GROENE KOOLWATERSTOFFEN Marcel Weeda, Remko Detz, Jeffrey Sipma
AANLEIDING: Grote belangstelling voor waterstof in de aanloop naar, en binnen het Klimaatakkoord Scenario s, projecties en schattingen voor waterstofvraag variëren van 0 tot 100 Betere inschatting voor mogelijke waterstofbehoefte voor groene koolwaterstoffen 2 Groene koolwaterstoffen Source: Contouren voor een routekaart waterstof, 2018
VERGAANDE EMISSIEREDUCTIE VEREIST; INDUSTRIE EN VERVOER HARD-TO-ABATE Stevige uitdagingen (technisch) voor emissiereductie bij: Chemie IJzer en Staal Cement Luchtvaart Scheepvaart Wegtransport (m.n. energieintensieve toepassingen met veeleisende inzetpatronen 3 Groene koolwaterstoffen
GROOT EN BLIJVEND DEEL NIET-ELEKTRICITEIT DAT OOK DUURZAAM MOET WORDEN INGEVULD 4 Groene koolwaterstoffen Aandeel elektriciteit in het eindgebruik van energie in EU scenario s (Energy roadmap 2050, EU 2012), en het Shell Sky scenario (2018)
NIET-ENERGETISCH VERBRUIK, LUCHTVAART EN SCHEEPVAART ZITTEN VEELAL ONDER DE RADAR PJ PJ 5 Groene koolwaterstoffen >80 Mton CO 2 o.b.v. energie-inhoud Source: Eurostat
BUNKER SCHEEPVAART NOG BOVEN 1990, NON- ENERGETISCH STABIEL, LUCHTVAART GROEIEND PJ PJ Source: Eurostat 6 Groene koolwaterstoffen
FOCUS DUURZAME MOLECULEN BIJ BIOMASSA, MAAR DRUK HOOG EN BRON SCHAARS Wat cijfers op een rij: Totale productie fotosynthese wereldwijd 4.400 EJ/jaar Totale menselijke toe-eigening /impact 600 Totale oogst (energie, hout en voedsel) 320 Huidige energetische inzet biomassa 50 Totaal primair energieverbruik (2015; >80% fossiel) >570 Totaal primair energieverbruik (2100) >1.000 Wereldwijd potentieel windenergie 10.000 Wereldwijd potentieel zonne-energie 3.000.000 7 Groene koolwaterstoffen
INZET ZON EN WIND VEREIST VOOR DUURZAME MOLECULEN: WATERSTOF 2H 2 O + elektriciteit 2 H 2 + O 2 Waterstof biedt Grondstof chemie Brandstof (direct / indirect) Opslag/buffering Transport (pijpleidingen, import) Veelzijdige toepassing, complementair met elektriciteit Sources: Ringsmuth et al. 2016; IEA World Key Energy Statistics 2017; Shell Sky 2018; the Shift Project; BP, 2017 8 Groene koolwaterstoffen Totale hoeveelheid fossiel ca. 50x totale jaarlijkse productie fotosynthese en minder dan 10% jaarlijkse instraling zon
KOSTEN HERNIEUWBARE ELEKTRICITEIT DALEN SNEL TOT CONCURREREND NIVEAU MET FOSSIEL 9 Groene koolwaterstoffen
SECTOR-OVERSTIJGEND DENKEN NODIG MET INTEGRALE VISIE OP HET ENERGIESYSTEEM 10 Groene koolwaterstoffen
Titel
NIEUWE ROUTES VOOR BASISCHEMICALIËN Direct Air Capture Unavoidable CO2 emissions from industries Source: Barthelémy, CEFIC 12 Groene koolwaterstoffen
VERGELIJKING LOW-CARBON ROUTES OP BASIS VAN WATERSTOF / CO 2 EN BIOMASSA O.b.v. waterstof en CO 2 (Direct Air Capture) O.b.v. biomassa H 2 -vraag CO 2 Wind op Zee PJ/j Mton/j Mton/j TWh/j GW km 2 PJ/j Mton/j km 2 Synfuel aviation 330 1,8 13 110 23 4.500 280 19 18.500 Synfuel shipping 1.100 6,0 43 370 77 15.500 930 62 62.000 Base chemicals 940 9,8 30 300 63 12.500 820 54 54.000 Total 1.370 18 86 780 153 31.500 2.030 135 134.500 Elektrolyse 52 kwh/kg; DAC: 1400 kwh/ton CO 2 ; Wind op Zee 4800 FLH en 5 MW/km 2 ; Biomassa 15,1 GJ/ton en 10 ton/ha Landoppervlak NL: 33.800 km2, DCS: 57.000 km; beschikbaarheid duurzame biomassa voor NL ca. 250 700 PJ/j 13 Groene koolwaterstoffen
COMBINEREN VAN OPTIES BIEDT KANSEN VOOR OPTIMALISATIE VAN INZET VAN BRONNEN O.b.v. waterstof en CO 2 (Direct Air Capture) O.b.v. biomassa H 2 -vraag CO 2 Wind op Zee PJ/j Mton/j Mton/j TWh/j GW km 2 PJ/j Mton/j km 2 Total Synfuels 1.430 7,8 56 480 100 20.000 1.210 81 80.500 O.b.v. biomassa, CO 2 (biomassa) en waterstof H 2 -vraag CO 2 Wind op Zee Biomassa PJ/j Mton/j Mton/j TWh/j GW km 2 PJ/j Mton/j km 2 Total Synfuels 800 4,3 31 230 48 9.500 550 36 36.000 14 Groene koolwaterstoffen
Aandeel NL in EU28 MAIN PORTS BETEKENEN GROTE BUNKERS EN GOEDE BASIS VOOR VEEL INDUSTRIE Source: Eurostat 15 Groene koolwaterstoffen
CONCLUSIES EN DISCUSSIEPUNTEN Potentieel grote behoefte aan groene koolwaterstoffen voor chemie, luchtvaart en scheepvaart Groen is niet per sé efficiënt: versnellen natuurlijke processen kost veel energie (efficiency van biomassa naar brandstoffen en basischemicaliën typisch in de orde van maar 40-50%) Waar komt de duurzame C vandaan (ordegrootte 80 Mton)? Status TRL 6-8/9; nog veel RD&D nodig, maar wat zijn de drivers? Internationale dimensie: Niet allemaal voor onszelf: export Wie verantwoordelijk, en wat is onze rol? Waar zit GHG emissiereductie, en hoe groot is de eigenlijk (CCU)? Energiedichtheid duurzame energie is beperkt, vereist veel ruimte: Welke industrie en chemie nog hier, en hoeveel? Nieuwe processen vergen grote investeringen: hoeveel en waar? 16 Green Hydrocarbons
BEDANKT VOOR UW AANDACHT VOOR VRAGEN: MARCEL.WEEDA@TNO.NL TNO.NL/ECNPARTOFTNO