Innovatiecontract Groen Gas
1.1.4 Bestaande samenwerkingsverbanden
Discovery
EDGaR – research
The Energy Delta Gas Research (EDGaR) wordt uitgevoerd door een Nederlands
onderzoeksconsortium bestaande uit 10 ondernemingen en onderzoeksinstellingen. Het coördineert het wetenschappelijke, toegepast en technisch onderzoek naar gas en duurzaamheid in Nederland. Het wordt uitgevoerd door het Groningen Energy and Sustainability Programme (GESP), van de Universiteit Groningen.
Het wordt gesponsord door de drie noordelijke provincies, het Europese fonds voor regionale structuurversterking, het ministerie van EL&I en de Provincie Groningen.
Partners in het programma zijn Enexis, GasTerra, Gasunie, Kiwa, Liander, Stedin
ECN, Delft University of Technology ,Universiteit Groningen en de Hanze Universiteit Groningen. Het onderzoek kent 16 thema’s met 29 werkpakketten. Voor groen gas zijn met name de thema’s die ingaan op de verandering naar muliti-gas systems en de regulatorische aspecten daarvan belangrijk. Nex Generation Infrastructures
Dit PPS richt zich om onderzoek naar de vernieuwingen op het gebied van infrastructuur in brede zin. Het programma is gestart in 2004 en loopt door tot 2014. Het is een internationaal vooruitstrevend fundamenteel onderzoeksprogramma met een budget van 40 miljoen euro gericht op meer inzicht en
5
European Biofuels Technology Platform, Strategic Research Agenda, 2010 Update
6 10th EurObserv’ER Report, The state of renewable energies in Europe, 2010 7
SenterNovem, Groen Gas, update 2007
8
PBL, Demand and supply of sustainable biomass in a biobased economy in Europe, Presentatie 2012.
9
begrip van de sociale en technische aspecten van de energie-infrastructuur, autowegen, treinen en ICT.
Meer dan 50 partners uit bedrijfsleven, (semi)overheid en (inter)nationale kennisinstellingen werken samen in dit programma. De voor Groen gas relevante partijen zijn Enexis, Alliander, Oranjewoud, Heijmans, Imtech, Berenschot Procesmanagement, Perquirimus ltd, AT Osborne en de universiteiten Delft, Eindhoven, Twente, Nijmegen, Rotterdam, Amsterdam Tilburg, en Utrecht.
Development
In het kader van de regeling Energie Onderzoek Subsidies (EOS) zijn ruim 70 projecten in uitvoering of uitgevoerd waarin nieuwe oplossingen voor groen gas opwekking of toepassing wordt
gedemonstreerd. In totaal gaat het dan om ongeveer 50 miljoen euro aan inspanningen waarvan ruim de helft door de betrokken bedrijven wordt gefinancierd.
Energie Regio Initiatief Biomassa Vergassing (Noord Holland).
Door de HVC en ECN wordt een demo ontwikkeld voor de productie van groen gas op basis van de MILENA vergassings- en OLGA teerverwijderingstechnologie. Voorzien wordt om deze demo in 2013 te realiseren. De demo zal worden geplaatst binnen een grotere plot met goede infrastructuur waardoor een Expertisecentrum Biomassavergassing ontstaat. Partijen die hebben aangegeven hier interesse in te hebben zijn Gasunie, Ballast Nedam, Taqa Energie en Dahlman. De provincie en de gemeente Alkmaar willen ook deelnemen in dit Expertisecentrum en zien mogelijkheden voor de gebiedsontwikkeling op het gebied van werkgelegenheid, de toeristische sector en de
kenniseconomie (aantrekken bedrijven). ACRRES (Lelystad)
ACRRES, een samenwerking tussen WUR en Eneco, wil samen met bedrijven, belangenorganisaties, overheden en onderwijs duurzame energie op basis van zon, wind en biomassa alsmede toepassingen van groene grondstoffen en kringlopen ontwikkelen, testen en demonstreren en op basis hiervan leermogelijkheden bieden. Het doel van ACRRES is de toepassing van duurzame energie en groene grondstoffen te stimuleren door de volgende vier pijlers te ontwikkelen: Experimenteren – Testen – Demonstreren – Leren.
Een agrarische vergister op boerderijschaal is al gerealiseerd, samen met een kleinschalige bio- ethanol installatie, een algenvijver, een voorbewerkingstechnologie voor vezelig materiaal (Sustec) en een zonneweide. Ook is het plan hier een kleinschalige groen gas opwerkingsunit in samenwerking met DMT te realiseren. Deze site is daarmee bijzonder geschikt voor het realiseren van het project “Rijden op G(r)as”, waarbij gras in de voorbewerking en de vergister opgewerkt worden tot groen gas en zodoende als brandstof dient voor voertuigen.
Deployment
De Subsidieregeling Duurzame Energieproductie (SDE +) zet een stevig stempel op de ontwikkeling van de groen gas markt. Het toevoegen van warmtelevering, gezamenlijke projecten in groen gas hubs en netinvoeding vergroten de toepassingsmogelijkheden van groen gas.
Versnellerteam
Het groen gas versnellerteam is een initiatief van de meest betrokken Ministeries om de groei van de groen gas markt te faciliteren door thema’s rond wet- en regelgeving aan te pakken en op te lossen. Stichting Groen Gas Nederland (GGNL)
2006 2010 2040 2050 0
50 %
Transitietraject voor de geleidelijke vergroening van aardgas (bron: visiedocument Groen Gas)
Starttraject (loopt):
vergroening van aardgas via kleinschalige productie van biogas (vergisting van mest, gft etc), opwerking naar aardgas en injectie in het aardgasnet (distributienet of RTL)
Vervolgtraject (>2015):
vergroening met biogas wordt aangevuld met grootschalige productie van SNG (vergassing van biomassa) en injectie in het aardgasnet (HTL) tijd % vergroening 20 % 2030 2020 Toekomsttraject (2030): opschaling SNG en injectie (bijmenging) van
waterstof in het
aardgasnet (HTL) , cq aardgasvervanging door H2-infrastuctuur
Deze stichting, met deelname van diverse bedrijven en regionale overheden richt zich op het versnellen van de realisatie van groen gas projecten met kennis en organisatiekracht.
1.2 Visie & ambitie
1.2.1 Visie
(Gedeelde toekomst visie van thema in Nederland en mondiaal)
Hoofddoel van het innovatiecontract is een substantiële bijdrage van groen gas aan de duurzame energiehuishouding te realiseren, en langs die weg de ‘BV Nederland’ een sterke concurrentie- en exportpositie te verschaffen op het gebied van kennis, technologie, innovatie en handel.
Een ambitieuze, maar met voldoende inzet en instrumentatie realiseerbare doelstelling is samen te vatten als 10 x 10, tweemaal een vertienvoudiging voor 10% Groen Gas:
30 mln m3 (per jaar) groen gas nu
300 mln m3 in 2014
3 mrd m3 in 2030
Lange termijn 30 miljard m3 in 2050 De eerste ca. 1,5 – 2 mrd m3/jaar is met vergisting/natte biomassa te realiseren voortgaande verbetering/innovatie om ook volgende tranches kosteneffectief te kunnen winnen. Naar het zich laat aanzien is het potentieel van deze biomassastromen rond
2 mrd m3/jaar. De technologieën daarvoor zijn beschikbaar en operationeel, maar ontwikkelen zich ook nog verder. Voor een verdere marktgroei is van belang dat de gehele waardeketen, van grondstof tot en met het ontwikkelen van lokale hubs maximaal rendeert. Ook de afzet moet verder worden ontwikkeld, bijvoorbeeld in groene producten en de mobiliteit. Voor aardgas is er een adequate infrastructuur (bewerking, transport en opslag) waarop groen gas van aardgaskwaliteit kan ‘meeliften’, maar dat vergt aanpassingen.
De volgende fase brengt ook vergassing van houtige biomassa uit eigen land, maar vooral uit import zal moeten worden verkregen10. Beide fasen zijn belangrijk, immers de investeringen die ten behoeve van de opschaling worden gedaan in infrastructuur in hardware (apparatuur, leidingen e.d.) en ‘software’ (kennis en organisatie) worden gedaan in het licht van de ambitie om te komen tot 3 mld m3/jaar. De technieken hiervoor hebben een groot potentieel, maar zullen nog een verdere innovatiecurve moeten doorlopen. Bij de productie van groen gas door vergassing kunnen tussenproducten worden afgevangen die ingezet kunnen worden om de chemiesector te verduurzamen.
Groen gas sluit door deze positionering aan op meerdere topgebieden die het kabinet heeft benoemd, naast energie ook chemie (biobased), agro- food en logistiek. Door zijn aardgashistorie neemt
Nederland in verschillende schakels van deze ‘keten’ een unieke positie in, die in de komende jaren uitbouw verdient. Innovatie is daarin een belangrijke schakel. Kern van de innovatievraag is het verbeteren van de waardeketen van groen gas door het verminderen van technische en organisatorische kosten en het vergroten van de opbrengsten van de individuele stappen in de
10
waardeketen. Dat betekent dat vanuit groen gas een stevig beroep wordt gedaan op elementen in de ‘toeleverende’ gebieden uit de biochemie (sector Biobased Economy)
1.2.2 Ambitie
Nederland staat niet alleen op het gebied van de ontwikkelingen van Groen Gas. Groen gas is ook in andere landen een effectieve en economische manier om het niet – elektrische deel van de
energievoorziening te vergroenen zoals Zweden, Duitsland, Oostenrijk, Zwitserland, Frankrijk, UK, Italië, Spanje, Denemarken en enkele Oost-Europese landen. Ook in Canada en de USA en in enkele Zuid-Amerikaanse landen begint groen gas productie vorm aan te nemen.
Veel van de huidige bedrijven met name in ontwikkeling en apparatenbouw hebben al een sterke exportpositie. De ambitie is om op dit domein de leidende positie van Nederland als gasland te benutten tot een leidend ‘groen gas land’. In dat kader is door Gasunie een MoU met een aantal Russische partijen gesloten over de ontwikkeling van groen gas in Rusland, op de certificering van het gas en de export ervan naar Nederland en Europa.
1.3 Strategische innovatie en kennis agenda lange termijn
1.3.1 marktkansen
Substantiële opschaling is alleen mogelijk als de economie van biogas / groen gas in orde is. Dat betekent dat de gehele waardeketen maximaal moet renderen. Biogas is één van de stappen in de cascade van de inzet van biomassa. Met innovatieve raffinage- en scheidingstechnieken kunnen waardevolle grondstoffen worden gewonnen uit zowel bronmateriaal als reststoffen (eiwitten, mineralen, nutriënten, metalen). Daarnaast zal de inzet van bio- / groen gas in toepassingen met maximaal toegevoegde waarde, bijvoorbeeld (zware) mobiliteit en groene chemie de businesscase voor groen gas aantrekkelijk kunnen maken. Daarmee raakt de ontwikkeling van de groen gas markt dus aan innovatieve ontwikkelingen in andere sectoren als chemie, agro/food en logistiek.
1.3.2 Innovatiethema’s
De innovatiethema’s bij de realisatie van groen gas liggen voor vergisting op het raakvlak Agro – Chemie. Voor de opschaling is vooral de uitdaging om de economie van de toepassing te verbeteren. Dat betekent het benutten van kansen tot kostenreductie en waardecreatie via thema’s als raffinage en het opwerken van reststromen. Omdat de kennis daarvoor een bredere toepassing kent vindt het meer fundamentele bio-chemische onderzoek dat hiervoor nodig is plaats in het kader van de bio- based economy.
Energietoepassingen van biomassa, hoe goed ook via cascade ingezet, zullen in volume de vraag vanuit de andere biomassa toepassingen overtreffen. Dat betekent dat vraagstukken op het gebied van duurzaamheid, internationals relaties en certificering van biomassastromen primair op het bord liggen van de energietoepassingen. Hier kan worden aangesloten bij het workpackage beleid en duurzaamheid in de biobased economy.
1.3.3 Internationale dwarsverbanden op het gebied van innovatie en kennis. Internationaal:
Nederlands is prominente deelnemer in het Bioenergy Implementing Agreement (IA) van het International Energy Agency (IEA). Dit biedt landen de gelegenheid om in internationaal kader onderwerpen op het gebied van de valorisatie van biomassa innovatie te agenderen. Tevens kunnen private partijen zich op de hoogte te stellen van de internationale state-of-the-art kennis rond de toepassing van biomassatechnologie voor energietoepassingen.
Europees.
Nederland neemt reeds deel in een behoorlijk aantal projecten binnen de programma's van de Europese Unie: FP7, EIE etc. Er is een specifiek voor groen gas ontwikkeld Europees
samenwerkingsverband 'Green Gas Grids' dat tot doel heeft de samenwerking op de bevordering van kennisontwikkeling en toepassing van groen gas te bevorderen. Daarnaast heeft de EU in de thans lopende call binnen FP7: 15 Miljoen EUR beschikbaar gesteld voor een ERANET + call, voor de 7 waarde ketens van de European Industrial Bioenergy Initiative, waaronder de methanisering van biomassa via vergassing, zoals genoemd in dit IC. Via de lopende samenwerking ERANET Bioenergy wordt via joint calls met de buurlanden Duitsland, Denemarken, Zweden en Ierland de financiering van onderzoek en ontwikkeling van gezamenlijke projecten georganiseerd. De komende call zal zich richten op energiegewassen en vergisting van biomassa.
1.3.4 Human Capital Agenda
Voor de human capital agenda wordt hier verwezen naar het algemene innovatiecontract Gas onder de topsector energie
1.3.5 Wet- en regelgeving / regeldruk
Een belangrijk aspect van wet en regelgeving en regeldruk is het beheer en benutting van de infrastructuur voor biogas / groen gas. Dit is in het innovatiecontract uitgewerkt. Hierin is bij uitstek een versterkte samenwerking van de gouden driehoek nodig omdat de regulering van en het beheer over de infrastructuur nog steeds een publieke taak is in Nederland.
Belangrijk is verder dat de huidige regelgeving de regelgeving rond afvalstoffen de nodige beperkingen oplevert voor de winning van grondstoffen uit hetzelfde afval.
2 Uitgangspositie
2.1 Huidige initiatieven
2.1.1 Bestaande acties
De groen gas sector is een sterk groeiende sector. Dat geldt voor Nederland, maar in sterke mate ook voor de Europese en internationale markt. Een deel van de markt, met name de ontwikkelaars en apparatenbouwers, leven voor een groot deel van die internationale markt.
Innovatie wordt daarmee in Nederland vooral gedreven door de toepassing. Dat betekent relatief veel aandacht voor de development en deployment fasen (demonstratie en haalbaarheid van nieuwe ideeën). De economie van groen gas in Nederland is niet rooskleurig door de ruime markt voor aardgas en de steeds krappere markt voor bio-grondstoffen. Alleen projecten waar sprake is van verwerken van eigen afvalstromen (industriële allesvergisters) draaien goed. Voor innovatie is een stabiel ontwikkelende markt echter essentieel zodat opgedane kennis en ervaring behouden blijft en nieuwe toepassingen een stabiele economische basis vinden.
Discovery zien we vooral in het kader van de biochemische en biomechanische onderwerpen als raffinage, scheidingstechnieken en dergelijke. Dit sluit aan op de hoofdlijnen als geschetst in het IC biobased waar verwezen wordt naar WUR, Delft (BeBasic) en ISPT.
Development rond groen gas is zeer breed. In het kader van de Maatschappelijke Innovatieagenda Energie en de subsidieregeling voor energieonderzoek zijn rond de 100 projecten gehonoreerd. In de inleiding is daar al naar verwezen. De realisatie van die projecten zet druk op de manier waarop
infrastructuur en marktordening in Nederland is geregeld. Onderzoek op dit thema vindt plaats in het EDGaR programma, een PPS gericht op onderzoek naar veranderingen op de gasmarkt gericht op het in stand houden van de koppositie van Nederland.
Deployment wordt in Nederland in belangrijke mate gestuurd door criteria voor de beschikbare overheidssteun. Innovatie is hier nodig voor het ontwikkelen van nieuwe maatschappelijke arrangementen die schaalgrootte brengen. Hier wordt al wel aan gewerkt door bijvoorbeeld de Taskforce biogas en het platform Rijden op Groen Gas. Zo zijn er meer dan 100 tanklocaties voor groen gas in Nederland, aansluitend op het Europese netwerk van groen gas tankstations.
Ook het vinden van launching customers zorgt voor versterking van de marktgroei, zo hebben o.a. de gemeente Leeuwarden en de Gasunie recentelijk gekozen voor het afnemen van groen gas. Hoewel dit wellicht ver af staat van onderzoek en ontwikkeling zijn dit essentiële stappen in het versterken van de innovatie-infrastructuur. Zonder klant geen kennis, (en zonder kennis geen klant).
2.1.2 Bestaande samenwerkingsverbanden
Voor de samenwerkingsverbanden op het gebied van biochemie en onderzoek verwijzen we hier naar wat is opgenomen in het bioenergy workpackage.
Specifiek voor groen gas zijn te noemen:
Initiatief Werkgebied
Versnellerteam groen gas Oplossen van beleidsknelpunten
Task Force Groen Gas – Noord Nederland Promotie van toepassing Groen Gas gericht op
grootschalige productie
Stichting Groen Gas Nederland Versnellen projectrealisatie
Green Gas – Green Deal Opschalen Groen Gas aandeel
Vereniging Groen Gas Mobiel Stimuleren groen gas in mobiliteit
Werkgroep Rijden op Groen Gas Aanjagen mobiliteitstoepassingen
Vereniging van Groen Gas Producenten Belangenbehartiging
Expertisecentrum Vergassing Kennisontwikkeling rond bio-vergassing
IEA bioenergy/biogas Internationaal onderzoek
Green Gas Grids Internationaal bevorderen van groen gas
3 Acties
3.1 Innovatiethema Groen Gas
3.1.1 Programmalijnen
Het innovatiecontract Groen Gas is opgebouwd uit vijf programmalijnen die invulling geven aan de hiervoor gestelde ambitie. In het onderstaande
worden deze hoofdlijnen toegelicht.
Programmalijn 1: Agrarische vergisters
De uitdaging bij vergisting van biologisch materiaal is het versterken van de bestaande economische activiteiten gekoppeld aan de energieketen waarbij de grondstoffen volgens cascade worden ingezet en geen afvalstoffen ontstaan in het gehele proces (Cradle to Cradle). Innovatie draagt bij aan de drie ontwikkelingsstappen:
Versterken van de huidige situatie gericht op verbeteren van de performance en duurzaamheid van huidige installaties;
‘Vergisting 2.0’:
Ontwikkeling van de vergistingsketen, waarbij verschillede stappen in de keten zijn gekoppeld en daarmee waardevermeerdering creëren. (ruwe biogas transporteren naar een WKK op afstand waar de warmte locaal wordt gebruikt)
‘Vergisting 3.0’:
Het sluiten van kringlopen waardoor alle afvalstoffen weer als grondstof worden ingezet (‘cradle to cradle’).
Agrarische vergisters zijn voor het overgrote deel gebaseerd op vergisting van dierlijke mest, al dan niet gecombineerd met andere energierijke co-substraten. In enkele projecten wordt
geëxperimenteerd met rechtstreekse vergisting van oogstafval (gras, loof). Een potentieel interessante optie voor de verwerking van mest is superkritische vergassing van natte biomassa. Superkritische vergassing is een proces dat plaatsvindt voorbij het superkritisch punt van water, dat wil zeggen 221 bar en 374 graden Celsius. Het is bij uitstek geschikt om natte stromen met een hoog rendement van 70 % om te zetten in methaan en een mineralenmix, deze kan dienen als
kunstmestvervanger. Als alle natte mest wordt omgezet kan 4 % van het inlands aardgasverbruik worden opgewekt. Indien dit in combinatie plaatsvindt met zuiveringsslib is het potentieel nog groter. Ook kunnen door gezamenlijke verwaarding van het restproduct dan schaalvoordelen worden gerealiseerd.
Het voorliggende innovatiecontract 2012 – 2015 bouwt voort op activiteiten die al zijn ingezet en met kracht moeten worden voortgezet. De innovatie betreft zowel technologische als niet –
technologische terreinen en laat zich als volgt rubriceren:
Kosteneffectiviteit Performance
betere ketenefficiency door het ontwikkelen van efficiënte organisatiemodellen voor biomassa inzet en toepassing van (componenten uit) digestaat en biogas;
Cascadering principe: aan de ‘voorkant’ eerst hoogwaardige grondstoffen uit biomassa benutten alvorens te vergisten;
Digestaatverwaarding (nutriëntenkringloop);
Hoge waarde biogas toepassingen in bijvoorbeeld gasnet via certificaten, mobiliteitstoepassingen (bio-CNG/LNG), chemie en lokale W/K afzet.
technische en biochemische innovaties voor biomassa ontsluiting;
Meer biogas uit gelijke hoeveelheid biomassa; Toepassing ‘moeilijke’ biomassa als gras en groenafval. technische en biochemische innovatie van vergisting; het ontwikkelen van nieuwe, meer effectieve
vergistingstechnieken; technische en biochemische innovatie van
digestaatverwerking
Kringloopsluiting door productie mineralenconcentraten uit digestaat
Innovatie t.b.v. goedkopere systemen voor gaswassing en gasopwaardering t.b.v. de mogelijke toepassingsroutes
Het ontwikkelen van nieuwe, meer effectieve gaswassing- en opwaardeertechnieken
Hoofdlijn 1: Boerderijvergisters
Doel Resultaat Onderzoeksvraag Betrokken organisaties
Thema 1: Waardeketen