Visie & Strategie

1.1 Visie & ambitie

De energiemarkt en dus ook de gasmarkt zullen in de komende decennia ingrijpend gaan veranderen. Een aantal relevante ontwikkelingen zijn de volgende:

1. De rol van gas zal in de loop van de tijd veranderen omdat bijvoorbeeld de vraag vanuit de gebruiksmarkten (huishoudens, chemie, elektriciteitsector, etc) continu verandert. 2. Het gas zelf zal veranderen qua herkomst en samenstelling. Gas zal steeds minder uit

conventioneel aardgas afkomstig zijn en meer uit andere bronnen worden gemaakt zoals biomassa (groen gas), duurzame elektriciteit (waterstof, duurzaam methaan) en

onconventionele gasvoorraden.

3. In de transitie naar een duurzame energiehuishouding speelt gas een belangrijke rol, zo valt te lezen in verschillende rapporten1. Gas kan flexibiliteit aan het energiesysteem leveren zodat duurzame energiebronnen met een fluctuerend aanbodpatroon, zoals wind en zon, optimaal kunnen worden ingepast. Waterstof is één van die energiedragers die uit duurzaam geproduceerde elektriciteit kan worden gemaakt en die kan worden ingepast in de

aardgasinfrastructuur, en ook SNG (synthetisch) methaan als gasvormige opslagmedium is in ontwikkeling2. In de toekomst zal het aanbod van deze duurzame energievormen een hoge vlucht nemen, waardoor meer flexibiliteit in het energiesysteem nodig is om op het verschil tussen vraag en aanbod van energie te kunnen anticiperen.

4. En last but not least zal (conventioneel) gas als substitutie van meer vervuilende

brandstoffen (bijvoorbeeld in het transport) bijdragen aan de energietransitie. Belangrijke voorwaarde op de langere termijn, bijvoorbeeld van 2030, is het combineren van gas met afvang en opslag van CO2 om de klimaatdoelen te halen3.

Mede op basis van de hierboven genoemde redenen zal gas een belangrijke rol spelen in de

energietransitie en gelijktijdig bijdragen aan de voorzieningszekerheid. Er zijn kansen genoeg voor de gassector om nieuwe bedrijfsactiviteiten te ontwikkelen en om daarmee de positie van Nederland als een van de koplopers op de gasmarkt te continueren en in Noordwest Europa zelfs uit te breiden. Het innovatiecontract Gas, specifiek het onderdeel Power2Gas/ Gas2 Energy wil een bijdrage

leveren aan de transitie naar een duurzame energiehuishouding waarbij het gassysteem wordt ingezet om de energietransitie op een betaalbare en betrouwbare wijze te realiseren. Op weg naar dit eindbeeld kan Nederland een rol van betekenis spelen op het internationale speelveld via het ontwikkelen en leveren van producten (concepten, apparaten, toestellen) en diensten (kennis, expertise, support). Naast de economische impuls, verhoogt dit innovatiethema de

voorzieningszekerheid en levert bovendien een bijdrage aan de klimaat- en duurzaamheiddoelstellingen.

1

OECD/IEA: The Impact of Wind Power on European Natural Gas Markets, januari 2012 en Clingendael International Energy Programme: Wind and Gas, december 2011

2

www.solar-fuel.net en www.sunfire.de

3

De ambities voor dit innovatiethema zijn:

1. Het ontwikkelen en naar de markt brengen van innovatieve technologieën en bijpassende bedrijfsmodellen op het gebied van P2G en G2E waarmee de gassector in Nederland haar internationale koppositie verder kan uitbouwen.

2. P2G: Het gassysteem levert, op een economisch rendabele wijze, flexibiliteit aan het energiesysteem door duurzame elektriciteit om te zetten in gas op momenten dat er een overschot is aan (duurzame) elektriciteit.

3. G2E: Gas wordt vervolgens zo efficiënt en hoogwaardig mogelijk ingezet voor de productie van elektriciteit, warmte/koude, transportbrandstoffen of chemische grondstoffen.

4. Het draagt bij aan de realisatie van de beleidsdoelen van Nederland en van de EU op het gebied van voorzieningszekerheid, klimaatdoelstellingen, innovatie en economie.

Dit innovatiethema bestaat uit twee onderdelen:

1. Power to Gas (P2G): De kern van deze route is het converteren van 'overschotten' aan duurzame elektriciteit in een gas (waterstof, methaan, synthesegas) op die momenten dat het aanbod van (duurzame) elektriciteit groter is dan de vraag. Die situatie zal ontstaan naarmate het aandeel duurzaam in de vorm van wind- en zonne-energie groter wordt. Deze opwekking is aanbod- en niet vraaggestuurd. Omdat gas efficiënter, goedkoper en

langduriger kan worden opgeslagen dan elektriciteit, is het een aantrekkelijke optie om het gassysteem als energiebuffer te gebruiken.

2. Gas to Energy (G2E): Hierbij gaat het feitelijk om de efficiënte omzetting van een gasvormige energiedrager (aardgas, biogas, waterstof, etc) in elektriciteit of in een andere toepassing zoals transportbrandstof of een chemische grondstof. De crux bij deze route is het vinden van de meest aantrekkelijke toepassingen, het verbeteren van de efficiëntie en kosten van toepassingen (bijvoorbeeld micro-wkk), het inspelen op een grotere variatie in gaskwaliteit en het geschikt maken van toepassingen voor snel op- en afschakelen.

Het opslaan van ‘overtollige’ duurzame energie in gas (P2G) en dat gas vervolgens weer inzetten voor energie- of andere toepassingen (G2E) zijn twee kanten van dezelfde medaille. Maar er zijn ook een aantal verschillen:

1. Het spoor P2G staat nog in de kinderschoenen. Het zwaartepunt van dit innovatiethema bevindt zich in de developmentfase (R&D), maar wij zien ook dat de eerste demo-projecten van start gaan. Momenteel worden diverse initiatieven in Europa ontplooid om de

mogelijkheden van deze optie te onderzoeken. Vaak is de industrie, samen met kennisinstellingen, daar de stuwende kracht achter. Centraal hierin staan

demonstratieprojecten en systeemstudies. Met name in Duitsland zijn partijen actief op het P2G-terrein zoals EON, RWE, EWE, DVGW/DBI en het Fraunhofer Institut4. Vanwege het gegeven dat veel partijen in de energiesector belangen en activiteiten hebben in beide landen, zoals Tennet, Gasunie, Essent/RWE en NUON/Vattenfall, het feit dat Duitsland een belangrijke energiemarkt voor NL is, en internationale innovatieactiviteiten elkaar heel goed

4

kunnen versterken (denk aan Europese Kaderprogramma's of grensoverschrijdende samenwerking in de gassector via GERG5), zien wij dat Nederlandse partijen deelnemen in internationale projecten op dat vlak. Deelname in internationale onderzoek- en

demonstratieprojecten moet verder worden uitgebouwd en dat geldt zowel op nationaal niveau als ook regionaal via bijvoorbeeld Interreg-activiteiten (zoals de Hansa Energy Corridor).

2. G2E is de innovatielijn waarbij gas in diverse energiedragers wordt omgezet. Gas2Power (G2P) wordt al vele decennia lang gedaan, maar innovaties op verschillende onderdelen van het gassysteem zijn nodig omdat de kwaliteit van gas gaat veranderen en omdat het aanbod door een grotere inzet van wind en zon onvoorspelbaarder wordt en dat mede daardoor de inzet van gas zal veranderen. Daarnaast zal gas een bredere toepassingen krijgen, als grondstof voor de chemie en het gassysteem zal meer geïntegreerd worden met het energiesysteem. G2E bestaat voor een groot deel uit bekende product/markt combinaties, waarvan zowel het product als de markt zal veranderen. Innovatieve oplossingen zijn dan ook zeker nodig om te zorgen dat Nederland haar vooraanstaande positie als gasland behoudt en via innovatieve bedrijvigheid uitbouwt. Kenmerkend aan dit innovatiethema is dat het innovaties zijn in een bestaand en werkend gassysteem. Daarmee heeft G2E, meer dan P2G, kenmerken van het innoveren en optimaliseren van een werkend gassysteem. Voor de G2E-route geldt dat er in de afgelopen decennia veel innovatie-activiteiten hebben plaatsgevonden. Deze G2E-route blijft vanuit innovatieopzicht zeer interessant omdat kleine verbeteringen een groot effect kunnen hebben (denk aan efficiencyverbeteringen van conversieprocessen).

De relatief nieuwe P2G-route biedt verschillende kansen voor de gassector:

1. De potentie van de P2G is groot omdat enorme hoeveelheden elektriciteit in de vorm van gas in de huidige gasinfrastructuur kunnen worden opgeslagen. In het verleden is daar reeds aan gekeken (bijvoorbeeld via het 5 jarige Europese NatrualHy-project), waaruit blijkt dat opslag van waterstof in de aardgasinfrastructuur beperkt is tot enkele procenten vanwege de veiligheid van de infrastructuur, gasbergingen en eindgebruikstoepassingen. Daarnaast is opslag in 'dedicated infra' (waterstof, synthesegas), toepassing in specifieke (regionale) gebieden met een aangepaste gaskwaliteit of opwerking tot methaan mogelijk. Voordat deze mogelijkheden kunnen worden gerealiseerd is er een aantal vragen die in de verschillende projecten van dit IC worden onderzocht:

a. Wat is het effect van verschillen in gaskwaliteit op de infrastructuur, gasbergingen en eindgebruikapparatuur?

b. Waar kunnen P2G- concepten qua locaties worden uitgevoerd?

c. Kan waterstof gebruikt worden voor de kwaliteitsconversie van gas (bijvoorbeeld van hoog- naar laagcalorisch gas)?

d. Welke toepassingsmogelijkheden zijn er om waterstof direct toe te passen in bepaalde gebieden of regio's?

e. In welke toepassingen kunnen de diverse gassen het beste worden ingezet (toepassingen zoals huishoudens, industrie, mobiliteit)?

5

f. Op welke wijze is opslag mogelijk, naast opslag in de gasinfrastructuur (bijvoorbeeld flessen, cilinders etc)?

g. Hoe kan injectie van gassen zo efficiënt mogelijk plaats vinden, rekening houdend met verschillende drukken en debieten?

h. Welke nieuwe business cases en verdienmodellen volgen uit deze ontwikkelingen (bijv hoe kan systeemflexibiliteit worden gewaardeerd)?

2. P2G kan op diverse schalen worden toegepast. Bijvoorbeeld op nationale en zelfs op internationale schaal door grootschalige opslag in de gasinfrastructuur en in ondergrondse bergingen. Maar er zijn ook legio mogelijkheden voor kleinschalige regionale opslag in dedicated infrastructuren (denk aan waterstofopslag in de chemie), via lokale tijdelijke opslag van waterstof voor toepassing in brandstofcellen of in lokale toepassingen (bijv transport).

3. Verschillende studies laten zien dat de P2G-route investeringen in versterking van de elektriciteitsinfrastructuur (deels) kan voorkomen, waarbij de kosten voor P2G aanzienlijk lager zijn dan investeringen in de uitbreiding van de elektriciteitsinfrastructuur omdat de bestaande gasinfrastructuur wordt ingezet. De P2G-route vermindert de noodzaak voor het realiseren van extra 'transmissiecapaciteit' omdat het elektriciteitsnet minder zwaar wordt belast en levert een besparing op voor het energiesysteem.

4. P2G vult elektriciteitsopslag (bijv in accu's) aan omdat deze laatstgenoemde opslag vaak kortdurend van aard is terwijl het gassysteem geschikt is voor langdurige opslag. Er treedt wel concurrentie op met grootschalige opslagsystemen, zoals CAES (Compressed Air Energy Storage) en OPAC (Ondergrondse Pomp Accumulatie systemen) waarbij de uiteindelijke business case de bepalende factor zal zijn m.b.t. het realisatiepotentieel. Op dit moment is het nog te vroeg om daarover duidelijkheid te geven en nadere economische analyses zullen hier inzicht in moeten geven (bijvoorbeeld via een systeemstudie).

1.2 Innovatiecontract P2G/G2E in relatie tot plannen Topteam Energie

Van alle Innovatiecontracten binnen het Topteam Energie heeft het IC Smart Grids de meest directe relatie met P2G/G2E. Het IC Smart Grid noemt als voordeel dat Gas de flexibiliteit kan gaan leveren die de energie-infrastructuur nodig heeft om een groter aandeel duurzaam in te passen, om lokaal opgewekte energie in het net in te voegen en op te slaan, om de dynamiek van vraag en aanbod op elkaar af te stemmen én betrouwbare energielevering mogelijk te maken. Het IC voor Smart Grids beschrijft uitgebreid de relatie met gas en de rol die P2G/G2E kan spelen en geeft een opsomming van een aantal mogelijke onderzoeks- en demonstratieprojecten.

De andere IC’s, die voor de Gebouwde omgeving, voor Zonne-energie en voor Wind op Zee

verwijzen op hun beurt weer naar Smart Grids, die zoals hierboven aangegeven, ingaat op de relatie met gas. Daarmee bestaat er een koppeling tussen in ieder geval deze 4 IC's. Alhoewel hier niet in detail uitgewerkt, zal afstemming georganiseerd worden met deze IC's.

1.3 IC P2G/G2E als onderdeel van het Innovatiecontracten Gas

In de andere innovatiecontracten Gas wordt gesproken over het slimmer maken van de energie- infrastructuur, onder de noemer smart grids. Daarbij speelt de inzet van gas als buffering of opslag van duurzame energie (P2G) en als snel inzetbare elektriciteitproductiecapaciteit (G2E) een belangrijke rol.