Blauwe waterstof essentieel in emissiereductie raffinaderijen

Het concept Klimaatakkoord is ingeleverd. En terwijl de rekenmeesters van het CPB en het PBL nog aan het werk zijn, hebben de Nederlandse raffinaderijen de plannen al klaarliggen voor 5,5 miljoen ton CO2-reductie in 2030. Althans, dat is volgens adviesbureau DNVGL de theoretisch mogelijke reductieslag die de zes raffinaderijen in Nederland kunnen maken. Dat het technisch mogelijk is, wil overigens niet zeggen dat een dergelijke reductie ook economisch haalbaar is. Veel zal afhankelijk zijn van de ontwikkelingen rondom de CO2-prijs, maar ook van politieke keuzes om minder rendabele ingrepen financieel te ondersteunen.

David van Baarle
geanimeerde-knop

Erik Klooster: ‘We moeten als maatschappij de keuze maken of we voorop willen lopen in decarbonisering van de industrie.’

Directeur Erik Klooster van de Vereniging Nederlandse Petroleum Industrie (VNPI), die het onderzoek liet uitvoeren namens de raffinaderijen, kan heel kort zijn over het reductiepotentieel van de raffinagesector: dat is mogelijk en tegen relatief lage kosten per ton vermeden CO2. ‘Relatief laag wil echter niet zeggen dat de raffinaderijen de investeringen zelf kunnen bekostigen’, zegt Klooster. Hij rekent voor dat de verschillende maatregelen in totaal 3,7 miljard zullen kosten. ‘Maar dan wordt wel jaarlijks 5,5 miljoen ton CO2 bespaard. De raffinaderijen zullen het grootste deel van deze kosten voor hun rekening nemen, maar er blijft een onrendabele top over van 150 miljoen euro. Die kosten zou de overheid voor haar rekening moeten nemen. Nu klinkt dat als een hoog bedrag, maar dat komt neer op een CO2-prijs van vijftig euro per ton vermeden CO2. Er is geen andere optie die een dergelijke reductie haalt tegen vergelijkbare kosten.’
De bijdrage van de overheid is volgens Klooster cruciaal, gezien het feit dat de Nederlandse raffinaderijen concurreren met raffinaderijen in de Verenigde Staten, het Midden-Oosten en Azië. ‘Tot nog toe zijn onze raffinaderijen de enige die moeten betalen voor hun CO2-uitstoot. Aan de ene kant maakt dat ze creatief en innovatief genoeg om de bestaande processen te optimaliseren en energiezuiniger te maken, maar daar zitten grenzen aan. Zolang er geen wereldwijde prijsstelling is voor CO2, is er een zeer hoog risico dat je het probleem alleen maar verplaatst. Bovendien zijn de huidige CO2-prijzen van het Europese handelssysteem ETS nog te laag om de investeringen financieel te kunnen verantwoorden. We moeten dan ook als maatschappij de keuze maken of we voorop willen lopen in decarbonisering van de industrie, en zo ja, hoeveel geld we daarvoor over hebben.’

Besparingspotentieel
Om de cijfers nog maar even neer te zetten: de Nederlandse raffinaderijen stootten in 2017 12,7 miljoen ton CO2 uit. Bij deze emissie is ook de uitstoot van de waterstofleveranciers meegeteld. Uit de scenariostudie van DNVGL blijkt dat tegen 2030 een jaarlijkse emissie van 5,5 miljoen ton van het broeikasgas kan worden vermeden. Snel gerekend is dit 43 procent van de uitstoot in 2017. Hoopgevend is dat deze emissiereductie mogelijk is met de inzet van reeds bestaande technologie.
De infrastructuurkosten zijn in het onderzoek alleen meegenomen waar het om kosten binnen het hek van de raffinaderij betreft. Maar neem maar aan dat die de kosten binnen de poorten fors zullen overstijgen. Wanneer de infrastructuur er eenmaal ligt, is het besparingspotentieel echter nog fors groter. De onderzoekers verwachten voor het CCS-scenario in 2050 een jaarlijkse reductie van 9,9 miljoen ton te kunnen realiseren. In het geval van waterstof als brandstof zelfs 10,8 miljoen ton. Elektrificatie is als derde roadmap bekeken en levert een jaarlijkse besparing van 8,3 miljoen ton op in 2050. De afweging tussen de roadmaps moet worden gemaakt aan de hand van de investeringskosten (capex), operationele kosten (opex) en het reductiepotentieel. En dat over een periode van dertig jaar, waar het energie- en grondstoffenlandschap heel sterk kan veranderen.

Blauwe waterstof
Voordat de onderzoekers van DNVGL begonnen met hun scenariostudie, ondervroegen ze eerst de experts van de Nederlandse raffinaderijen. Dit om een overzicht te krijgen van de beschikbare opties voor CO2-reductie. Uiteindelijk kwam hier een lijst uit met een achttal opties. De goedkoopste optie blijkt de inzet van zogenaamd blauw waterstof. De raffinaderijen zetten waterstof in om koolstofketens te breken en onzuiverheden zoals zwavel uit restgassen te halen. Deze waterstof wordt geproduceerd via een steam methane reactor (SMR) die methaan en stoom via een katalysator omzet in syngas. Dit gas wordt verder opgewerkt, waarna waterstof, water en een zuivere kooldioxidestroom overblijven. Bij de productie van een ton waterstof komt negen ton kooldioxide vrij, dat tot nog toe de lucht ingaat. Het is echter vrij eenvoudig om deze zuivere stroom af te scheiden en op te slaan.
De onderzoekers namen ook elektrificatie van de fornuizen en turbines mee in hun berekeningen. Hoewel de investeringskosten voor de elektrische varianten van gasfornuizen of -turbines nog meevallen, nemen de operationele kosten wel drastisch toe. De kosten voor groene stroom zijn nu eenmaal een stuk hoger dan die voor het H-gas dat de installaties nu verbruiken. De inzet van groene waterstof in de fornuizen is met een kostenraming van tussen de achthonderd tot twaalfhonderd euro per ton vermeden CO2 de duurste optie. De onderzoekers hebben deze optie in de scenario’s dan ook buiten beschouwing gelaten.

Erik Klooster: ‘We hebben de overheid hard nodig als partner om de CO2-opgave gezamenlijk op te pakken.’

Investeringen in energie-efficiencyverbetering blijken ook in deze studie weer interessant te zijn, al werkt de wet van de remmende voorsprong niet in het voordeel van de raffinagesector. Klooster: ‘Vergeet niet dat de Nederlandse raffinaderijen in de afgelopen dertig jaar al zeer veel energiebesparende maatregelen hebben genomen. Het laaghangende fruit is dan ook allang geplukt. De maatregelen die nog kunnen worden genomen, hebben dan ook vaak een lager rendement en langere terugverdientijd.’

Overhandiging van het onderzoek CO₂ reductie roadmap van de Nederlandse raffinaderijen aan minister Wiebes, november 2018

 

Het uitkoppelen van laagwaardige restwarmte is eveneens meegenomen als energiebesparende optie, al moeten hier ook nog veel obstakels worden weggenomen. ‘In theorie is het een mooie oplossing om een wijk aan te sluiten op restwarmte van de industrie’, zegt Klooster. ‘De vraag is alleen wie in de benodigde infrastructuur wil investeren en wie verantwoordelijk is voor de levering van de warmte. Het succes van dit soort complexe projecten is afhankelijk van een samenspel van factoren. Hoe ga je bijvoorbeeld om met risico’s? Wie is er verantwoordelijk als de warmte niet kan worden geleverd? Tijdens een turnaround zou de warmtelevering stil komen te liggen. Is dat wettelijk toegestaan? En zo niet, wie zorgt er voor de tijdelijke levering? Kortom: er zijn nog veel vragen over risicoallocatie en dan werken tegenstrijdigheden in de wet- en regelgeving ook remmend op duurzame investeringen. Nu zijn we bijvoorbeeld verplicht jaarlijks twee procent energie te besparen. Als we van aardgasgestookte fornuizen overstappen op elektrische varianten, zou het energieverbruik wel eens omhoog kunnen gaan. We zullen alles moeten stroomlijnen om de grote opgave mogelijk te maken de CO2-emissie met bijna de helft terug te dringen.’

Politieke keuzes
Wat de raffinagesector in ieder geval nodig heeft, is een duidelijke koers. Een sterke overheid is daarin essentieel. Klooster: ‘Het technisch potentieel van blauwe waterstof en andere CCS-oplossingen is zeer groot. In de zogenaamde Marginal Abatement Cost (MAC, red.) curve worden de kosten voor CO2-besparende technieken uitgezet tegen de potentiële opbrengsten ervan. CCS komt in deze MAC-curve naar voren als relatief duur vergeleken met bijvoorbeeld de aanschaf van ledverlichting. De hoeveelheid vermeden CO2-emissie is echter vele malen hoger dan welke technologie ook. Als CO2-reductie het uitgangspunt is, moet deze keuze zeker worden overwogen. De overheid kan daar een sturende rol in spelen door stimulering in de vorm van financiële ondersteuning om ervaring op te doen en kennis te ontwikkelen op het gebied van afvang, transport en opslag van CO2. Pas als die nieuwe keten volwassen genoeg is, heeft het zin om normeringen en verplichtingen op te leggen. In de tussentijd zullen we ook moeten proberen kapitaal naar Nederland te trekken door een aantrekkelijk en stabiel investeringsklimaat te bieden. Nederland heeft de potentie om een voortrekker te worden in de verduurzaming van de industrie door voorop te lopen met CCS en op den duur CCU. De raffinagesector kijkt dan ook vooral naar schone raffinage als kans, al zijn er uiteraard de nodige zorgen. Gelukkig hadden we een positief gevoel toen we minister Wiebes van Economische Zaken & Klimaat het rapport overhandigden. We zullen de overheid hard nodig hebben als partner om de CO2-opgave gezamenlijk op te pakken en tegelijkertijd de raffinagesector concurrerend te houden.’

Lees meer: Schone moleculen

Ook het Clingendael International Energy Programme (CIEP) bracht onlangs een rapport uit over de toekomst van de raffinagesector. Dit deed het instituut in opdracht van FuelsEurope, de Europese vertegenwoordiger van de petrochemische raffinage-industrie. Onder de titel Refinery 2050: Refining the clean molecule beschrijven de auteurs een viertal potentiële scenario’s voor raffinaderijen in 2050.
Het rapport maakt duidelijk dat in de meeste scenario’s het gebruik van fossiele brandstoffen tot 2050 toe zal nemen. Het voorkomen van de uitstoot van broeikasgassen blijft daarbij een vast thema. Tenminste: als het Klimaatakkoord van Parijs daadwerkelijk wereldwijd wordt gehonoreerd. Niet voor niets beschrijven de auteurs van het rapport als eerste een scenario van carbon leakage. De scherpe eisen van de Europese Unie en de grotere importafhankelijkheid van olieproducten, maakt de raffinagesector kwetsbaar. De kans bestaat dat de efficiënte Europese raffinaderijen de concurrentie niet meer aankunnen met minder efficiënte systemen in landen met minder strenge emissie-eisen.
Het tweede scenario is een stuk aantrekkelijker en omschrijft dezelfde transitie die in het DNVGL-rapport is beschreven. Met dien verschille dat de auteurs van CIEP grote kansen zien in verdergaande integratie van de koolstof en energieketens.

Het derde scenario geeft een beeld van een Europese raffinagesector die per land kiest voor een snelle emissieverlaging of besluit om slechts het hoogst nodige te doen. Voor beide opties is wat te zeggen. Wie snel voor schone energie kiest, kan daar op de lange termijn een voordeel uit halen als de koolstofprijzen stijgen. De andere optie zal op de korte termijn meer winst opleveren. Veel van de keuzes zijn afhankelijk van het politiek klimaat en de brandstofmix waar de individuele Eurolanden over kunnen beschikken.
Het vierde scenario beschrijft de raffinagesector als strategisch onderdeel van de energietransitie. Het kan immers strategische voordelen opleveren om een eigen raffinagesector te houden zolang we nog afhankelijk blijven van fossiele grond- en brandstoffen. Importafhankelijkheid is in dat geval niet altijd wenselijk. Ook hier verwachten de CIEP-auteurs dat de raffinaderijen met de meest efficiënte ketenintegratie, inclusief nuttige inzet van warmte en kooldioxide, de grootste kans maken als strategisch te worden bestempeld.

Video
Share

Your name

Your e-mail

Name receiver

E-mail address receiver

Your message

Send

Share

E-mail

Facebook

Twitter

Google+

LinkedIn

Sign up

Your name

Your e-mail

Sign up