor intern of extern hergebruik van CO2 zijn in een
vergevorderd stadium van ontwikkeling [13] [14] [15] [16] [17]. Een sprekend
voorbeeld is de productie van polyurethaanschuim waarbij CO2 wordt ingezet als
grondstof [18]. De fabriek gaat in 2016 in bedrijf. Daarnaast zijn er processen voor de
productie van methanol, waterstof ten behoeve van de staalindustrie of methaan.
Extern hergebruik van CO2 in de glastuinbouw of bij industriële toepassingen vergt een
zuiveringsinstallatie en een infrastructuur voor transport. De kostenbepalende factoren
zijn de schaalgrootte, het al dan niet beschikbaar zijn van bruikbare restwarmte, en de
transportafstand. De minimale schaalgrootte bedraagt 100 kton/jaar. Transport per
pijpleiding wordt bij afstanden van ongeveer 100 kilometer interessant bij een
schaalgrootte van ongeveer 1 Mton/jaar. De aanvoer van CO2 naar de glastuinbouw in
combinatie met het gebruik van restwarmte en van duurzaam opgewekte elektriciteit,
laat een transitie toe naar klimaatneutraliteit in deze sector. De sector kampt op dit
moment met veel onzekerheden, wat niet bevorderlijk is voor het investeringsklimaat.
Op de middellange termijn is het bouwen van een infrastructuur haalbaar met behulp
van overheidsinvesteringen.
Winning van olie en gas in Europa maakt ons minder afhankelijk van de import van deze
bouwstenen voor de chemie. EO&GR voorkomt het aanboren van nieuwe olievelden in
vaak kwetsbare gebieden. Deze transitietechnologie maakt geologische opslag van CO2
rendabel en laat toe om de afvang-, transport- en injectie technologieën te verfijnen
zodat op termijn ook geologische opslag van CO2 zonder EO&GR (CCS1), meer
kostenefficiënt wordt.
CCS staat weliswaar helemaal onderaan de ladder, maar kan nog steeds een belangrijke
rol spelen als transitietechnologie.
Hoewel de totale CO2 uitstoot in de Delta ruim genoeg is om bovenstaande toepassingen
te bevoorraden, is de beschikbaarheid van CO2 momenteel, paradoxaal genoeg, een
knelpunt. Vandaag ontbreekt de infrastructuur om het CO2 onder de juiste vorm en in
voldoende grote hoeveelheden aan te leveren. Zo is men bijvoorbeeld bij opschaling van
het carbonatieproces verplicht om minstens in een eerste fase gebruik te maken van
aangekochte food grade CO2. Om nieuwe industriële toepassingen van CO2 (denk hierbij
ook aan hernieuwbare chemicaliën) succesvol te kunnen uitrollen, moet CO2 echter op
grote schaal en tegen minimale kosten beschikbaar zijn. Hetzelfde probleem doet zich
deels voor in de glastuinbouw - in het bijzonder in Nederland – waar additioneel food
grade CO2 wordt aangekocht omdat de huidige aanvoer via WKK’s en de OCAP leiding de
behoefte niet dekt. Door een hogere CO2 dosering voor meeropbrengst en door
uitbreiding van het glastuinbouwareaal zal deze additionele vraag nog toenemen. De
Deze technologie wordt in het IPCC 5th Assessment Report beschouwd in scenario’s van koolstofvrije en
–arme energie productie. Het International Energy Agency (World Energy Outlook 2012, blz 241) becijfert
dat CCS een aandeel van 12% heeft in het 450 scenario (scenario waarbij temperatuur wereldwijd met
max 2°C stijgt)
1
15
aankoop van food grade CO2 heeft echter een negatieve impact op de rendabiliteit en
maakt de toepassingen in veel gevallen economisch minder interessant. De realisatie
van toepassingen van CO2 is dan ook gebaat bij de uitbouw van een infrastructuur die
CO2 op een kostenefficiënte manier afvangt en herverdeelt.
Toekomstbeeld
De Rijn-Schelde delta biedt, gezien de ligging aan zee, een grote concentratie zware
industrie en een sterk potentieel voor duurzame elektriciteit uit wind unieke kansen
voor een transitie naar een vergroende industrie. Eer het zover is moet er nog heel wat
technologie ontwikkeld worden en zullen er grote investeringen moeten worden
gedaan. Hoewel het moeilijk is de dynamiek van zo’n transitie te voorspellen, geven we
hier toch een aanzet tot een mogelijk toekomstbeeld. De transitie is geschetst in figuur 8.
Figuur 5 Schets van een transitie naar een vergroende industrie
Met opzet zijn in deze figuur de getallen zoveel mogelijk weggelaten. De eerste sector die
tot ontwikkeling zou kunnen komen is de glastuinbouw. Ondanks de onzekerheden
waarin deze sector op dit moment verkeert, en de relatief beperkte afname van CO2
(ongeveer 500 kiloton op jaarbasis) zou deze sector de rol kunnen spelen van “launching
customer”. CCS zou een tijdelijke uitweg kunnen bieden, resulterend in een verlaging
van de CO2 uitstoot. De daartoe benodigde infrastructuur kan ook door industriële
afnemers worden benut. Men mag hopen dat dit nieuwe bedrijvigheid aantrekt: doordat
er een groot aantal aanbieders en afnemers is worden de bedrijfsrisico’s gespreid. Bij
voldoende schaal (> 1 Mton/jaar) zij n de transportkosten beperkt. De chemie en andere
zware industrie heeft voor de implementatie van nieuwe technologie ruwweg twintig
jaar nodig. De ontwikkeling en implementatie van duurzame energie zal op de lange
termijn het leeuwendeel van de reductie van de CO2 emissies voor zijn rekening nemen.
Naast een verdere ontwikkeling van elektriciteit uit zon en wind komt dan ook kernfusie
in beeld.
16
Hoe nu verder
De haalbaarheidsstudie inzake CO2 transportinfrastructuur in de Haven van Antwerpen
heeft aangetoond dat er voldoende geschikte CO2 aanwezig is voor gebruik in de
omliggende glastuinbouwgebieden, voor carbonatie en voor “Enhanced Oil and Gas
Recovery” (EO&GR). De aanleg van een pijpleidingnetwerk in de Antwerpse Haven is
technisch mogelijk en het transport van grote hoeveelheden CO2 biedt een significant
schaalvoordeel. Dergelijk pijpleidingnetwerk is nog niet operationeel, omdat het
investeringsklimaat momenteel onzeker is. Het is onduidelijk hoe de capaciteit van de
glastuinbouwsector, evenals de energievoorziening van deze sector en de
beleidsondersteuning hiervan zal evolueren. Het is onduidelijk in hoeverre gebruik van
CO2 in de glastuinbouw en voor carbonatie erkend kunnen worden als emissie
reducerende maatregelen onder het ETS systeem. Het is onduidelijk in hoeverre
beleidsmakers gebruik van CO2 in de glastuinbouw, voor carbonatie en voor EO&GR
(financieel) zullen ondersteunen in de context van de transitie naar een concurrerende
koolstofarme economie. Deze onzekerheden – en niet in het minst inzake de CO2 prijs maken het vandaag moeilijk om in de Haven van Antwerpen een sluitende business case
voor te leggen voor deze toepassingen van CO2.
Beleidsmakers dienen bijgevolg een gunstig investeringsklimaat te creëren door deze
onzekerheden wegnemen, door duidelijke keuzes ter zake te maken. Dit zal toelaten om
business cases met realistische randvoorwaarden door te rekenen en een investering in
CCUS in de grensregio Vlaanderen-Nederland op een gerichte manier te verankeren.
Publieke investeringssteun wordt gevraagd voor die toepassingen die - mits realistische
tussenkomst van de overheid – rendabel zijn. Tenslotte worden de nationale overheden
in de grensregio gevraagd naar ondersteuning tot erkenning van het
grensoverschrijdend transport van CO2 uit Antwerpen naar offshore opslag in
Nederland of het Verenigd Koninkrijk (al dan niet met EO&GR), als project van
gemeenschappelijk belang (PCI) onder de Europese Verordening over Energie
Infrastructuur. Infrastructuurinvesteringen die onder de Europese verordening vallen,
moeten helpen de overgang naar een koolstofarme en klimaat- en rampenbestendige
economie en maatschappij te bevorderen [19].
Bij een mogelijk vervolg op deze studie zou men zich kunnen richten op geïnteresseerde
partners uit de industrie om na te gaan welke mogelijkheden er zijn voor de
belangrijkste emissiepunten om nieuwe technologische mogelijkheden te
implementeren.
17
Bibliografie
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
A. Herregat, „Inventarisatie Interreg CH4/CO2”.
M. Hekkenberg, M. Verdonk, „Nationale Energieverkenning 2014,”
Energieonderzoek Cenrum Nederland, Petten, 2014.
Sacha Alberic et al., „Subsidies and costs of EU energy,” Ecofys, Utrecht, 2014.
„Voortgangsrapport 2012,” LNE, 2012.
Stijn Mattheij, Lex van der Wolf, „CO2: Groei of Broeigas,” Breda, 2013.
„Emissiehandel vaste installaties,” LNE, [Online]. Available:
http://www.lne.be/themas/klimaatverandering/co2-emissiehandel/vasteinstallaties-1.
„Emissieregistratie,” RIVM, [Online]. Available: www.emissieregistratie.nl.
[Geopend 14 December 2014].
„COEBBE,” 2014. [Online]. Available:
http://avans.webgispublisher.nl/Viewer.aspx?map=COEBBE.
„Energieakkoord voor duurzame groei,” Sociaal Economische Raad, Den Haag,
2013.
LNE, „Vlaams Mitigatieplan 2013-2020,” 2013.
P. Clauwaert, „Rapport P2G,” Gent, 2014.
G. Stienstra, „Haalbaarheidsanalyse CCUS transportinfrastructuur in de Haven van
Antwerpen,” DNV-GL, Antwerpen, 2014.
„Producing Synthetic Fuels out of CO2 through the Use of High Temperature Heat,”
2014. [Online]. Available: http://www.newco2fuels.co.il/product/8/overview.
[Geopend 14 december 2014].
„Capturing Carbon to feed the World,” [Online]. Available:
http://www.lanzatech.com/capturing-carbon-feed-world/. [Geopend 14
december 2014].
„Power-to-liquids,” [Online]. Available:
http://www.sunfire.de/en/kreislauf/power-to-liquids. [Geopend 14 december
2014].
C. Schweitzer, „Integration Wind Power to Energy Storage and Biofuels,” 30
oktober 2014. [Online]. Available:
http://di.dk/SiteCollectionDocuments/Milj%C3%B8/Nyheder/Slides%20Session
%20II%20-%20Bioenergi.pdf. [Geopend 14 12 2014].
„Recoval start productie bouwmaterialen op basis van kooldioxide,” 2014.
[Online]. Available: http://www.express.be/sectors/nl/industry/recoval-startproductie-bouwmaterialen-op-basis-van-koolstofdioxide/208316.htm. [Geopend
14 december 2014].
„Using CO2: EUR 15 million for new production line,” 14 mei 2014. [Online].
Available: http://www.press.bayer.com/baynews/baynews.nsf/id/Using-CO2EUR-15-million-for-new-production-line. [Geopend 14 december 2014].
„ VERORDENING (EU) Nr. 1316/2013 VAN HET EUROPEES PARLEMENT EN DE
18
RAAD,” [Online]. Available: http://eur-lex.europa.eu/legalcontent/NL/TXT/HTML/?uri=CELEX:32013R1316&from=EN. [Geopend 15
December 2014].
19
20
21