Biomassa in de duurzame energievoorziening Hamid Mozaffarian ECN Perslunch, Amsterdam, 5 oktober 2010
www.ecn.nl
Inhoud • • • • •
2
Bijdrage biomassa in de wereld primaire energie-mix Nederlandse HE-doelstellingen (Europese Richtlijn HE) Bijdrage biomassa in de realisatie van HE-doelstellingen Bestaand beleid Samenvatting
6-10-2010
Aandeel bioenergie in wereld primaire energie-mix
Municipal and Industrial Waste
Agricultural Crop and By-products
3
6-10-2010
Hoeveel biomassa is Hoeveel beschikbaar? biomassa is duurzaam duurzaam beschikbaar?
4
6-10-2010
Nederlandse HE-doelstellingen (Europese Richtlijn HE)
• Aandeel HE van 14% in de vraag naar elektriciteit, warmte en transportbrandstoffen in 2020 • Aandeel HE van 10% in 2020 binnen de transportsector
5
6-10-2010
Primair energieverbruik Nederland 2009 (totaal 3,3 EJ) 1% Elektriciteit 1% Stoom uit kernenergie 46% Aardgas 38% Totaal aardoliegrondstoffen en producten 9% Totaal steenkool en steenkoolproducten 5% Warmte, biomassa en afval Bron: Nationaal actieplan voor energie uit hernieuwbare bronnen
6
6-10-2010
Verwacht bruto eindverbruik per sector PJ
2.500
2.000
1.500
1.000
500
0 2005
2010
2011
Verwarming en koeling
2012
2013
2014
Elektriciteit
2015
2016
2017
Vervoer (artikel 3, lid 4, onder a)
Bron: Nationaal actieplan voor energie uit hernieuwbare bronnen
7
6-10-2010
2018
2019
2020
Ontwikkeling aandeel HE per sector 40%
37% 35%
30%
25%
20%
14,5%
15%
10,3% 10%
8,7% 5%
0% 2005
2010
2011
HEB-Verwarming en Koeling (%)
8
6-10-2010
2012
2013
2014
HEB-Elektriciteit (%)
2015
2016
2017
HEB-Transport (%)
2018
2019
2020
Algemeen aandeel HEB (%)
Ontwikkeling energie uit hernieuwbare elektriciteit 200 180
160 140 Waterkracht Zon-PV Wind op land Wind op zee Vaste biomassa Biogas
120 PJ 100
80 60 40 20
0 2010
2020 Bron: Nationaal actieplan voor energie uit hernieuwbare bronnen
9
6-10-2010
Ontwikkeling energie uit hernieuwbare warmte 100 90
80
Diepe geothermie
70
Warmtepompen
60 Zonnewarmte
PJ
50
40
Vaste biomassa
30
Groen gas (voor gasnetinvoeding) Biogas (voor warmte)
20 10
0 2010
2020 Bron: Nationaal actieplan voor energie uit hernieuwbare bronnen
10
6-10-2010
Ontwikkeling bijdrage HE in transportsector 40 35 Hernieuwbare elek. wegtransport Hernieuwbare elek. geen wegtransport Biodiesel ingevoerd
30 25 PJ 20
Biodiesel met dubbeltelling
15
Bioethanol/bio-ETBE ingevoerd Bioethanol/bio-ETBE met dubbeltelling
10 5
0 2010
2020 Bron: Nationaal actieplan voor energie uit hernieuwbare bronnen
11
6-10-2010
Biomassa: aanbod en vraag in Nederland Aanbod biomassa • 2009: 10 Mton ds beschikbaar voor energieopwekking (45 PJ finale energie) • 2020: 13,7-16,4 Mton ds beschikbaar (53-94 PJ finale energie) Vraag biomassa • 2009: circa 65 PJ finale energie • 2020: circa 160 PJ finale energie • =>Import duurzaam geproduceerde biomassa
12
6-10-2010
Centrale instrumenten voor stimulering van HE SDE (Stimuleringsregeling Duurzame Energieproductie): • Subsidie HE in de sectoren elektriciteit, gas en warmte uit bio-WKK Verplichting Biobrandstoffen: • Minimum aandeel benzine- en dieselvervangers in de transportsector
13
6-10-2010
Visie Bio-Based Economy in energietransitie
• Een economie waarin bedrijven non-food •
14
toepassingen vervaardigen uit groene grondstoffen Duurzame productie biomassa wereldwijd
6-10-2010
Bioraffinage sleuteltechnologie efficiënter gebruik biomassa
15
6-10-2010
SDE: Biomassa categorieën
• • • • • •
16
Stortgas / biogas uit RWZI/AWZI Mestcovergisting GFT-vergisting Vergisting van overige biomassa (VGI) Thermische conversie vaste / vloeibare biomassa Afvalverbranding
6-10-2010
Bij- en meestook van biomassa in kolencentrales • MEP-subsidie (Milieukwaliteit Elektriciteitsproductie) loopt af; wat • • • •
•
17
verder met de installaties? Kolencentrales: voortzetting meestook tegen extra vergoeding Bij- en meestook nodig om HE-doelstellingen te halen Geen brandstofsubstitutie zonder additioneel beleid Weinig animo langjarig subsidiëring van kostprijsverschil tussen kolen en biomassa Wordt nagedacht over verschillende vormen van verplichtingen
6-10-2010
Elektriciteitsprijs €ct / kWh
Conceptadvies ECN/KEMA basisbedragen SDE 2011 Vergisting / verbranding / AVI’s
18
24,0 22,0 20,0 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0
6-10-2010
Gasprijs [€ct / Nm3]
Conceptadvies ECN/KEMA basisbedragen SDE 2011 Groen gas opties
19
6-10-2010
80 70 60 50 40 30 20 10 0
SDE kengetallen
• Totaal opgesteld vermogen t/m 2009 binnen MEP en SDE: 9 TWh (biomassa: 4,4 TWh)
• Jaarlijkse stroomvraag 2,7 miljoen huishoudens (biomassa: 1,3 miljoen huishoudens)
• 5,8 Mton CO2-uitstoot vermeden (biomassa: 3,3 Mton) • Kasuitgaven voor subsidiebetalingen in 2009: € 700 miljoen (biomassa: € 321 miljoen )
20
6-10-2010
SDE budget
• Huidig budget: circa 1 miljard €/jr • Budget bij voorgenomen verruiming (aanvullend
•
21
beleidsakkoord van mrt 2009): oplopend tot 3 miljard €/jr in 2020 Budgetverruiming nodig om HE-doelstellingen voor 2020 te halen
6-10-2010
Concept regeerakkoord VVD, CDA 30 September 2010 • • • • • •
22
Europese doelen voor een duurzame energievoorziening leidend SDE geleidelijk omgevormd in een SDE+ regeling Financiering SDE+ via een opslag op de energierekening Totale uitgaven MEP/SDE en SDE+: in 2015 en verdere jaren maximaal 1,4 miljard €/jr Beleidsevaluatie in 2014 Mogelijke import en de optie van een verplicht aandeel duurzaam
6-10-2010
Samenvatting
• Biomassa heeft de potentie om een belangrijke bijdrage te leveren aan de duurzame energievoorziening. • De ingezette biomassa dient echter duurzaam geproduceerd te worden. • Huidige SDE-regeling is het belangrijkste instrument voor de stimulering van HE in Nederland, gevolgd door biobrandstoffen verplichting. • Voor het behalen van de Nederlandse HE-doelstellingen zijn stabiele overheidsbeleid en instrumenten vereist.
23
6-10-2010
Dank voor uw aandacht!
24
6-10-2010
Biomassa in de duurzame energievoorziening Jan Willem Erisman ECN Perslunch, Amsterdam, 5 oktober 2010
www.ecn.nl
Conclusies en overzicht • Biomassa is een essentiële waardevolle, veelzijdige en • •
• •
26
hernieuwbare bron voor energie, materiaal en chemicaliën De potentie voor duurzame energie is groot Voor grootschalige duurzame inzet zijn criteria en 2e generatie technologie noodzakelijk Nederland heeft goede positie op het gebied van voorbewerking, vergassing, groen gas en productie van chemicaliën Zet R&D in op de ontwikkeling van innovatieve ketens voor bronnen van biomassa
Perslunch 5-10-2010
Nu: eerste generatie
27
Perslunch 5-10-2010
Biomassa – een veelzijdige bron Biomassa = al het niet-fossiele organisch materiaal 2e generatie = (geen voedsel cq verdringing), verbeterde efficiëntie (CO2, nutriënten, landgebruik)
afval 28
Perslunch 5-10-2010
hout
(landbouw) residuen
energiegewas
aquatische biomassa
Biomassa heeft meerdere voordelen • Het is een hernieuwbare grondstof • Het creëert meer onafhankelijkheid van • • •
•
• 29
fossiele brandstoffen (grote lokale beschikbaarheid) Het gebruik levert minder broeikasgassen op dan fossiele brandstoffen Past goed in bestaande infrastructuur Het kan opgeslagen worden en gebruikt wanneer nodig Voor veel eindgebruik toepasbaar: grondstof, chemicaliën, bouwmateriaal, energie, vloeibare en vaste brandstof, gas, etc. Marktkansen voor Nederland!
Perslunch 5-10-2010
Biomassa scenario’s: huidig gebruik
Gas
Kolen
Olie
30
Perslunch 5-10-2010
Biomassa scenario’s 2050 (-80% CO2) Max zon/wind
CCS
Max biomassa
31
Perslunch 5-10-2010
Van biomassa naar eindproducten Waterstof
CO2
N2 Kunstmest
Landbouw Industrie Huishoudens
Planten (Biomassa)
Organische reststromen
Vergassing Verbranding
Voorbewerking (Torrefactie, pyrolyse, Biochar)
Groen gas Elektriciteit Warmte Diesel
Vergisting
Methanol Chemicaliën
Bioraffinage Polymeren
Duurzaamheids criteria 32
Perslunch 5-10-2010
N
Duurzaamheidsaspekten van biomassa Cramer criteria: Een voldoende positieve broeikasgasbalans. Geen concurrentie met voedsel of andere lokale toepassingen zoals medicijnen of bouwmaterialen. Geen aantasting van kwetsbare biodiversiteit. Geen aantasting van het milieu. Bijdrage aan de lokale welvaart. Bijdrage aan het welzijn van werknemers en lokale bevolking
33
Perslunch 5-10-2010
CO2, water en mineralen kringloop Verschuiving van landgebruik
CO2 reductie (% tov fossiele brandstof)
Broeikasgasbalans 100
huidige biobrandstoffen
90 80
70 60 50 40 30 20 10 0
ethanol
34
2e generatie
Perslunch 5-10-2010
biodiesel
biogas
ethanol
FischerTropsch diesel
DME
methanol
Specifieke gewassen
Moeilijke reststromen + Houtachtige gewassen
35
Perslunch 5-10-2010
Gezondheid en lifestyle
Voedsel Voer
Voeding
Bulk chemie Kunstmest, materialen
Chemie
Transportbrandstoffen Elektriciteit, warmte
Energie
Volume
Agro en voedsel residuen
Fijn chemicaliën
Toegevoegde waarde
Biobased economy: waardeketen
Wat doet ECN? • • • •
Warmte en Kracht productie Syngas en Groen Gas Transportbrandstoffen en Chemicaliën CO2 afvangst en opslag
• Luchtkwaliteit en klimaatverandering • Risicobeoordeling Milieuverontreiniging • Beleidstudies
36
Perslunch 5-10-2010
Biomassa, Kolen en CCS
Milieuonderzoek
Strategie voor de inzet van biomassa Biomassa moet voldoen aan de duurzaamheidcriteria Conversie van locale/regionale biomassa (reststromen) in centrales voor warmte en elektriciteit (en Groen gas) of specifiek geteelde gewassen voor de fijnchemie
Voorbewerking van biomassa in brandstoffen met een hoge energiedichtheid met goede logistieke eigenschappen (vaste brandstof, gepelletiseerd of pyrolyse olie) of locale bioraffinage tbv (fijn)chemische toepassing
Centrale conversie van deze voorbewerkte biomassa (grote schaal) in
Elektriciteit en warmte Transport brandstoffen Substitute Natural Gas (Groen gas) Chemicaliën & Producten
Optimaal warmtegebruik bij de conversie voor het bereiken van de maximale efficiency 37
Perslunch 5-10-2010
Voorbeelden 2e generatie ontwikkelingen: thermo-chemische omzetting
Torrefactie 38
Perslunch 5-10-2010
Vergassing – Groen gas
Biomassa bij- of meestoken: nut van torrefactie
Verhogen percentage biomassa Kolen- en gasgestookte centrales Bestaande en nieuwe centrales + voorbewerking, warmtebenutting en CCS 39
Perslunch 5-10-2010
Torrefactie: van biomassa/afval naar brandstof Woody biomass
Agricultural residues
Mixed waste Fuel powder
Fuel pellets
40
Perslunch 5-10-2010
Implementatie van de torrefactie technologie
Hout aantal ton/h demonstratie plant, 2011
50-100 kg/h pilot plant bij ECN, 2007 41
Perslunch 5-10-2010
Vergassing: technologie met mogelijkheden Ruwe biomassa
Voorbewerkte biomassa
Vergassing
Gasbehandeling
Syngas CH4, CO2, CO, H2 en H2O
4 Toepassingen voor syngas Methanisering
WKK
Elektriciteit / Warmte
Elektrisch rendement: 27-30% in plaats van 15% lokale traditionele verbranding Korte termijn
42
Perslunch 5-10-2010
SNG (Groen Gas)
Verwerking in aardgasnet
FischerTropsch
Shift
2e Generatie biobrandstoffen
Waterstof
Groen gas auto’s
Middellange termijn
Lange termijn
ECN’s indirecte vergasser: Milena Indirecte fluidized bed vergasser: • • • •
biomass
43
Hoge methaan opbrengst Geen zuivere zuurstof nodig, geen N, geen lucht-scheidingseenheid nodig Volledige omzetting Hoog biomassa-naar-SNG rendement
air
Perslunch 5-10-2010
ECN’s teerverwijderingssysteem OLGA teer verwijdering: • • •
hoge teerverwijdering efficiency Geen effect op methaan opbrengst Geschikt voor teren uit indirecte vergassers (hoge concentraties, hoog teer dauwpunt)
OLGA technologie ontwikkeling 44
Perslunch 5-10-2010
Groen gas (Substitute Natural Gas, SNG) • SNG uit biomassa is een vorm van groen aardgas • biomassa-SNG rendement is ~70% • zuiver CO2 is coproduct en bij opslag is SNG 170% neutraal
45
Perslunch 5-10-2010
46
Perslunch 5-10-2010
Status van de technologie Fundamenteel Basis R&D
Voorbewerking (olie, pellets) E&W: verbranding E&W: vergassing Groen gas: vergisting Groen gas vergassing/CO2 Biobrandstoffen: 1e generatie Biobrandstoffen: 2e generatie Bioraffinage
47
Perslunch 5-10-2010
Demonstratie PreCommercieel commercieel
Dank voor uw aandacht Jan Willem Erisman
[email protected]
Foto’s: JasperLensselink.com 48
Perslunch 5-10-2010
De efficiëntie van zonlicht
Energie verlies: Deel zonlicht niet geschikt voor fotosynthese Deel licht niet efficiënt geadsorbeerd
15 – 25% 10 W/m2
400 W/m2
Omzetting licht in chemische energie Energie voor CO2 vastlegging
0.5 – 1.5% 0.01 – 1.0 W/m2 49
Perslunch 5-10-2010
5 – 17% 0.1 – 17 W/m2
