maandag 28 juli 2014

Visie verduurzaming gasvormige brandstoffen

In navolging op mijn bericht over de visie voor verduurzaming van vloeibare brandstoffen, in het kader van de duurzame brandstofvisie van de overheid en maatschappelijke organisaties, volgt hier een bericht over de visie met betrekking tot gasvormige brandstoffen. De focus ligt hierbij op LPG en CNG, inclusief duurzame varianten hiervan. LNG is in de visie wel besproken, maar is minder geschikt voor lichte voertuigen, waardoor ik hier in mijn blog niet verder op in zal gaan. Over het ook gasvormige waterstof volgt nog een bericht.

LPG en CNG gebruiken technisch sterk gelijkende systemen: brandstofinjectie, drukreductie, leidingen. CNG bestaat overwegend uit methaan en wordt onder hoge druk (200 bar) opgeslagen. LPG (propaan/butaan) is al vloeibaar onder lage druk. Hierdoor verschillen de opslagtanks en bijbehorende tankstations.

In de transportwereld worden gasvormige brandstoffen in principe in Ottomotoren toegepast (uitzondering dual fuel, dat zijn Dieselmotoren), waardoor zij weinig luchtverontreinigende stoffen (NOx, fijnstof en CO) uitstoten. Door het lage koolstofgehalte van de gasvormige brandstoffen is de CO2-uitstoot van gasmotoren relatief laag. De benodigde technische aanpassingen aan de basis van Ottomotoren zijn klein, waardoor de voertuigmeerkosten voor de toepassing van de gassen relatief laag zijn. De toepassing van niet-fossiele varianten (biomethaan, bio-propaan) is motortechnisch geen probleem en biedt daardoor de mogelijkheid om de groene varianten van de gasvormige brandstoffen tot 100% puur in te zetten. Meerkosten betreffen vooral de opslag van de gassen onder hoge druk (CNG).

LPG
LPG is een gevestigde brandstof in Nederland. Er is een uitgebreide infrastructuur met 1.900 tankstations. Het aantal LPG-voertuigen in Europa (incl. Turkije en Oekraïne) groeit en bedraagt meer dan 12 miljoen. LPG is in Europa in meer dan 41.000 tankstations verkrijgbaar. Ons land was ooit een gidsland voor deze toepassing, maar het gebruik ervan is teruggelopen van zo’n 700.000 auto’s in topdagen (destijds 12% van het autopark) naar ca. 200.000 vandaag (3%). Redenen voor de terugloop zijn onder meer de opkomst van dieselauto’s, de externe veiligheidsdiscussies na de Enschedese vuurwerkramp en het stimuleringsbeleid ten gunste van o.a. elektrische- en hybride voertuigen van de overheid. Ook de accijnsverhogingen van de laatste jaren zijn nadelig voor de marktpositie. LPG staat in Europese brandstoffenmixverkenningen goed op de kaart: zo stelde de European Expert Group, die is opgericht door de Europese Commissie, in haar rapport in januari 2011 dat in 2020 het aandeel LPG-autogas in de totale brandstoffenmix in Europa zou kunnen stijgen van 3 naar 10%.

Tot nu toe is weinig “groen” LPG beschikbaar, maar er bestaan mogelijkheden om ook LPG toekomstbestendig te maken. Twee realistische opties zijn:
  1. Productie van bio-propaan. Dit kan op verschillende manieren. De hernieuwbare dieselfabriek van Neste Oil in Rotterdam produceert 55.000 ton bio-propaan per jaar als bijproduct. Dit is ca. 20% van huidige LPG-vraag in transport in Nederland. Dit bio-propaan wordt nu verbrand voor elektriciteitsopwekking maar kan ook in de transportsector worden ingezet.
  2. Productie van bio-DME. De eigenschappen hiervan komen dichtbij LPG, zodat dit bijgemengd kan worden tot maximaal 20%. Bio-DME kan ook in pure vorm worden gebruikt in dieselmotoren, maar dat vraagt dedicated voertuigen; enkele truckfabrikanten hebben die ontwikkeld en beproefd maar marktintroductie is uitgebleven.
CNG
In Nederland rijden ca. 7.000 aardgasvoertuigen (waarvan 1/10e OV-bussen), die gebruik maken van 130 tankstations. Wereldwijd bedraagt het aantal CNG-voertuigen meer dan 16 miljoen, overwegend buiten Europa. In Europa zijn Italië, Duitsland en Zweden toonaangevende landen. Autofabrikanten uit die landen hebben dan ook het voortouw bij levering van voertuigen in Nederland. De genoemde European Expert Group stelt aardgas, zowel fossiel als uit biogas, een plaats heeft in de brandstoffenmix op korte, middellange en lange termijn. De voertuigtechniek is volwassen en betaalbaar en het dichte netwerk van aardgasleidingen maakt een snelle uitbouw van het CNG-tanknetwerk mogelijk. Net als LPG is ook CNG afhankelijk van het stimuleringsbeleid van de overheid en van fiscale sturing van de energiebelasting op CNG.

Groengas wordt gemaakt door biogas (uit vergisting en toekomstig uit vergassing van houtige biomassa) op te werken tot aardgaskwaliteit en in het gasnet te brengen; de producent verkrijgt dan groengascertificaten die hij kan verkopen aan o.a. exploitanten van CNG-tankstations. Feitelijk wordt er veel Slochterengas getankt; het groengas is elders in het gasnet geïnjecteerd en verdund in het net. De sector werkt op dit moment aan de invulling van het in 2011 gesloten convenant en heeft de ambitie om in 2015 100% groengas aan de pomp te leveren. In principe kan groengas ook direct uit een vergistings-/opwerkingsinstallatie naar een tankstation worden gedistribueerd door een afzonderlijke leiding. Dit komt in Nederland echter vrijwel niet voor, in tegenstelling tot bijvoorbeeld Zweden en Duitsland.

Een actuele ontwikkeling is de methaanproductie uit CO2 en waterstof, waarbij het waterstof met tijdelijke overschotten van hernieuwbare elektriciteit wordt opgewekt (“power-to-gas”). De eerste fabriek is met succes operationeel in Duitsland. Power-to-gas methaanproductie breidt het potentieel van groengas uit, zeker als naast CO2 uit vergisting ook CO2 van fossiele oorsprong wordt ingezet. De beschikbaarheid van hernieuwbare elektriciteit voor power-to-gas zal toenemen naarmate er meer windmolens en PV-installaties komen. Belangrijk in deze is ook de mogelijkheid tot buffering van duurzame energie in het bestaande gasnetwerk. Deze buffering is van wezenlijk belang bij de overgang naar steeds meer duurzame energie afkomstig uit zonne- en windenergie. De opslag van gas in het bestaande gasnetwerk biedt veel potentie. Het opslaan van waterstof is energetisch efficiënter dan de opslag van methaan, maar alleen via de methaanroute is het zeker dat hoge concentraties duurzaam gas in het bestaande gasnetwerk kunnen worden gebalanceerd. Recente studies geven aan dat maximaal 2 volume-% duurzaam opgewekt waterstof in het bestaande gasnetwerk toelaatbaar is. Bij opwekking van duurzaam methaan zijn veel hogere bufferpotentiëlen in het gasnet mogelijk: genoeg buffercapaciteit om enkele maanden aan energievoorziening voor Nederland te bufferen.

Vanwege de verwachte groei van het gebruik van CNG is de verwachting dat na 2023 niet meer zoals nu vrijwel al het gebruikte CNG groen zal zijn, tenzij de overheid hier sterk op inzet. De beschikbaarheid van biomassa is voor alle biobrandstoffen een mogelijke beperking, maar kan voor groen gas worden vermeden door in te zetten op power-to-gas.

Prijsontwikkeling
In een studie van de prijsontwikkeling worden voor 2030 aanzienlijke prijsstijgingen verwacht van de prijzen van benzine en diesel in tegenstelling tot de prijs van aardgas, omdat dit wereldwijd de komende decennia nog voldoende beschikbaar is. De prijs van LPG zal hier ergens tussenin zitten. Elektriciteit is relatief duur, maar doordat dit efficient in voertuigen wordt toegepast, zijn de kosten per kilometer het laagste. De prijs van waterstof zal vergelijkbaar zijn met die van benzine en diesel.

Verwachting
In de ontwikkelde visie wordt verwacht dat zowel CNG als LPG richting 2030 marktaandeel zullen winnen ten koste van de in prijs stijgende benzine en diesel. Voor LPG is dit opvallend, omdat het gebruik nu nog daalt. CNG en LPG zullen in dezelfde voertuigklassen worden ingezet, inclusief lichte voertuigen, zoals personenwagens. Een uitzondering is busvervoer, waar in het stads- en streekvervoer vooral kansen worden geacht voor CNG. In welke mate beide brandstoffen populairder zullen worden zal sterk afhangen van het succes van concurrerende technieken als electrisch rijden en waterstof brandstofcelvoertuigen.

De kosteneffectiviteit van CO2-reductie door inzet van gasvormige brandstoffen is volgens de berekeningen in het visiedocument zeer gunstig, niet alleen ten opzichte van de stimulans voor zuinige auto’s (die volgens de rekenkamer in de periode 2007-2013 gemiddeld €1.000 per ton CO2 heeft gekost), maar vanaf 2025-2030 ook ten opzichte van de huidige CO2-handelsprijs.

Opinie
Persoonlijk acht ik de genoemde verwachting met betrekking tot LPG onrealistisch. Als zowel LPG als CNG beschikbaar zijn, legt LPG het in de praktijk af tegen het goedkopere CNG. Hoewel er wereldwijd onmiskenbaar groei zal zijn, is mijn verwachting dat die groei zich vooral zal concentreren in gebieden waar CNG niet beschikbaar is, bijvoorbeeld door het ontbreken van een goed distributienet voor aardgas.

Op de korte termijn is de huidige groei van het gebruik van CNG vooral afhankelijk van het fiscale beleid. De ingezette stapsgewijze verhoging van de energiebelasting op CNG kan de groei tijdelijk doen stagneren als de overheid niet (zoals ik zelf verwacht) een verdere versobering doorvoert van de stimulering voor stekker-hybriden. Op termijn lijkt de toekomst van CNG echter rooskleurig. Als de wereldwijde economie aantrekt zal de groeiende vraag naar mobiliteit grotendeels door CNG moeten worden ingevuld, vanwege de beperkte beschikbaarheid van andere brandstoffen.

Geen opmerkingen:

Een reactie plaatsen