Terug naar overzicht
Catrinus Jepma
8 september 2014

Catrinus Jepma: “Power-to-gas: rekenen graag!”

Professor Rijksuniversiteit Groningen: "Grootschalige energieopslag heilige graal energiewereld"

De laatste tijd komt het concept power-to-gas steeds meer in de aandacht van zowel de vakbroeders als de media. Dat is ook logisch, omdat de snelle introductie van hernieuwbare energie, vooral in Duitsland maar ook elders in Europa, een aantal nieuwe problemen heeft opgeroepen waarvoor nog geen duidelijke oplossing bestaat:

 

1.       Veel hernieuwbare energie is niet alleen nu afhankelijk van soms omvangrijke subsidie, maar dreigt dat  voorlopig te blijven. Ten aanzien daarvan ontstaat geleidelijk een zekere publieke fatigue, temeer omdat deze subsidies steeds meer op de kleinverbruikers worden afgewenteld.

2.       Een belangrijk en groeiend deel van de hernieuwbare energie is intermittent (het aanbod wordt door de natuur bepaald) en vereist dus een aanzienlijke back-upcapaciteit, waarvoor echter de businesscase bijna per definitie zwakker is dan die van de initiële bronnen.

3.       Door het intermittent karakter van het hernieuwbare aanbod én doordat de subsidiesystemen uitschakelen van hernieuwbare capaciteit de facto tot non-optie maken, ontstaan er steeds meer problemen om het stroomnet te balanceren, met mede als gevolg regelmatige uitschieters in de prijsvorming op de stroommarkten.

Een groot deel van deze problemen zou wegvallen als er een kosteneffectieve en grootschalige technologie voor stroomopslag wordt ontwikkeld. Het is dus logisch dat de zoektocht naar grootschalige energieopslag welhaast te vergelijken valt met het zoeken naar de heilige graal in het energielandschap. Deze ‘graal' zou wel eens chemische conversie kunnen zijn.

De chemische conversie van energie, zoals van stroom in energiedragende gassen of vloeistoffen, is an sich niet iets nieuws. Zo is al sinds 1832 bekend hoe men stroom kan inzetten voor het splitsen van water in waterstof en zuurstof (elektrolyse); dit geldt ook voor het omzetten van waterstof in methaan door toevoeging van CO2 (Sabatier ontving hiervoor al in 1912 de Nobelprijs), of voor het splitsen van biomassa in syngassen of omgekeerd (Fischer-Tropsch, 1925) het produceren van vloeibare brandstof en (bio)methanol. In alle gevallen wordt de ene energievorm chemisch omgezet in de andere. Het grote voordeel van deze conversie is dat waar stroom niet grootschalig kan worden opgeslagen, dit wel mogelijk is voor gassen en vloeistoffen. Bovendien zijn de opslagkosten dan vaak erg gering gegeven de energiewaarde. Datzelfde geldt bovendien vaak voor het transport ervan.

Het is dus logisch dat er de laatste tijd veel wordt geschreven over chemische conversie richting gas of vloeistof, of, meer populair power-to-gas, met als hamvraag: wanneer kan dit uit? Een eerste logisch antwoord daarop is: nog niet. Immers, anders zou er wel massaal in geïnvesteerd worden. Dit antwoord is echter iets te simpel. We moeten onderscheid maken tussen een commerciële en een maatschappelijke kosten-batenafweging. Stel, een investering genereert winst buiten het investeringsproject zelf. Dan is het goed mogelijk dat deze investering commercieel niet interessant is, maar maatschappelijk wel netto rendement oplevert. Dan is er een argument voor de overheid om dit te ondersteunen, waar de commerciële sector dat niet kan.

“Opvallend is hoe weinig precies gerekend wordt aan de business case van power-to-gas door middel van transparant onderzoek”
Power-to-gas heeft hier kenmerken van, doordat de eigenaar van de chemische conversie-unit wellicht het rendement van het aanleverende wind- of zonnepark verbetert en dus de subsidiebehoefte vermindert, maar dat helaas zelf in de exploitatie niet zal merken. Ook is het denkbaar dat de chemische conversie voorkomt dat een dure elektriciteitskabel moet worden gelegd of duur stroomtransport geactiveerd, terwijl dankzij de conversie gebruik gemaakt kan worden van bijvoorbeeld bestaande gasleidingen met goedkoop transport. Ook is het denkbaar dat chemische conversie de kosten van back-up en netbalancering verlaagt en wilde prijsschommelingen voorkomt. Alle maatschappelijk positieve bijdragen, die helaas niet bij de unitmanager van de conversie-plant terechtkomen. Kortom: de positieve externaliteiten kunnen het verschil maken omtrent de wenselijkheid van power-to-gas.

Opvallend is hoe weinig precies gerekend wordt aan de business case van power-to-gas door middel van transparant onderzoek. Hierdoor hebben we een vrij slecht inzicht in de vraag hoe ver power-to-gas af zit van een gezonde businesscase. Recentelijk is  door de Rijksuniversiteit Groningen in samenwerking met Energy Valley een uitvoerige studie verricht naar de rentabiliteit van een 6 megawatt electrolyser onder een groot aantal verschillende omstandigheden. Voor alle gevallen is met behulp uitgebreide simulaties nagegaan wat de netto contante waarde is van een investering in een electrolyser en opslagcapaciteit (een versie van het rapport kan via mij per email worden verkregen). De resultaten zijn op uurbasis geanalyseerd. Let wel, in dit onderzoek zijn de externaliteiten niet in de beschouwing betrokken, zodat vermoedelijk sprake is van een sterke onderschatting van het maatschappelijk rendement ervan.

Wat bleek? Als de investeringskosten van de electrolyser, welke waren geschat op ongeveer honderd euro per kilowatt, met ongeveer een derde zouden dalen en daarnaast de opbrengst van waterstof - groene waterstof wel te verstaan - zou toenemen van ruwweg € 50 à 60 richting € 70 per megawattuur, dan ontstaat voor de Nederlandse casus al een positieve netto contante waarde voor de electrolyser. Het gaat om ongeveer een miljoen euro, bij een investering van ongeveer 7 miljoen. Daarbij is ervan uitgegaan dat de groene gassen uit de electrolyser primair worden aangewend in de chemie en de mobiliteit (al dan niet via certificaten). Wordt de complete berekening vervolgens herhaald voor de Duitse stroomprijzen, dan resulteert zelfs een positieve netto contante waarde van meer dan drie miljoen euro.

Uiteraard stellen wij deze berekeningen graag open voor discussie, vooral ook omdat er nog zo weinig concreet rekenwerk op dit terrein is verricht. Wat deze rekenexercitie suggereert, is dat we minder ver afzitten van een sluitende businesscase dan her en der wordt gesuggereerd.

Catrinus Jepma is hoogleraar Energie en Duurzaamheid aan de Rijksuniversiteit Groningen en wetenschappelijk directeur van het Energie Delta Gas Research programma (EDGaR) en van het EDIaal programma van het Energy Delta Institute