Ook de industrie kan CO2-neutraal

5 min leestijd

Duurzame energie versneld invoeren, fossiele energie soepel uitfaseren en tegelijk energie besparen, terwijl de energievoorziening veilig, beschikbaar en betaalbaar blijft. Met die ambitie besloten ECN en TNO de krachten te bundelen. ECN part of TNO telt acht innovatieprogramma’s. Vijf vragen en antwoorden over ‘Naar een CO2-neutrale industrie’.

Om de klimaatdoelstellingen van Parijs te halen is het nodig de energietransitie te versnellen. Dat vraagt om technische, sociale en beleidsinnovaties. ECN part of TNO gaat de uitdaging aan, door de komende jaren samen met het Nederlandse bedrijfsleven, onderzoeksinstellingen en de overheid acht innovatieprogramma’s uit te voeren. Over een van die programma’s beantwoordt Maurice Hanegraaf, business director Geo Energy bij TNO, vijf vragen.

1. Wat is het doel van het programma ‘Naar een CO2-neutrale industrie’?

“De industrie is een van de sectoren met de grootste CO2-uitstoot in ons land. In 2030 moeten we 50 miljoen ton reductie hebben gerealiseerd, waarvan er 30 miljoen uit de industrie moeten komen. 80 procent van het energieverbruik in de industrie is in de vorm van warmte. Voor bijvoorbeeld staal en chemie hebben we nog lange tijd warmte van boven de 400 Celsius nodig. De vraag naar die warmte op hoge temperatuur moeten we dus zien te verduurzamen. In dit innovatieprogramma werkt ECN part of TNO zowel aan het bereiken van de doelstelling voor 2030, als aan die voor 2050. Zodat we uiteindelijk op een reductie van 95 procent van de CO2-uitstoot ten opzichte van 1990 uitkomen.”

2. Welke hoofdlijnen kent het onderzoek?

“We ontwikkelen nieuwe processen om op een duurzame manier hoge temperaturen te kunnen genereren of (rest)warmte op te waarderen tot deze hoge temperatuurniveaus, ook bouwen we andere processen die hetzelfde kunnen. Verder onderzoeken we hoe aardgas kan worden vervangen door waterstof – mits die duurzaam is geproduceerd, bijvoorbeeld via elektrolyse van water. En omdat we de periode tot 2050 toch moeten overbruggen, richten we ons ook op het gecentraliseerd decarboniseren van aardgas, waarbij de CO2 in de bodem kan worden opgeslagen. Kortom, we ontwikkelen nieuwe processen, we werken aan energie-efficiëntie en we denken na over transitiepaden.”

“We ontwikkelen warmtepomptechnologie die restwarmte kosteneffectief opwaardeert tot temperaturen van 150 tot 200 graden Celsius”

3. Hoe kan warmte worden opgewaardeerd naar nuttige temperatuurniveaus?

“De inzet van industriële warmtepompen is één van de mogelijkheden om op een bijzonder efficiënte manier warmte op te waarderen qua temperatuurniveau. De bron van deze warmtepompen kan restwarmte zijn of aardwarmte, ook wel geothermie. Wij werken zowel aan de ontwikkeling van hoge temperatuur warmtepompen voor de opwaardering van industriële restwarmte, als aan (ultradiepe) geothermie. Met een beperkte hoeveelheid elektriciteit (voor de warmtepompen) kan de restwarmte of de warmte geproduceerd door een geothermische bron, worden opgewaardeerd naar de gewenste temperatuurniveaus. In consortia met eindgebruikers (uit de chemie-, papier- en voedingsindustrie) en apparatenbouwers wordt warmtepomptechnologie ontwikkeld die op een kosteneffectieve manier restwarmte opwaardeert tot temperaturen van 150 tot 200 graden Celsius. Samen met EBN en zes industrieconsortia werken we aan een exploratieprogramma voor de diepe ondergrond. Dit programma moet leiden tot meerdere proefboringen naar dieptes van meer dan 4 kilometer. Daar is het water zo warm – denk aan temperaturen van 150 tot 200 graden – dat je stoom produceert. Dit is een mooie combinatie van expertises binnen ECN part of TNO die bijdragen aan het verduurzamen van de industrie.”

“Met de huidige uitstoot van 40 Gigaton CO2 per jaar moeten we in 2036 volledig klimaatneutraal zijn, om de tweegradendoelstelling te halen”

4. Waarom is ook CO2-afvang en -opslag belangrijk?

“We hebben als wereld maar een beperkt çarbon budget beschikbaar. Dit is de hoeveelheid CO2 die we mogen uitstoten voor het realiseren van de klimaatdoelstelling uit het Parijs-akkoord. Voor het realiseren van de tweegradendoelstelling mag de wereld nog maar 722 Gton CO2 uitstoten. Met de huidige uitstoot van 40 Gigaton per jaar betekent dit dat we in 2036 volledig klimaatneutraal moeten zijn. Voor het halen van de doelstelling van 1,5 graden ligt deze grens al in 2021. Er zijn steeds meer scenario’s die ervan uitgaan dat daarvoor ook zogenaamde negatieve emissies nodig zijn. Hiervoor zijn technologieën in ontwikkeling waarmee extra CO2 uit de lucht wordt gehaald die kan worden opgeslagen in de grond. Een techniek die al ontwikkeld is en nu al ingezet kan worden, is het afvangen van grote hoeveelheden CO2 bij puntbronnen in de industrie.

“Denk hierbij aan het afvangen van CO2 uit rookgas, uit bijvoorbeeld afvalverbrandingsinstallaties of biomassacentrales. Wij werken aan het verder reduceren van de afvangkosten door op pilotschaal afvanginstallaties te bouwen, technologieën te beproeven en processen te analyseren. Een industrieel afvangproces kost nu 60 tot 100 euro per ton CO2. Voor de afvangprocessen heb je weer stoom nodig, dus het is de uitdaging om ook deze stap energiezuiniger te maken. In sommige gevallen kun je door processen slim te integreren restwarmte van de industrie zelf gebruiken. Op het gebied van opslag onderzoeken we bijvoorbeeld hoe we CO2 kunnen opslaan in uitgeputte aardgasvelden op de Noordzee, op zo’n manier dat het over enkele honderden jaren nog steeds veilig in de grond zit.”

“Bij de vuilverbrandingsfabriek in Duiven assisteerde TNO bij het ontwikkelen van een afvanginstallatie met een capaciteit van 50.000 ton CO2 per jaar.

5. Hoe ziet de rolverdeling in dit innovatieprogramma eruit?

“Het is niet de bedoeling dat wij warmtepompenleverancier worden, maar dat bedrijven, met name de apparatenbouwers, met onze ontwikkelingen verdergaan en ze op de markt brengen. Bij voorkeur doen we dat met Nederlandse partijen zodat niet alleen de CO2-doelstellingen worden gehaald, maar de Nederlandse bedrijvigheid wordt gestimuleerd met de ontwikkeling van nieuwe producten met exportpotentieel. Verder, doen we het onderzoek naar CO2-afvang en -opslag met grote bedrijven in de staal- en chemie-industrie, zoals Tata Steel en de AVR. Bij de vuilverbrandingsfabriek in Duiven heeft TNO bijgedragen aan de ontwikkeling van een afvanginstallatie met een capaciteit van 50.000 ton CO2 per jaar. Deze CO2 wordt nu geleverd aan de glastuinbouw. En we zijn betrokken bij het Porthos-project dat CO2 uit de haven wil gaan opslaan. We vullen elkaars expertises binnen ECN part of TNO goed aan én we werken op alle terreinen nauw samen met de industrie.”

Opwaarderen naar stoom

Zowel in gebouwen als in de industrie is er behoefte aan nieuwe manieren om te verwarmen. Een van de opties is het verbeteren van bestaande warmtepompen die de warmte tot circa 50 graden ‘oppimpen’. De industrie heeft echter behoefte aan hogere temperaturen vanaf 130 graden, ofwel stoom. Op dit moment wordt stoom gemaakt uit fossiele brandstoffen. Door de restwarmte met een warmtepomp voor hoge temperaturen op te waarderen naar stoom, maakt de industrie een grote efficiëntieslag. In Petten bouwde ECN part of TNO al een testopstelling op ware grootte. Naar verwachting is de technologie over drie tot vijf jaar marktrijp.

Maak kennis met de andere innovatieprogramma’s

Meer flexibiliteit van het energiesysteem. Hoe pakken we dat aan?

De ondergrond speelt een grote rol in de energietransitie

Naar CO2-neutrale brand- en grondstoffen

Hebben we straks teveel zonne-energie?

Woningen en kantoren houden straks energie over

Meer informatie?

Heeft u vragen of interesse in een samenwerking? Neem dan contact op met Maurice Hanegraaf.

Neem contact op
contactpersoon
Drs. ing. Maurice Hanegraaf Locatie Leiden - Sch + Page 1 Locatie: Locatie Utrecht
e-mail
nieuws
evenementen
lees ook
aandachtsgebieden
  • Energie