magazine de rol van gas in de energietoekomst De toekomst van gas ligt in hernieuwbare energie Modellen bieden inzicht in het complexe energiesysteem De gaskwaliteit verandert: wat nu? Hoe groen gas groot kan worden Nieuwe mogelijkheden afvang en opslag CO2 Meer coördinatie gevraagd: de markt kan het niet alleen
woord vooraf
In slechts enkele jaren tijd is de gaswereld onherkenbaar veranderd. Nieuw beleid, marktontwikkelingen en technologische vooruitgang hebben oude patronen doorbroken en een ongekende dynamiek teweeggebracht in de gassector. Vijftien jaar geleden bestond de Europese gasmarkt nog uit een verzameling nationale, gereguleerde, niet-geïntegreerde markten, gedomineerd door nationale, vertaal geïntegreerde bedrijven die hun in- en verkopen regelden op basis van langetermijncontracten. Groen gas was nog nauwelijks te bekennen. Het is een beeld dat ons nu voorkomt als iets uit een grijs verleden. Maar zelfs als we een klein stapje terugzetten, naar 2010, toen het Energy Delta Gas Research (EDGaR) programma van start ging, zien we al grote verschillen met vandaag. Vijf jaar geleden waren er nog geen aardbevingen, nog geen serieuze schaliegasproductie, nog geen serieus Oekraïne-conflict. De gascentrales in Europa draaiden nog op volle toeren, spotmarkten kwamen net om de hoek kijken, van power-to-gas was nog geen sprake. Het onderzoeksprogramma van EDGaR vond dus plaats tijdens een periode van grote veranderingen en tumult. En het ziet er niet naar uit dat hieraan snel een einde zal komen. Verandering vraag om aanpassing – in ideeën, technologie, beleid, business-modellen – maar bovenal in informatievoorziening. Hoe kunnen nieuwe ideeën worden verwezenlijkt, technologieën bedacht, beleidsmaatregelen uitgevoerd, waardeketens ontwikkeld, zonder de noodzakelijke informatie afkomstig uit solide onderzoek? Dat zou onmogelijk zijn. Het verschaffen van deze onmisbare informatie is wat het publiek-private EDGaR programma heeft gedaan. De vele onderzoekers die aan EDGaR hebben meegedaan, hebben hard gewerkt in de afgelopen vijf jaar om de kennisbasis van de gassector te vergroten. De dertig projecten die zijn uitgevoerd, op het gebied van gaskwaliteit, systeemintegratie en marktmodellen, zijn nu afgerond. In dit magazine presenteren we enkele van de belangrijkste resultaten voor een groter publiek. Wij hopen dat u het interessant en nuttig zult vinden. Eén ding staat vast: de energietransitie stoomt met volle kracht vooruit en de gassector stoomt mee!
Prof. Dr. Catrinus Jepma Dr. Bert Wiersema
2
EDGaR MAGAZINE
wetenschappelijk directeur EDGaR zakelijk directeur EDGaR
De toekomst van aardgas is niet vanzelfsprekend meer. Wil aardgas een rol van betekenis spelen in de energietransitie, dan zal het een coalitie moeten sluiten met hernieuwbare energiebronnen. Dat is een van de verrassende uitkomsten van EDGaR.
De toekomst van aardgas ligt in hernieuwbare energie Niets zo vanzelfsprekend als aardgas. Huishoudens weten niet beter of het gasfornuis doet het altijd, de CV-ketel slaat altijd aan. En gas is nog voor lange tijd in de Nederlandse bodem aanwezig. Dus waarom was het ambitieuze onderzoeksprogramma Energy Delta Gas Research (EDGaR) naar de rol van aardgas in de toekomst eigenlijk nodig?
schizofrene situatie. Renewables zijn klein maar sterk groeiende. Aardgas is op zijn retour als energiebron voor woningen, en breekt nog niet erg door in de mobiliteit. En je ziet dat aardgas bij de omzetting naar stroom het heel duidelijk verliest van kolen en renewables, dus eigenlijk een beetje gemangeld wordt.”
“Aardgas staat er momenteel niet goed voor”, constateert Catrinus Jepma, hoogleraar Energie en Duurzaamheid aan de Rijksuniversiteit Groningen (RUG) en voorzitter van de programmaraad van EDGaR die voor alle onderzoeksprojecten verantwoordelijk was. “Binnen Europa heb je een wat
“STILSTAND IS ACHTERUITGANG”
Aardgas was de afgelopen 50 jaar een van de meest vanzelfsprekende energiebronnen in Nederland. Maar die positie is de laatste tien jaar behoorlijk aan het schuiven gegaan. Onder invloed van de opkomst van nieuwe
EDGaR MAGAZINE
3
energiebronnen. Jepma: “Als je puur calorisch kijkt welk gedeelte van het totale energieverbuik van Nederland op gas gebaseerd is en hoe belangrijk die rol nog is in de totale economie en de Rijksbegroting, is het toch wel raar dat in het Energieakkoord gas meer een marginale rol speelt dan een centrale.” GASRESEARCH NIET GOED GEBORGD
Jepma was een van de drijvende krachten achter EDGaR. Zo’n jaar of tien geleden nam hij het initiatief om vanuit de RUG gas-research meer op de kaart te zetten. “Gas-research is niet goed geborgd in Nederland”, zegt Jepma. “Er is eigenlijk een tegenstelling tussen de organisatiegraad en omvang van de gas-research aan de ene kant, en de betekenis die gas speelt in onze nationale economie aan de andere kant, en ook toch de reputatie die Nederland als gasland heeft in Europa en daarbuiten. Die zorg leefde in de gasindustrie. De RUG had ambities om op het gebied van energieresearch een grotere rol te spelen. Wetenschap en gassector hebben elkaar gevonden, en dat heeft geresulteerd in het EDGaR-programma.”
energiebronnen als zon, wind, of groen gas bijvoorbeeld, maar ook geopolitieke ontwikkelingen of het groeiende besef dat de Groningse gasvelden eindig zijn.
aardgas gaat een heel andere rol krijgen in de energietransitie Dat de gassector op die veranderingen moet inspelen is evident, legt Ulco Vermeulen uit. Hij is directeur Business Development bij Gasunie en zat in de Raad van Bestuur van EDGaR. “Stilstand is achteruitgang. Heel veel mensen dachten: aardgas is heel vanzelfsprekend. Maar aardgas gaat een heel andere rol krijgen in de energietransitie. Als je ervan overtuigd bent dat de rol van aardgas anders wordt, en je wilt de samenleving en de sector daarin mee krijgen, dan zul je een inspanning moeten leveren om dat te laten zien. Dat hebben we met EDGaR willen doen.” Had aardgas dan een herbevestiging nodig? Je zou het denken: het steekt de gassector bijvoorbeeld dat aardgas er in het Energieakkoord van de overheid nogal bekaaid afkomt, vergeleken met de aandacht voor hernieuwbare
4
EDGaR MAGAZINE
Die academische wereld is hard nodig in de maatschappelijke discussie over de toekomstige rol van aardgas die nu speelt, stelt Anton Broenink, hoofd Operations bij Gasterra en net als Vermeulen lid van de Raad van Bestuur van EDGaR. Anders dreigt een ‘Wij van aardgas adviseren aardgasgehalte te ontstaan.’ Broenink: “Natuurlijk zitten wij er met een belang, dat zal ik niet ontkennen. Daarom moet je ook kennis ontwikkelen in de academische wereld. Als je goed wilt deelnemen aan de discussie, dan moet die informatie uit neutrale en betrouwbare bronnen komen.” NIEUWE INZICHTEN
Drie grote onderzoeksthema’s bestreek EDGaR: ◊◊ Van mono- naar multigas ◊◊ Energiesystemen van de toekomst ◊◊ Veranderende gasmarkten In elk van de drie gebieden bogen onderzoeksteams van verschillende researchinstellingen zich over onderzoeksprojecten, dertig in totaal (zie voor alle projecten: http://www.edgar-program.com/projects). Wat hebben die onderzoeken aan nieuwe inzichten opgeleverd? Op technisch gebied is veel nieuwe informatie gevonden die nodig is om het gassysteem toekomstproof te maken. Zo is nu bijvoorbeeld duidelijk onder welke condities nieuwe aardgasvormen – LNG, groengas, waterstof – in het gasnet ingevoerd kunnen worden zonder dat dit leidt tot beschadiging van pijpleidingen of uitval van apparatuur (CV-ketels, bijvoorbeeld).
Veel kennis was vóór EDGaR niet aanwezig, maar wel van wezenlijk belang, stelt Jepma. “Wil je aardgas de komende 30 jaar in de energietransitie een rol geven, dan moet je die vragen beantwoorden, anders stagneert het hele systeem. Dan zegt de wetgever: als we niet zeker weten of nieuwe gassoorten schadelijk zijn voor leidingen en apparaten, kunnen we geen nieuwe regelgeving maken. Of dan durven investeerders in gasinfrastructuur geen miljardeninversteringen te doen. Uiteindelijk gaat hem om waarden, getallen. Op het moment dat wetgever en sector voor grote beslissingen staan, moeten ze geïnformeerd zijn.” SAMENWERKING MET HERNIEUWBAAR
Nog een uitkomst: de gassector ziet in dat een rol spelen in de energietransitie ook betekent, samenwerking met andere energiesectoren zoals wind, zon en warmte. “De grote verdienste van EDGaR is dat we nu over de integratie van energiesystemen praten”, benadrukt Broenink. “Ga eens 50 jaar terug: Ik hielp mijn moeder nog met het sjouwen van de kolenkit. Daarna kwam gas. Had je toen gezegd: Kan het gasnet ook andere soorten gas accomoderen, dan hadden ze je in de gassector heel vreemd aangekeken. Dit zijn hele nieuwe concepten, die nu wel kunnen besproken kunnen worden. Dat is een enorme verandering in denken.” Die omslag in denken is nodig, omdat de hernieuwbareenergiesector de natuurlijke partner van de gassector is, zegt Jepma. “Windenergie is met name in onze hoek erg onvoorspelbaar, die heeft gewoon een backup nodig. Daar is aardgas eigenlijk de enige logische vorm. EDGaR heeft de gassector alvast kunnen laten wennen aan het idee: u zult zelf een coalitie moeten sluiten met hernieuwbare energie, want dat is jullie natuurlijke partner. Die boodschap is wel opgepikt.” Dat EDGaR nu is afgerond wil niet zeggen dat alle vragen beantwoord zijn. Vermeulen van Gasunie had graag scherpere conclusies gezien in onderzoekscluster twee: Energiesystemen van de toekomst. “Als ik heel veel windenergie offshore maak, wat is dan de beste manier om die energie naar de markt te brengen? In welke vorm? Als elektriciteit, of als waterstof ? Over dit soort vraagstukken hebben we nu een begin van inzicht. Ook op het vlak van regelgeving en fiscaliteit is nog veel onduidelijk.” Broenink van Gasterra heeft nog vragen over de gasmarkt van de toekomst: ‘Gasterra werkte traditioneel in
twee vormen van handel. Gedurende 40 jaar was dat een gereguleerde markt. Sinds 15 jaar is dat in een geliberaliseerde markt. EDGaR is goed geweest om te kijken naar invoeding van nieuwe gassoorten in het gasnet en de rol van energiebedrijven daarin. De vraag is echter: Wat is daar het beste marktmodel voor?” DE TOEKOMST VAN AARDGAS
Een EDGaR deel 2 komt er niet, zegt Jepma. “We hebben €22 miljoen uit nationale en Europese publieke middelen gekregen, maar dat was eenmalig.” De Haagse middelen voor dit soort onderzoek gaan nu naar het topsectorenbeleid, de TKI’s. De TKI gas heeft acht zogeheten ‘icoonprojecten’ voor toekomstig gas-research gedefinieerd die een brug slaan naar hernieuwbare energiebronnen. Dat kan gaan over biomassavergisting, kleinschalige toepassingen van LNG of omzetting van windenergie naar waterstof (powerto-gas). Jepma: “Gas-research zou rond die iconen moeten worden gedrapeerd. Ook wat betreft de branding van gas richting het grote publiek, in de vorm van zichtbare demonstratieprojecten. Want die branding kan wat ons betreft nog wel een onsje beter.” Daarnaast krijgt EDGaR een vervolg binnen een nieuw samenwerkingsverband dat op 2 juni 2015 is gesloten tussen zes Europese onderzoeksorganisaties: de European Research Institute for Gas and Energy Innovation (ERIG). Heeft aardgas na EDGaR nog een mooie toekomst voor zich? Jepma is genuanceerd: “Ik denk dat de trend in Europa – meer renewables, minder gas – moeilijk valt te stoppen. Het grote vraagstuk zal zijn hoe het onvoorspelbare karakter van hernieuwbare bronnen valt op te lossen. De grote strijd zal gaan om welke opslagvorm van energie daar het beste voor is: aardgas via omzetting van stroom in waterstof, dus power-to-gas? Of andere opslagvormen? Ik geloof in
toekomst van aardgas
Enkele onderzoeksresultaten hebben zelfs geleid tot patentaanvragen op nieuwe technologieën.
dit zijn hele nieuwe concepten, een enorme verandering in denken het eerste, namelijk dat het over een jaar of tien volkomen normaal is dat zonne- en windenergie wordt omgezet in waterstof. De toekomst voor aardgas zie ik zo: de komende 30 tot 40 jaar zal er een sterke coalitie ontstaan met hernieuwbare energie.”
EDGaR MAGAZINE
5
Brave New Energy World
nieuwe modellen bieden inzicht in het steeds complexere energiesysteem
Ons energiesysteem wordt steeds complexer. Gerard Dijkema van de Rijksuniversiteit Groningen (RUG) en Rolf Künneke van de TU Delft hebben nieuwe modellen ontwikkeld die inzicht geven in de ‘brave new energy world’ . Ze trekken enkele belangrijke conclusies. Het wordt moeilijk om een sluitende business-case te krijgen voor gasopslag. En in veranderingsprocessen zijn sociale aspecten belangrijker dan technische. De energieproducent wil weten of hij een nieuwe gascentrale moet bouwen of moet investeren in duurzame energie. De netbeheerder moet beslissingen nemen over grote investeringen in infrastructuur. De beleidsmaker zoekt handvaten om het beleid zo in te richten dat het transitieproces optimaal wordt gefaciliteerd. Al deze spelers in het energiesysteem hebben te maken met een steeds complexere werkelijkheid, waar ze grip op willen krijgen. Honderd procent zal dat nooit lukken. Maar het onderzoek van Künneke en Dijkema binnen het EDGaR programma geeft wel een eerste aanzet om de complexiteit inzichtelijk te maken.
6
EDGaR MAGAZINE
NIEUWE OPLOSSINGEN
“We zitten in een tijd van snelle verandering. Door de huidige ontwikkelingen gaat de integratie van de verschillende energiesystemen sneller dan voorzien”, vertelt Dijkema, hoogleraar Energy Systems and Industrial Ecology bij de RUG. Hij legt uit dat de verandering veelal van buiten de gevestigde energiesector komt. Als voorbeelden noemt hij de Energiewende in Duitsland, de geopolitieke spanningen met Rusland en de schalie-gas revolutie in de Verenigde Staten. Al deze energiesystemen zijn met elkaar verbonden via markten. Zo heeft de Energiewende bijvoorbeeld geleid tot een overschot aan (groene) stroom en lage elektriciteitsprijzen. Daarmee staan gascentrales, de traditionele leveranciers van
Dit voorbeeld illustreert ook de toenemende verbondenheid van de elektriciteit-, gas- en warmtesector. Deze sectoren functioneerden in het verleden redelijk gescheiden van elkaar, maar raken steeds meer met elkaar verknoopt, onder meer door het steeds groter wordende aandeel van fluctuerende hernieuwbare bronnen. En waar voorheen gas werd omgezet in elektriciteit en warmte, is in de toekomst wellicht in toenemende mate het omgekeerde het geval: power-to-gas. Daarnaast gaan de veranderingen steeds sneller. Investeren in de gas- en elektriciteitssector was altijd voor de lange termijn maar dat wordt steeds moeilijker, bijvoorbeeld door de opkomst van ICT-diensten en consumenten die zelf energie gaan produceren (‘prosumenten’). Dijkema: “Zo gaf de CEO van Alliander recentelijk aan dat hun elektriciteitsdistributienet het tot 2023 verwachte aandeel lokaal geproduceerde zonnestroom aan kan. Daarna, of als de ontwikkelingen sneller gaan, wordt het moeilijker. Er zijn nieuwe systeemoplossingen nodig. Inzicht in de complexiteit van het systeem, de aard, snelheid en de complexiteit van veranderingen is daarom essentieel”. TEXEL EN SCHIERMONNIKOOG
Künneke, in Delft hoogleraar Economie van infrastructuren, heeft in zijn onderzoek vooral gekeken naar het raakvlak tussen regulering en technologie. Hij heeft met name onderzocht hoe zowel technische als sociale complexiteit kan worden verbonden om lokale decentrale energiesystemen maatschappelijk mogelijk te maken. Dit heeft hij gedaan door lokale energie-initiatieven op Texel en Schiermonnikoog met elkaar te vergelijken. Künneke: “Het werd duidelijk dat bij het wel of niet slagen van een lokaal energie-initiatief de sociale en niet de technische aspecten een doorslaggevende rol speelden. Zo waren de technische problemen op beide eilanden wel op te lossen. Maar uit het onderzoek bleek dat de cultuur om zaken als gemeenschap op te pakken sterker was verankerd op Texel dan op Schiermonnikoog”. Dergelijke inzichten zijn essentieel om energieprojecten in een gemeenschap waar dan ook te laten slagen. Dijkema heeft zich met name gericht op de rol van gas als leverancier van flexibiliteit in een systeem met steeds meer fluctuerende hernieuwbare energie. Dat heeft twee modellen opgeleverd waarin verschillende gasopslagsystemen centraal
staan. In het eerste model wordt berekend of flexibiliteit kan worden geleverd met de beschikbare technologie, en wat dat dan kost. Het tweede model gaat uit van de huidige situatie en kijkt wat er gebeurt als er meer vraag naar flexibiliteit komt en of dat via de markt genoeg oplevert voor bedrijven om investeringen in flexibiliteit te doen. Het ziet er volgens Dijkema naar uit dat het een uitdaging wordt om een sluitende businesscase te maken rondom gasopslag. Dijkema: “Flexibiliteit leveren kost geld. Als je dat door vertaalt naar hoe de huidige markt is ingericht, dan lijkt het moeilijk te worden om dat voor elkaar te krijgen”. PUNTEN OP DE AGENDA
De onderzoekers erkennen de beperkingen van modellen. Een model is geen kristallen bol die de toekomst voorspelt. Dijkema: “Maar modellen geven wel inzicht in complexe systemen.” Künneke voegt toe dat de verschillende zienswijzen tot stand konden komen omdat tijdens het onderzoek verschillende mensen aan tafel zaten, van netbeheerder tot onderzoeker. Dit zijn mensen die elkaar normaal gesproken niet of nauwelijks tegenkwamen. “De betrokkenen hebben elkaars zienswijzen verrijkt en een bredere kijk op de ontwikkelingen in de energiesector gekregen.” Bovendien heeft het programma enkele belangrijke punten op de agenda gezet. Een voorbeeld: als we als maatschappij een energiesysteem willen met een steeds groter aandeel
brave new energy world
flexibiliteit, onder druk. Niet alleen in Duitsland maar ook in omliggende landen waaronder Nederland.
wat is het leveren van flexibele back-up als dienst ons waard? fluctuerende duurzame energiebronnen dan hebben we flexibele back-up nodig. Uit het onderzoek blijkt dat de business case daarvoor nu niet rond komt. De vraag die daarom voorligt: wat is het leveren van flexibele back-up als dienst ons waard? Een ander voorbeeld: Welke mogelijkheden krijgen de netbeheerders om het nieuwe energiesysteem vorm te geven? Is het huidige model van meer efficiëntie en concurrente nog wel van deze tijd als we willen verduurzamen? Door dergelijke cruciale punten in kaart te brengen en te agenderen is meegeholpen aan het op gang brengen van de discussie over hoe de veranderingen in de energiesector kunnen worden vorm gegeven. Dat is een belangrijke stap op weg naar een geïntegreerd, betrouwbaar en duurzaam energiesysteem.
EDGaR MAGAZINE
7
Ontrokken aan het oog van miljoenen consumenten maakt de gassector zich op voor een hels karwei: omgaan met de veranderende gaskwaliteit nu het Groningen gas opraakt en nieuwe (groene) gassoorten hun intrede doen. Meer dan 14 miljoen huishoudelijke apparaten moeten worden aangepast. EDGaR heeft de urgentie van dit probleem op de kaart gezet. Maar er moet nog veel gebeuren.
Help! Ons gas verandert... Nederland is een echt gasland. Dat is bekend. In Nederland zijn maar liefst zo’n 14,4 miljoen apparaten die werken op gas. Minder bekend is dat deze apparaten, maar ook de bijbehorende leidingen, zijn ingesteld op de samenstelling van het gas uit Groningen. Dit gas is laag-calorisch en van een constante kwaliteit. Wordt gebruik gemaakt van gas met een andere samenstelling dan kan dit leiden tot veiligheidsproblemen voor de gebruiker. Er is bijvoorbeeld een versterkte kans op de vorming van koolmonoxide. Dit probleem is nooit eerder aan de orde geweest want Groningen gas was ruim voorradig. Maar dit gaat veranderen. Het Groningen gas raakt langzaam op. Nederland zal halverwege de jaren twintig van gasexport overgaan naar import. Aan de gasvraag zal dan voldaan moeten worden door
8
EDGaR MAGAZINE
gas te importeren in combinatie met de productie of import van groen gas. Omdat het potentieel van groen gas uit vergisting, vergassing en power-to-gas op korte termijn vrij beperkt is, zullen we het voornamelijk moeten hebben van gas uit het buitenland. Dit gas is hoog-calorisch. Bovendien heeft het een hoger dan nu in Nederland toegestaan gehalte aan propaan, de zogenaamde PE waarde (propaan equivalent). Hierop zijn Nederlandse apparaten niet ingesteld. Dit vraagt om specifieke aanpassingen op korte termijn. Zo kan tot 2030 het hoog-calorische gas door het bijmengen van stikstof omgezet worden in laag-calorisch gas. Op langere termijn is dit mede vanuit kostenoptiek echter niet
Structurele maatregelen zijn daarom nodig om de gassector toekomstbestendig te maken. Het EDGaR onderzoeksprogramma heeft de problemen en de noodzakelijke maatregelen in kaart gebracht. Maar even belangrijk, het heeft geholpen bij het onder de aandacht brengen van deze problematiek. PRACHTIG UITZICHT
“We moeten de toekomst nog maken”, zei de voorzitter van de conferentie ‘Gassamenstelling van de Toekomst’, georganiseerd door de netbeheerders. Meer dan 100 belanghebbenden uit de gassector waren op 21 mei 2015 in Amersfoort bijeen om te praten over de veranderende gaskwaliteit. Dat er zoveel belangstellenden bijeen waren om te praten over dit onderwerp is mede een verdienste van EDGaR. “Wij hebben met EDGaR dit thema echt op de kaart gezet, en dat was niet vanzelfsprekend”, zegt Catrinus Jepma, wetenschappelijk directeur van EDGaR. Op de bovenste verdieping van een hotel met een prachtig uitzicht over de stad Groningen, het centrum van de Nederlandse gassector, vertelt hij hoe hij heeft moeten trekken en duwen om de noodzaak van onderzoek naar dit onderwerp voor het voetlicht te krijgen. Volgens Jepma voelde niemand zich echt eigenaar van een probleem dat toch al op vrij korte termijn gaat spelen. De overheid had gesteld dat de huidige kwaliteit van de gassamenstelling gewaarborgd moet zijn tot 2022. Dit is te kort, stelt Jepma. Burgers en bedrijven moeten meer tijd hebben om zich aan te passen aan de nieuwe situatie. Eén van de centrale vragen was dan ook hoe de transitie van laag- naar hoog-calorisch gas zo lang mogelijk maar op een veilige manier uitgesteld kon worden (dit geldt voor de kleinverbruikers, de grootverbuikers zijn eind 2014 al overgegaan op hoogcalorisch gas). De conclusie van het onderzoek was dat dit uitstel technisch mogelijk zou moeten zijn tot 2030. ONZICHTBARE MACHINEKAMER
Het technische onderzoek naar de gaskwaliteit werd gedaan in wat Jepma noemt de onzichtbare machinekamer van de gassector. In het kader van EDGaR is gekeken naar de invloed van verschillende gassamenstellingen op apparatuur en de gasinfrastructuur om de veiligheid te kunnen waarborgen. Albert van der Molen, specialist Asset Management van netbheeerder Stedin, legt uit dat er in de verschillende gassoorten allerlei chemische stofjes kunnen zitten
die in het Groningen gas niet voorkomen. Deze stofjes kunnen voor problemen zorgen in de apparatuur van eindverbruikers of in de leidingen. Een voorbeeld hiervan zijn siloxanen. Howard Levinsky van DNV GL heeft uitgebreid onderzoek gedaan naar de efecten van dit stofje op het verbrandingsproces in apparaten. Siloxanen kunnen oxideren en dan krijg je gruis in de gasbuizen. Bij grote volumes gas waar dit stofje in zit kan het gruis ophopen in de joints, de verbindingsstukken, en kun je een verstopping krijgen zodat het systeem vastloopt. Dat moet je er dus uitfilteren.
help! ons gas verandert
houdbaar. Bovendien zal het aandeel groen gas toenemen en dat heeft ook weer een specifieke samenstelling.
niemand voelde zich echt eigenaar van dit probleem Ook is de kwaliteit van het gasnetwerk van belang. Die is niet overal gelijk. Van der Molen: “Je moet begrijpen dat het netwerk over verschillende decennia is aangelegd en daarom bestaat uit verschillende materialen van verschillende leeftijden. Zo kan het zijn dat een bepaalde gassoort wel door het ene type leidingen kan, maar niet door het andere. Dat moet allemaal gestest en gemeten worden, en dat is wat in het kader van EDGaR is gedaan”. BLINDE VLEKKEN
Behalve de technische aspecten is het essentieel dat er ook bepaalde beleidsmaatregelen genomen worden om de transitieperiode te verlengen tot 2030. Er zitten nog veel blinde vlekken in het beleid. Vanuit EDGaR zijn daarom enkele aanbevelingen gedaan. Zo moet op korte termijn de overgang naar een andere gassamenstelling worden voorbereid, onder andere door nieuwe specificaties op te stellen voor apparatuur en mee te doen aan de ontwikkeling voor de Europese norm voor hoogcalorisch gas. Ook moeten marktontwikkelingen gemonitord worden, mochten zich onvoorziene veranderingen voordoen die van invloed zijn op de gaskwaliteit. Snelle actie is gewenst. Zowel Jepma als van der Molen erkennen dat het soms moeilijk is dit onder de aandacht te brengen. De noodzaak om te handelen is nog niet tot iedereen doorgedrongen. Jepma: “Er staan grote veranderingen voor de deur en dan moet je goed voorbereid zijn. Maar er moet ook een gevoel van urgentie zijn want dat staat vaak aan de basis van verandering. EDGaR heeft aan deze beide zaken bijgedragen”.
EDGaR MAGAZINE
9
Als je de energievoorziening wilt verduurzamen, kun je niet om groen gas heen. Nu is groen gas nog klein. Maar als aardgasland heeft Nederland een goede start positie om het echt groot te maken. We hebben de expertise en infrastructuur om groen gas nationaal en Europees te distribueren. ECN onderzocht in het kader van EDGaR wat de beste methode is voor grootschalige productie. Het antwoord: vergassing van droge biomassa.
roen gas groot maken: G het kan Het is allang geen vraag meer of groen gas een rol van betekenis zal spelen in de energievoorziening van de toekomst. Groen gas – een verzamelnaam voor gas verkregen uit biomassa zoals mest, groenafval of houtachtige stoffen – moet bijdragen aan de doelstellingen uit het Energieakkoord om in 2023 16% van de energie uit hernieuwbare bronnen te halen. Dat groen gas binnen EDGaR speciale aandacht kreeg, hoeft dan ook niet te verbazen, stelt Mark Overwijk. Hij is groepsleider
10 EDGaR MAGAZINE
van de groep bio-energie bij Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) en werkte in het kader van EDGaR mee aan drie onderzoeken naar groen gas. “De gasindustrie kijkt naar haar rol in een schone toekomst, en daarbij hoort ook groen gas.” In de huidige aardgasmarkt neemt groen gas nog maar een zeer bescheiden plek in. De productie bestaat tot nu toe uit biogas - gas dat is verkregen uit vergisting van natte biomassa, zoals meststoffen of restafval uit de
Maar als je kijkt naar de rol die aardgas speelt en zal blijven spelen in de totale Nederlandse en Europese energievoorziening, dan zal het aandeel groen gas sterk moeten toenemen wil je die energievoorziening vergroenen, stelt Overwijk. “Dat is ook een verstandige en logische keuze. Nederland is een aardgasland. We verdienen er geld mee, we hebben de kennis in huis, de infrastructuur ligt er, ook naar het buitenland toe. Als je een groene ambitie hebt, bijvoorbeeld 20 miljard kuub groen gas in 2050, en als je weet dat aardgas nog lange tijd een van de grootste energiedragers zal blijven, wat is er dan logischer om een stuk van dat aardgas te vervangen door groen gas?” VERGISTING EN VERGASSING
Biogas verkregen uit vergisting van natte biomassa is tot nu toe het beste ontwikkeld. De prognose is dat in 2030 tussen de 1 à 2 miljard kuub gas via vergisting zal worden gewonnen. In agrarische gebieden en bij waterzuiveringinstallaties zie je steeds meer biogascentrales verrijzen die mest en residuen omzetten in biogas. Maar er zit een limiet aan de hoeveelheid biogas dat via deze weg gewonnen kan worden. Natte biomassa wordt vaak lokaal of regionaal aangevoerd. Overwijk: “Aan transport van natte biomassa zit een fysieke grens. Je gaat niet met mest over de hele wereld slepen.” Om tot een werkelijk grote productie van groen gas te komen is een andere technologie nodig, namelijk vergassing uit droge biomassa, zoals hout, maïsstengels of ander maai-afval tot SNG (Synthetic Natural Gas, ook wel bioSNG genoemd). Precies op die techniek richtten de onderzoeksprogramma’s van EDGaR zich. Overwijk: “Wij denken dat vergassing van droge biomassa een technologie is waarmee je groen gas in grote hoeveelheden kunt maken voor een aantrekkelijke prijs. De technologie kan op zeer grote schaal uitgevoerd worden en droge biomassa kun je wereldwijd vervoeren.” BEHOORLIJKE BOOST
EDGaR heeft het onderzoek naar groen gas uit vergassing “een behoorlijke boost” gegeven, vult Bram van der Drift aan. Hij is innovatiemanager bij ECN en belast met de coördinatie van onderzoek rondom vergassing en verbranding. “Tot nu toe richtten we ons vooral op elektriciteit en warmte.”
Van der Drift kijkt tevreden terug op vier jaar laboratoriumwerk in het kader van EDGaR. De onderzoeksprojecten die ECN binnen EDGaR uitvoerde, draaiden kort samengevat om de vraag op welke manier SNG zo rendabel mogelijk kon worden gerealiseerd. “Dit wisten we wel op basis van berekeningen. Maar we hebben nu in het lab aangetoond: het werkt ook in de praktijk en over langere tijd”, aldus Van der Drift. Je moet wat dieper de materie induiken om te begrijpen wat ECN heeft uitgedokterd. Het was eigenlijk een kwestie van slim combineren van bestaande vergassingstechnieken, maar dan net even in een andere volgorde, totdat er een procédé lag waarbij de onderzoekers bij ECN dachten: hiermee kunnen we uit droge biomassa langdurig, en op grote schaal, groen gas maken met de kwaliteit van aardgas, zodat je het in het gasnet kunt invoeden. Volgens Van der Drift vraagt vergassing van droge biomassa om procédés die speciaal daarop zijn afgestemd. “Het hele proces doorloopt drie stadia: vergassing uit droge materie; reiniging van het gas; opwerking tot aardgaskwaliteit. In het Zweedse Göteborg draait inmiddels een vergassingscentrale die 20 MW groen gas levert aan het aardgasnet, ofwel 2000 kuub per uur. Die fabriek maakt gebruikt van technieken die zijn ontwikkeld voor het maken van schoon gas uit kolen. Terwijl wij heel erg ons best hebben gedaan om de processen zo aan te passen dat die het beste bij droge biomassa passen.”
groen gas groot maken
voedingsindustrie. Dat levert nu jaarlijks zo’n 100 miljoen kuub gas op – een schijntje in vergelijking met de 40 miljard kuub aardgas die jaarlijks wordt geproduceerd.
we hebben het aangetoond: het werkt in de praktijk HOGER RENDEMENT
In het lab testte het team-Van der Drift verschillende omstandigheden voor het reinigingsproces. Wat bleek: deze fijnslijperij leverde een proces op met een aanzienlijk hoger rendement SNG dan kolenvergassing doorgaans oplevert: 70% tegenover 55%, aldus Van der Drift. ECN heeft er inmiddels patent op aangevraagd. De volgende stap is: van het lab naar de werkelijkheid. Er ligt een plan voor een demonstratiefabriek klaar, een 4 MW thermische installatie, in gasthermen 300 kuub/uur, die in 2017 moet gaan draaien. Hij komt in Alkmaar of Delfzijl te staan. Overwijk: “Wij scharen deze fabriek nog onder de R&D-fase. Maar het is ook een stap naar de markt. Het is de fase waarin je de opschaling onderzoekt. Daarna kom je in de commerciële fase.”
EDGaR MAGAZINE
11
Wat maakt afvang en opslag van CO 2 (CCS) zo duur? Het afvanggedeelte. Dus als je dat goedkoper maakt, wordt investeren in CCS een stuk aantrekkelijker. EDGaR leidde tot een techniek die dat mogelijk maakt.
Afvang en opslag van CO2 kan goedkoper met nieuwe technologie Bij een grootschalig onderzoek naar de rol van aardgas in een duurzaam energiesysteem, ontkom je er niet aan ook op zoek te gaan naar nieuwe technologieën die de uitstoot van de verbrandingsproducten van dat gas verminderen. Dus is het van groot belang de afvang, transport en opslag van CO2 (CCS) verder te ontwikkelen. Tot die conclusie kwamen ze bij de Rijksuniversiteit Groningen (RUG), vakgroep Geo-energie, juist op het moment dat de onderzoeksprojecten van EDGaR gedefinieerd werden. Dat was in 2009. Nu, zes jaar later, ligt er onder andere een nieuwe, door ECN gepatenteerde, technologie voor afvang van CO2. En heeft CCS opnieuw een plaats in het aardgasdebat gekregen. PURE CO2
Hoogleraar Geo-energie Rien Herber van de RUG was de projectleider van het onderzoek binnen EDGaR naar CCS. In een vorige functie, als adjunct-directeur bij de NAM, had
12 EDGaR MAGAZINE
Herber zich al eens over CCS gebogen, vertelt hij. “Niet zozeer omdat de NAM CO2 ging opslaan, maar omdat de NAM ondergrondse assets heeft – gasvelden – en als ze leeg zijn kan je er wat mee.” Bij de NAM werd hem al duidelijk: het probleem met CCS is de hoge kostprijs van met name het afvang-gedeelte van CCS. Wil je namelijk pure CO2 uit bijvoorbeeld verbrandingsgassen overhouden, dan vergt dat dure bewerkingen. De prijs van CCS kan zo oplopen tot tussen de 50 en 70 euro per ton. Met een dramatisch lage prijs van CO2-certificaten van rond de 7 euro per ton kan CCS onmogelijk een rendabele techniek worden. Herber: “Als je nou die kosten lager zou kunnen maken? Aangezien 75% van de kosten gaat zitten in de capture-kant van CCS, zou je eigenlijk de afvang goedkoper moeten kunnen krijgen. Een van de manieren om dat te doen, is om niet pure CO2 in de grond te stoppen, maar er wat onzuiverheden in te
laten zitten, zoals waterstofsulfiden (H2S), zwafeldioxide (SO2) of stikstofoxide (NO2) en die mee te injecteren. Ons onderzoek is dus niet zo zeer uit technische, maar meer uit economische overwegingen geboren.” Een prikkelende hypothese, maar volgens Herber kun je niet zomaar een ‘onzuiver’ CO2-mengsel door bestaande transportleidingen voeren en voor de eeuwigheid in een gasveld opslaan. “Wat is het effect op pijpleidingen en pompen als de CO2 niet puur is? En wat betreft de ondergrond, als je CO2 injecteert zou dat geochemische reacties teweeg kunnen brengen in het reservoir die met die ‘onzuiverheden’ erbij versterkt of verzwakt kunnen worden. Met andere woorden, je wilt eigenlijk een hele keten onderzoeken en dat is precies wat we hebben gedaan.” Drie onderzoeksinstituten namen ieder een deel van die keten voor hun rekening: ECN in Petten, dat al ver is in de ontwikkeling van afvangtechnologie, ontwikkelde een nieuwe en goedkopere afvangtechniek. DNV GL ontwikkelde een methodiek voor zeer nauwkeurige lasermetingen van de hoeveelheid onzuivere bestanddelen in de CO2-stroom. En de RUG, vakgroep Geo-energie, bestudeerde de effecten van CO2-mengsels in verschillende samenstellingen op monsters reservoir zandsteen uit lege gasvelden in Noord-Nederland. EEUWIGE OPSLAG
De onderzoekers gaven extra aandacht aan de hoeveelheid water in het CO2-mengsel. Herber: “Water is in deze zin dus een onzuiverheid – het is heel vervelend als dat in een CO2-leiding en pompen terecht komt. Je moet precies weten hoeveel er in het mengsel zit om te bepalen of dat toelaatbaar is. Hetzelfde geldt voor de hoeveelheid waterstofsulfiden die het reservoir in gaat. Met de lasertechniek van DNV GL konden we tot op 5 ppm (parts per million) nauwkeurig de onzuiverheden in de CO2-stroom meten.” De zandsteenmonsters werden in een laboratoriumopstelling bij de RUG blootgesteld aan omstandigheden die op drie kilometer onder de grond heersen – de diepte waarop de lege reservoirs in Noord-Nederland zich bevinden. Daar is het 100 graden Celsius en heerst een druk van 300 bar. Herber: “In onze opstelling voegden we CO2 in verschillende onzuivere samenstellingen toe. Na een maand wachten keken we wat de veranderingen in het gesteente waren. Die gegevens gebruikten we om langetermijnmodellen te kunnen maken. Want het hele idee is dat dit mengsel voor de eeuwigheid in de ondergrond kan blijven zitten. Dat kan je alleen maar uitrekenen met modellen; de parameters voor die modellen moet je halen uit de experimentele gegevens.”
Een conclusie die Herber nu durft te trekken, is dat eeuwige opslag kan, mits dat onder de juiste omstandigheden gebeurt. “Wij hebben een zogenaamde ‘operating envelope’ gemaakt – een soort handleiding. Daarin staat onder andere: als je dit in reservoirs in Noord-Nederland wil doen, moet je zorgen dat je beneden de 100 ppm H2S-bestanddelen blijft. Dan voorkom je chemische reacties die ervoor zorgen dat het resevoir gaat lekken.” Een andere conclusie: de nieuwe afvangtechniek leidt tot een lager kostenniveau van CCS. “Dat betekent dat bij een lagere CO2-prijs afvang en opslag economisch gezien minder desatreus is. Waarbij ik niet een getal kan noemen, we hebben het niet economisch verder doorgerekend, het was een technisch project met een economische drijfveer.” MAATSCHAPPELIJK DRAAGVLAK
Het is de vraag of CO2-opslag in lege gasvelden in NoordNederland nu een nieuw hoofdstuk ingaat, beaamt Herber. In 2011 werden plannen daartoe al afgeblazen. Oorzaak: gebrek aan maatschappelijk en politiek draagvlak. Herber: “In dit project hebben we niet naar die gammacomponent van maatschappelijk draagvlak gekeken. Dat doen we binnen onze vakgroep natuurlijk wel. Ik denk dat de aandacht voor CCS wel terug komt. De tijdsinvesteringen die in onderzoek gestoken zijn hebben het kennisniveau en het
eeuwige opslag kan alleen onder de juiste omstandigheden inschatten van risico’s beter gemaakt. Het heeft allemaal te maken met: hoe belangrijk vinden we emissiereductie in het kader van de klimaatverandering.” Wat hoopt Herber dat er met de resultaten uit dit EDGaRproject gebeurt? “Dat ze niet in een la blijven liggen, maar aanzetten tot discussie. En wat ook belangrijk is: dat dit de aandacht van juristen krijgt. Want vergunningsgewijs is het al mogelijk om CO2 in de grond op te slaan, daar is wetgeving voor in de Mijnwet. Maar mengsels is een ander verhaal, daar is nieuwe wetgeving voor nodig.” Inmiddels is CCS als aandachtsgebied opgenomen in de TKI Gas van de Topsector Energie, zegt Herber. Niet alleen zal regelmatig naar afvang en opslag worden gekeken, maar ook naar ‘utilization’: CO2 als grondstof voor producten. “CCS is binnen de TKI Gas omgedoopt tot CCUS.”
EDGaR MAGAZINE 13
De gasmarkt van de toekomst: meer coördinatie gevraagd De overheid en gassector gaan ervan uit dat Nederland een spil wordt in een internationale concurrerende gasmarkt. Maar volgens onderzoekers Aad Correljé (TU Delft), Bert Kiewiet (DNV GL) en Wim van Gemert (Hanzehogeschool) is het maar de vraag of die markt ook werkelijk ontstaat. Wellicht moeten beleidsmakers meer oog krijgen voor de noodzaak van coördinatie. De gasmarkt is in Nederland maar ook mondiaal stevig in beweging. Waar dit toe gaat leiden is nog zeer onzeker. Het enige dat we zeker weten is dat ons Groningen gas opraakt en we ons op moeten maken voor de vervanging hiervan. Ondertussen worden internationaal de gasmarkten vormgegeven door geopolitieke spanningen en ontwikkelingen rondom de snelle opkomst van schaliegas in de VS en LNG. Vooral LNG heeft de potentie om de nu regionale gasmarkten (EU, VS en Azië) met elkaar te verbinden en er een waarlijk mondiale gasmarkt van te maken. Parallel aan deze ontwikkelingen loopt de energietransitie waarbij de energieproductie verduurzaamt en de energiesystemen in toenemende
14 EDGaR MAGAZINE
mate integreren. Hierdoor staat het huidige marktmodel onder druk. “Hoe het nieuwe - mondiale - marktmodel er uit gaat zien is nog niet uitgekristalliseerd”, stelt Aad Correljé, universitair hoofddocent aan de TU Delft. Hij heeft, in het kader van EDGaR, samen met Bert Kiewiet, projectmanager bij DNV GL, en Wim van Gemert, Lector Energietransitie aan de Hanzehogeschool, de toekomstbestendigheid van het Nederlandse gasbeleid onderzocht. Correljé schetst drie mogelijke marktmodellen: 1 Een mondiale competitieve gasmarkt met vrije gasstromen, veel aanbieders en veel onderlinge concurrentie.
Welk model dominant wordt, is van groot belang voor de Nederlandse gassector. Die heeft zich de afgelopen jaren, gesteund door de overheid, gepresenteerd als de sector die in de toekomst een spil wordt in het transport en in de handel van gas, stelt Van Gemert. Zo wil de sector één van haar belangrijkste functies blijven vervullen: het borgen van voorzieningszekerheid. Het idee is dat een vrije markt met veel aanbieders zowel efficiëntie als voorzieningszekerheid oplevert. Maar, stelt hij, deze uitkomst is niet vanzelfsprekend. SOCIALE CONSTRUCTIE
Correljé en collega’s hebben ook gekeken naar voorzieningszekerheid als een sociale constructie. Hoe kijken overheden, bedrijven, burgers naar toeleverende landen? Zien zij die relaties als problematisch? Hierin zie je in Europa, maar ook in Nederland, de afgelopen jaren een verschuiving. De relaties met toeleveranciers als Rusland, het Nabije Oosten (Algerije, Libië) en het Midden Oosten, worden als veel problematischer gezien dan voorheen. Dit leidt tot twijfels over de voorzieningszekerheid van gas. Die zekerheid staat ook om andere redenen onder druk. Door de liberalisering van de interne Europese markt staan de lange-termijngascontracten onder druk. Dit heeft tot gevolg dat investeringen in grote energie(infrastructuur)projecten niet worden gedaan vanwege de onzekerheid rondom de toekomstige prijsontwikkeling. Daarnaast is het met het perspectief op duurzaamheid onduidelijk welke rol gas zal blijven spelen in de Europese energievoorziening.Het is daarom volgens Correljé ook maar de vraag of de geliberaliseerde markt in staat is de voorzieningszekerheid veilig te stellen. NIEUWE WAARDEKETENS
Volgens Van Gemert kijken de gasbedrijven in het kader van de voorzieningszekerheid niet alleen meer naar de import van gas zoals LNG, maar ook steeds meer naar de productie van groen gas. Maar om groen gas een rol te laten vervullen moet
je innoveren, nieuwe waardeketens en businessmodellen ontwikkelen. Volgens Kiewiet en Van Gemert is dit niet altijd eenvoudig voor de verschillende partijen in de gassector die gewend zijn aan business-as-usual. Ze hebben daarnaast ook te maken met steeds verdergaande systeemintegratie, waar ze niet aan gewend zijn. Van Gemert: “Je opereert als speler niet alleen meer in de gassector maar ook in de elektriciteits- en warmtesector. Het ontbreekt de partijen vaak aan inzicht in de complexe systemen om hun rol te vinden en verbindingen aan te gaan met nieuwe spelers. Wij hebben getracht om hier oplossingen voor aan te reiken.” In het kader van een deelonderzoek is ook de basis gelegd voor nieuwe businessmodellen. Zo is een project uitgevoerd met decentrale gasopslag, waarbij gas werd opgeslagen in cilinders. Vervolgens kwamen er marktpartijen om te kijken of ze dit in de markt konden zetten als de levering van een flexibiliteitsdienst bij afnemers zoals boeren. De drie onderzoekers benadrukken dat het ontwikkelen van dergelijke nieuwe waardeketens niet vanzelfsprekend is en dat enige coördinatie gewenst is. Kiewiet: “De vraag is dan ook: faciliteert het huidige reguleringsmodel waarbij de waardeketen is opgebroken en de rol van iedere speler is vastgelegd, de transitie maximaal of niet”.
de toekomst
2 Een GASPEC model (een OPEC model maar dan voor gas) waarin producerende landen de regels van de markt bepalen en daarmee beperkingen opleggen aan de vrije markt. 3 Een gasmarkt waarin enkele grote multinationals actief zijn die de markt onderling coördineren en waartussen beperkte concurrentie plaatsvindt.
hoe het nieuwe mondiale marktmodel er uit gaat zien is nog niet uitgekristalliseerd De onderzoekers hebben het idee dat de rol van technische en economische coördinatie wordt onderschat. Coördinatie is nodig omdat de veranderingen in de gassector complexer zijn dan in de stroomsector. Correljé: “De vormen van coördinatie die nodig zijn voor het ontwikkelen van nieuwe waardeketens worden momenteel teveel beoordeeld als concurrentievervalsend en als het tegengaan van een goed functionerende markt, terwijl de voordelen van goed functionerende markten overschat worden.” Conclusie van de onderzoekers is dat de rollen van de diverse partijen opnieuw bekeken moeten worden en dat wellicht meer coördinatie nodig is. Maar de uiteindelijke beslissingen daarover zullen in een politieke discussie beantwoord moeten worden.
EDGaR MAGAZINE 15
Onder de paraplu van Energy Delta Gas Research (EDGaR) is, vanaf 2010, vijf jaar lang onderzoek gedaan op het gebied van gas en duurzame energiesystemen. Doel was het wetenschappelijk kennisniveau over gas te verhogen en innovatieve technologieën te ontwikkelen.
De nieuwe inzichten die dit heeft opgeleverd moeten ertoe bijdragen dat Nederland, vanuit zijn huidige sterke positie in de gasmarkt, optimaal richting kan geven aan de invulling van een zo duurzaam mogelijke energievoorziening. Daarnaast hopen we met EDGaR de internationale uitgangspositie van de Nederlandse gassector te hebben versterkt.
In dit magazine zijn enkele van de belangrijkste resultaten van EDGaR samengevat voor een breder publiek, aan de hand van interviews met een aantal onderzoekers. Meer informatie over de projecten, de innovaties en de inzichten die EDGaR heeft opgeleverd vindt u op de website: www.edgar-program.com.
EDGaR is een consortium van bedrijven (Enexis, GasTerra, Gasunie, Kiwa, Liander, Stedin), hoger onderwijsinstellingen (Hanzehogeschool Groningen, Rijksuniversiteit Groningen, Technische Universiteit Delft) en onderzoeksinstituten (ECN, TNO). Het hoofdkantoor is ondergebracht bij de Rijksuniversiteit Groningen.
Hier wordt geïnvesteerd in uw toekomst. EDGaR is medegefinancierd door het Samenwerkingsverband Noord Nederland, het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling, het ministerie van Economische Zaken en de provincie Groningen.
Samenstelling: Karel Beckman, Pelle Matla, Hendrik Steringa. Fotografie: Jan Buwalda. Ontwerp, opmaak, druk: Ron Wolak, www.stap2.nu
16 EDGaR MAGAZINE
