Visie op Hernieuwbaar Gas Hernieuwbaar gas; de schakel naar een Bio-Based Economie

Visie op Hernieuwbaar Gas Hernieuwbaar gas; de schakel naar een Bio-Based Economie

Advies voor het energierapport 2015 Gerd van de Logt Algemeen directeur St. Groen Gas Nederland



Ulco Vermeulen Voorzitter St. Groen Gas Nederland

Vier Handreikingen

( monomest, grasraffinage, vergassing, aquatische biomassa)

om te groeien naar 10 bcm hernieuwbaar gas ( ¼ van duurzame energie in NL) in combinatie met bio­based toepassingen voor de industrie.

Visie op hernieuwbaar gas. In 2050 is de energievoorziening klimaatneutraal en is de

biobased economy werkelijkheid geworden. Zon en wind zijn in omvang sterk gegroeid ten opzichte van nu; er is fors energie bespaard. Ook de vraag naar biomassa is sterk gestegen, als belangrijke grondstof voor zowel energietoepassingen als industriële producten. Een substantieel deel van die biomassa wordt ingezet in de vorm van hernieuwbaar gas1. Hernieuwbaar gas vormt in 2050 een belangrijke flexibele schakel tussen biomassa als grondstof en de hoog­waardige toepassingen in de biobased economy en de duurzame energie­voorziening. In de energievoorziening wordt hernieuwbaar gas, zowel gebruikt voor hoge temperatuurwarmte in de industrie, lage temperatuurwarmte in delen van de gebouwde omgeving, productie van elektriciteit en warmte in bio­WKK­installaties, als brandstof voor zwaar transport. De verwachting is dat in 2050 minimaal een markt van 10 miljard m3­aeq (ruim 300 PJ) hernieuwbaar gas zal bestaan, als onderdeel van de totale vraag naar duurzame biomassa. Die hoeveelheid biomassa is nu nog niet beschikbaar als elk land overschakelt naar een duurzame economie. Ook zijn er betere conversieroutes naar hernieuwbaar gas nodig. De ontwikkeling van biomassastromen en het verbeteren van conversieroutes kost tijd. Het is zaak om daar nú al op in te zetten, bij voorkeur op ontwikkelingen die meervoudige waarde bieden voor zowel de duurzame energievoorziening, de biobased economy als voor andere maatschappelijke vraagstukken (bv. duurzame melkveehouderij).



De uitdagingen zijn:

1. Verbeterde conversietechnieken: de beschikbare biomassa efficienter omzetten voor energie­ en industrietoepassingen. 2. Duurzame ontwikkeling biomassastromen: de hoeveelheid binnenlandse biomassa beter benutten en ontwikkelen van importstromen waarbij Nederland waarde toevoegt en inzet op meervoudige toepassingen. Nederland heeft een uitstekende uitgangspositie om de verdere ontwikkeling van hernieuwbaar gas ter hand te nemen. Nederland is een geavanceerd gasland en heeft internationale duurzame leiders als AkzoNobel, DSM en FrieslandCampina die inzetten op een bio­based economie waarbij 1

Onder ‘hernieuwbaar gas’ wordt in deze notitie verstaan: alle gas uit hernieuwbare bronnen zoals biogas, biogas opgewerkt tot aardgas (groen gas), syngas en bio-LNG.

3

Mei 2015

Visie op Hernieuwbaar Gas van nu naar 2030 en 2050

hernieuwbaar gas een rol kan spelen. Het is daarom logisch dat juist in Nederland wordt ingezet op de ontwikkeling van het potentieel van hernieuwbaar gas en op de versnelling daarvan. De ontwikkeling ziet er als volgt uit: Lange termijn (tot 2050) De energievoorziening is geheel klimaatneutraal en de biobased economie is werkelijkheid geworden. Ten opzichte van nu is de vraag naar duurzame biomassa sterk toegenomen en als onderdeel daarvan de vraag naar hernieuwbaar gas. Vergisting, vergassing en (bio)raffinage zijn gemeengoed, de benodigde biomassa komt zowel uit Nederland als uit import, en is afkomstig van allerlei reststromen en van aquatische teelt. Middellange termijn (tot 2030) Door betere conversietechnieken te ontwikkelen om biomassa om te zetten in gas waarbij zo mogelijk de biomassa eerst als grondstof wordt gebruikt voor de industrie, productie van biomassa in zoet­ en zoutwater, productie en raffinage van gekweekte gewassen kan het gebruik van biomassa worden gemaximaliseerd. Dat geldt niet alleen in Nederland maar ook elders, hetgeen exportkansen oplevert. Nabije toekomst (tot 2020) De hernieuwbare gassector heeft vier handreikingen om een structurele brug te vormen met de bio­based economie. 1. Een cruciale stap is opschaling ( zgn. Jumpstart) van kleinschalige mono­mestvergisting om het potentieel aan mest beter en meer duurzaam te benutten. Boerderijen kunnen zelfvoorzienend worden en methaanuitstoot kan fors reduceren. 2. Nederland zet ook goede stappen met vergassing van biomassa. Dit is in de fase van opschaling naar industriële demonstratie en eerste commerciële uitrol. 3. Er worden serieuze stappen gemaakt met grasraffinage waarbij ook eiwitten worden gewonnen. 4. Nederland kan koploper worden in verduurzaming door in te zetten op aquatische biomassa waarbij grootschalig eiwitten en biogas wordt geproduceerd. Dit is een mogelijke game changer goed passend bij de intrinsieke competenties van Nederland. Hier is fundamenteel onderzoek gestart dat rond 2020 kan leiden tot eerste commerciële activiteiten.

Waar gaan we naar toe? In 2050 zal de economie voor een belangrijk deel circulair en biobased zijn, en de energievoorziening duurzaam. Daarbij wordt sterk ingezet op energie­ efficiëntie én wordt het aandeel hernieuwbare energie fors verhoogd.



4

Mei 2015

Visie op Hernieuwbaar Gas van nu naar 2030 en 2050

De precieze uitwerking zal er voor elke sector anders uitzien, vanwege verschillen in de aard van het energiegebruik en vanwege verschillen in de beschikbare alternatieven. Zie ook de tabel verderop in deze paragraaf. Dit is eigen aan transities: er is niet één blauwdruk. Er is ook niet één ‘silver bullet’­techniek die alle vraagstukken oplost. In de verschillende scenario’s die zowel nationaal als internationaal zijn gemaakt zijn echter wel enkele robuuste kenmerken terug te vinden, zoals: � Biomassa wordt een belangrijke bron voor zowel energie als voor grondstoffen voor de industrie � Het aandeel biomassa in de duurzame mix zal naar verwachting oplopen tot >50% � Er kan nog niet precies voorspeld worden welke sector welke hoeveelheden biomassa zal vragen en in welke vorm. Dit is onder andere afhankelijk van marktprijsontwikkeling van zowel biomassa als van de alternatieven. Flexibiliteit in het systeem is belangrijk. � Er is naar verwachting in 2050 een markt van 10­20 miljard m3 aeq hernieuwbaar gas voor al deze opties bij elkaar, mede omdat gas die flexibiliteit kan geven. Voor 2030 is een aandeel van > 5 miljard m3 aeq ambitieus, maar haalbaar. � De beschikbare binnenlandse hoeveelheid biomassa, inclusief reststromen, is te klein om in al die claims uit de verschillende sectoren te voorzien. Import en/of door Nederland ontwikkelde teelt van biomassa is noodzakelijk. Vraag naar hernieuwbaar gas in 2050 We verwachten in 2050 een vraag naar hernieuwbaar gas in Nederland die minimaal 10­ 20 miljard m3 aeq (10­20 bcm) bedraagt. De marktvraag is afhankelijk van het gevoerde beleid, en van de prijs van hernieuwbaar gas; er zijn immers alternatieven voor de meeste toepassingen. De omvang van 10­20 bcm is mede ontleend aan scenariostudies voor Netbeheer Nederland. Het aandeel biomassa in de totale energie­voorziening varieert daarin van 330­750 PJ. Uitgedrukt in gaseenheden levert dat een range op van 10­23 bcm. Een deel daarvan zal daadwerkelijk als hernieuwbaar gas worden ingezet. Tussen 2030 en 2050 zal het aandeel biomassa ­en daarbinnen de omvang aan hernieuwbaar gas­ verder groeien. Aanvullende informatie is: - In een klimaatneutrale gebouwde omgeving zal een deel van de gebouwen met hernieuwbaar gas worden verwarmd, de vraag bedraagt 1­12 bcm, afhankelijk van de prijs. - De huidige aardgasvraag van de industrie voor feedstock bedraagt 3­4 bcm, waarvan een substantieel vervangen kan worden door hernieuwbaar gas. Daarnaast zal vraag in de (chemische) industrie ontstaan naar biomassa, waarvan deels hernieuwbaar gas, voor bio­WKK en voor vervanging van andere fossiele grondstoffen. - In de transportsector ontstaat een vraag naar hernieuwbaar gas ( incl. LNG), in het bijzonder voor zwaar(der) transport over weg en water van 1­7 bcm in 2050, waarvoor weinig alternatieven zijn. - Tot slot is er een afzetmarkt voor flexibele elektriciteitsproductie. Al met al is een marktomvang van tenminste 10­20 bcm voor hernieuwbaar gas in 2050 zeker niet te ruim geschat.



5



Mei 2015

Visie op Hernieuwbaar Gas van nu naar 2030 en 2050

Derhalve kunnen we het volgende constateren: � Het is van belang om nieuwe biomassastromen te ontwikkelen, aangezien de geschetste ontwikkelingen ook gelden voor het buitenland. � Flexibiliteit in het systeem wordt gefaciliteerd door in te zetten op conversieroutes die de biomassa omzetten naar een vorm die: o Breed inzetbaar is in de verschillende toepassingssectoren. o Met lage kosten getransporteerd kan worden. o En gemakkelijk kan worden opgeslagen. � Hernieuwbaar gas heeft die systeemeigenschappen en vormt daardoor een belangrijke schakel in de toekomstige economie en energievoorziening. � Dit geldt zowel voor binnenlands transport en distributie, als voor transport uit –en naar­ het buitenland. � Hernieuwbaar gas kan geleidelijk het aardgas (deels) vervangen. � De verschillende toepassingen van biomassa verschillen in toegevoegde waarde voor de samenleving. Cascadering is daarom een belangrijk onderdeel van elke strategie. Daarbij worden eerst hoogwaardige stoffen zoals eiwitten uit de biomassa gehaald, en wordt het restant stap voor stap steeds verder verwerkt, waarbij efficiënte verwerking de voorkeur heeft. Het is daarom van belang om in te zetten op de ontwikkeling van conversieroutes die aan dit principe voldoen. � Door de in Nederland aanwezige kennis met betrekking tot gas en de wijdvertakte fysieke gasinfrastructuur heeft Nederland belangrijke comparatieve voordelen bij het ontwikkelen van kennis en technologie op het gebied van hernieuwbaar gas. Hier liggen kansen voor exportmarkten. Energietransitie is ook werk en bedrijvigheid De energietransitie is niet alleen goed voor het klimaat en de energiezekerheid, maar ook goed voor werkgelegenheid en voor de bedrijvigheid in Nederland. Twee voorbeelden: 1. De biobased economy in Nederland was in 2011 goed voor een toegevoegde waarde van circa 3 miljard euro. De biobased delen van de materialen­, energie­ en chemiesectoren in Nederland boden in 2011 samen 30.000 arbeidsplaatsen. 2. Een energietransitie in de gebouwde omgeving zou tot het tussenjaar 2030 jaarlijks 2,3 miljard euro aan additionele investeringen vergen, wat resulteert in +0,7% BBP, een bruto werkgelegenheidstename met 24.000 arbeidsjaren in de periode tot 2030, en 20 miljard euro minder energie­import in dezelfde periode.

In de volgende tabel staat het toekomstbeeld per sector geschetst met daarbij de belangrijke veranderingen ten opzichte van het heden, plus de specifieke waarde van hernieuwbaar gas in het toekomstbeeld.

6

Mei 2015

Visie op Hernieuwbaar Gas van nu naar 2030 en 2050

Toekomstbeeld per sector en specifieke waarde van hernieuwbaar gas Gebouwde Industrie: Elektriciteit Transport omgeving: productie hoge productie lage temperatuur temperatuur warmte warmte

Specifieke waarde hernieuwbaar gas

Beeld 2050







� Forse vermindering van warmtevraag (efficiency) � Meer warmtelevering en warmtepompen � Geen aardgas, wel hernieuwbaar gas

� Vermindering van warmtevraag (efficiency) � Mix: Vaste biomassa, � Hernieuwbaar gas, � Fossiel + CCS

� Piekvoorziening � Gasnet ligt er al � Kans voor bio­wijk­ WKK in stedelijk gebied � Oplossing voor gebieden waar andere opties te duur zijn

� Piekvoorziening � Gasnet ligt er al � Goedkoop energietransport



� Toename aanbod­ gestuurde bronnen (zon, wind). � Flexibiliteit in vraag en aanbod steeds belangrijker. � Mix: Zon, wind, water, biomassa, fossiel + CCS, kern � Piekvoorziening mogelijk � Flexibiliteit van gascentrales � Goedkoop energie­transport

Industriële Grondstoffen



� Licht transport: betere efficiency, en elektrisch � Zwaar transport: duurzame biofuels en bio­ LNG

� Grotendeels biomassa in plaats van fossiele brandstoffen als grondstof t.b.v. biobased chemie

� Een van de weinige serieuze opties voor klimaatneutraal zwaar transport

� Goedkoop transport � Gasnet ligt er al � Flexibel in inzet � kan syngas als secundair product naar andere sectoren afzetten

Hoe komen we daar? De benutting van het potentieel van hernieuwbaar gas vergt ontwikkel­projecten op de volgende twee sporen: Spoor 1: verbeteren van conversie. Dit betreft het ontwikkelen en marktrijp maken van conversieroutes voor hernieuwbaar gas. Het gaat daarbij concreet om vergisting, waarbij voor de kortere termijn de grootste kansen liggen bij het vergroten van gasproductie uit GFT en rioolslib en mono­mestvergisting. Voor de iets langere termijn liggen er grote kansen voor vergassingstechnieken en raffinage van biomassa, bijvoorbeeld van gewassen zoals gras. Vergassing is een techniek waarbij droge biomassa omgezet wordt in gas door verhitting. Raffinage is een techniek om eerst hoogwaardige stoffen zoals eiwitten uit de biomassa te winnen, waarna het restant verder kan worden verwerkt, bijvoorbeeld tot hernieuwbaar gas (cascadering). Spoor 2: ontwikkeling van nieuwe biomassastromen. Het ontwikkelen van nieuwe en optimaliseren van bestaande biomassastromen voor hernieuwbaar gas is belangrijk omdat biomassa schaars wordt, er zijn immers veel potentiele gebruikers. Het is zaak hierbij in ieder geval het nationale deel te maximaliseren. Optimalisatie van grasteelt voor bio­energie en voor biochemie­toepassingen past in dit spoor. Daarnaast is er ook een groot toekomstig potentieel aan aquatische biomassa nodig, zoals (macro) algen, ter invulling van de grote toekomstige vraag naar biomassa.

7

Mei 2015

Visie op Hernieuwbaar Gas van nu naar 2030 en 2050

In onderstaande kaders staan vier handreikingen benoemd die belangrijk zijn voor de ontwikkeling van het potentieel van hernieuwbaar gas met een brug naar de bio­based economie. Mono­mestvergisting Mest is de grootste biomassabron (2030: 30 PJ) om te benutten voor de productie van hernieuwbaar gas en de gelijktijdige ontwikkeling van een biobased economy. Door mestvalorisatie zijn er additionele grondstoffen te winnen. Kleinschalige mono­mestvergisting is een cruciale ontwikkeling om deze groei binnen milieukaders en een circulaire economie mogelijk te maken. Mono­mestvergisting op boerderijschaal, is het produceren van biogas zonder inzet van co­substraten. Er is geen transport van met biomassa nodig en door vergisting van dagverse mest zijn de energieopbrengsten hoger en kan de uitstoot van methaan sterk reduceren. Er is tevens reductie van stikstof­ en ammoniakuitstoot. Mono­mestvergisting is marktrijp, maar vergt nog verdere ontwikkeling om de techniek breder toepasbaar te maken. Grasraffinage Uit geteelde gewassen, zoals gras, kunnen eerst de eiwitten worden gewonnen. Vervolgens kan het restproduct verder worden benut, bijvoorbeeld door vergisting of vergassing tot hernieuwbaar gas. De eiwitten kunnen worden ingezet in de foodsector, maar ook worden geraffineerd tot andere hoogwaardige chemische grondstoffen. Vergisting is een bewezen techniek, de winning en vooral de raffinage van eiwitten is in het ontwikkelstadium.

Vergassing Op dit moment is het meest grootschalige gebruik van biomassa het bij­ en meestoken van houtpellets in elektriciteits centrales. Door de biomassa eerst te vergassen wordt niet alleen het potentiële rendement van het biomassagebruik groter, maar wordt de biomassa ook veel flexibeler inzetbaar: � als hernieuwbaar gas voor de productie van warmte en elektriciteit; � als biobased syngas, grondstof voor de chemische industrie; � als Bio­LNG, transportbrandstof. De techniek is bewezen in een pilot van 4 MW, voor verdere ontwikkeling is opschaling nodig. .

Aquatische biomassa Door de vele claims vanuit erschillende sectoren op biomassa in combinatie met de beperkte beschikbaarheid van land voor landbouw dreigt op termijn op land een battle for biomass. In dat geval biedt de oceaan een interessante optie. Grootschalige teelt van macro­algen is mogelijk in de oceaan en daar waar de zee gemiddeld 20oC is. Met een groeitempo van 6% per dag is er grootschalige productie van bijvoorbeeld eiwitten en biogas mogelijk. Dit zijn potentiele game changers van de biobased economy en kunnen bijdragen aan ecologische verbetering van de zee.. De verwachting is dat, als de technische en ecologische haalbaarheid van deze optie in de praktijk is bewezen, de economische haalbaarheid zeer goed is. De techniek is in het stadium van fundamenteel onderzoek.

De ontwikkeling betreft technieken die in verschillende technologische fases zitten. De teelt van macro­algen bevindt zich nog in het onderzoekstadium, terwijl mono­mestvergisting marktrijp is. De twee andere genoemde ontwikkelsporen – vergassing en grasraffinage – zitten daar tussenin.



8

Mei 2015

Visie op Hernieuwbaar Gas van nu naar 2030 en 2050

Welke stappen zijn nu nodig? Er zijn nieuwe beleidskaders nodig om meervoudige verwaarding en strategische posities in de bio­based economie te borgen. De volgende principes kunnen daarbij het verschil maken: � In de huidige (SDE) stimulering is maximalisatie van energieproductie dominant, er is bredere (slimmere) waardering nodig. Begin vandaag met het voorbeeld mono­ mestvergisting. Mono­mest vergisting heeft veel meer duurzame voordelen dan co­ vergisting, door kleinere schaalgrootte van mono­mest past dit nog onvoldoende in ons systeem voor verduurzaming; � Innoveer met meer focus ( Must Win Battles). De huidige TKI regeling(en) hebben beperkte mogelijkheden om game changers als aquatische biomassa te stimuleren. Dergelijke game changers hebben een grotere Valley of Death te overbruggen. De onderzoeksgelden en SDE+gelden dienen in de komende decennia meer actief gericht te zijn op het verbeteren van de conversietechnieken enerzijds en het vergroten van biomassastromen met meervoudige benutting anderzijds; � Kaders voor hernieuwbare energie en grondstoffen zodanig veranderen dat ze structureel de voorkeur krijgen boven fossiele brand­/grondstoffen en ze op termijn veel internationale bedrijvigheid genereren in Nederland. Dit kan bijvoorbeeld door serieuze beprijzing van CO2 uitstoot en/of oplopende bijmengverplichting voor hernieuwbaar gas in het huidige aardgas.

9

Mei 2015

Visie op Hernieuwbaar Gas van nu naar 2030 en 2050