Op donderdag 22 april startte onze tweede reeks Energy Encounters met een sessie Industriële Decarbonisatie. Deze samenvatting leidt u door de belangrijkste bevindingen van de sessie. Interesse in een van de volgende sessies over de Bebouwde Omgeving en Renovatie (10 mei), Mobiliteit (27 mei) en Slimme Gebouwen en Districten (7 juni), schrijf u dan in via de evenementenpagina.

Energy Encounters banner

We starten de sessie met inspirerende woorden van de Waalse minister van Energie en Klimaat Philippe Henry. Hij wil specifieke steun bieden aan Waalse bedrijven om de energietransitie te realiseren.

Introductie EnergyVille

Pieter Lodewijks benadrukt dat de reductie van broeikasgassen in 2020 behoorlijk op schema lag, namelijk 24% lager dan in 1990. De doelstelling van -55% tegen 2030, zullen een ongelooflijke uitdaging zijn. In de industriële sector is een sterke emissiedaling pas te verwachten na 2030 tot 2050.

De huidige energie-infrastructuur is niet klaar om alle opties voor CO2-neutraliteit in de industriële sector te ondersteunen. - Pieter Lodewijks, EnergyVille/VITO

De energietransitie gaat samen met de energiesysteemintegratiestrategie van de Europese Commissie:

  1. Een meer circulair energiesysteem met energie-efficiëntie als kern,
  2. Elektrificatie waar mogelijk,
  3. Synthetische brandstoffen voor de moeilijk te verminderen toepassingen.

En een vierde optie, het opvangen en opslaan van koolstof, wordt toegevoegd.

In België is de CO2-uitstoot tussen 2000 en 2018 met 32% gedaald in de industriële sector als gevolg van een grote toename van de energie-efficiëntie en economische redenen. Er moet niet alleen rekening worden gehouden met energiegerelateerde emissies, maar ook met proces-emissies, zoals de cokes (soort steenkool) die worden gebruikt om ijzer te verminderen.

Onlangs berekende het Federaal Planbureau dat er minstens een verdubbeling van de directe elektriciteitsvraag nodig zal zijn. In een sterk geïndustrialiseerde regio als België, Nederland en Duitsland zullen we geconfronteerd worden met een te laag lokaal poteontieel voor hernieuwbare elektriciteitsopwekking in vergelijking met de vraag naar elektrische energie, dus we zullen zowel elektriciteit als e-moleculen op grote schaal moeten importeren.

Er worden twee voorbeelden gegeven van industriële koolstofneutraliteit.

1. In België produceren we bijna 1 Mton Ammoniak per jaar, traditioneel door fossiel methaan (CH4) met stoom te kraken tot waterstof (H2) en dit te gebruiken om ammoniak (NH3) te maken volgens het Haber-Bosch-proces. De ammoniakgerelateerde aardgasvraag bedraagt ​​8% van het industrieel aardgasverbruik in België.
Verschillende oplossingen om de uitstoot van ammoniakproductie te verminderen werden onderzocht door EnergyVille - VITO en partners uit Nederland (TNO) en Duitsland (Dechema, DVGW):

  • Zogenaamde ‘Blauwe waterstof’, hetzelfde proces waarbij de CO2 wordt afgevangen en opgeslagen,
  • Pyrolyse, waarbij waterstof wordt geproduceerd uit methaan, maar roet in vaste vorm als reststof in plaats van CO2,
  • Groene waterstof, waarbij de waterstof wordt geproduceerd met elektrolyse, waarbij water (H2O) wordt gesplitst in waterstof en zuurstof.

De studie toonde aan dat de huidige energie-infrastructuur niet klaar is voor alle opties op de verschillende bedrijventerreinen, en dat de behoefte aan infrastructuur sterk kan verschillen naargelang de gekozen oplossingen.

2. België produceert ongeveer 5% van het staal in de EU, met een zeer grote fabriek van Arcelor Mittal in Gent. Groene waterstof kan de koolstofneutraliteit van het staalproductieproces in Europa verbeteren, maar er is 37-60 GW aan elektrolyse-apparatuur nodig als dit alleen met groene waterstof moet worden bereikt. Op dit moment zijn we nog ver van deze schaal verwijderd om groene waterstof te produceren.

Keynote-presentatie: John Cockerill

Jean Jouet benadrukt dat de beschikbare technologieën voor het decarboniseren van de industrie momenteel onvoldoende zijn en dat de maturiteit vandaag niet hoog genoeg is: de technologieën liggen met andere woorden nog niet klaar in de schuif.

Hij voegt ook een belangrijke opmerking toe: de industrie kan als zodanig niet koolstofarm worden, omdat koolstof leven is en wordt gebruikt in verschillende industriële producten: de term ‘koolstofneutraliteit’ krijgt dus  de voorkeur.

De heer Jouet is het eens met de technologische volgorde van het bereiken van koolstofneutraliteit zoals gepresenteerd tijdens de inleiding. Energie-efficiëntie eerst, elektrificatie indien mogelijk, brandstof als elektrificatie geen optie is. Voor het bereiken van hoge temperatuurwarmte in bepaalde industriële processen is elektrificatie echter niet eenvoudig: hoe lager de temperatuur, hoe gemakkelijker elektrificatie. Een voldoende hoge CO2-prijs is nodig.

Enkele technische cases aan de vraag- en productiekant worden gegeven:

  • Het Siderwin-project (https://www.siderwin-spire.eu/) onderzoekt emissievrije staalproductie met electrowinning.
  • Waterstof kan een schoon alternatief zijn voor het leveren van warmte op hoge temperatuur wanneer elektrificatie niet mogelijk is. Een groot voordeel van waterstof is dat het geleidelijk methaan kan vervangen door het te mengen, of oven per oven of brander per brander kan vervangen.
  • Voor staal is directe reductie van ijzer met waterstof mogelijk, maar de belangrijkste uitdaging is de beschikbaarheid van waterstof.

Cockerill werkt aan elektrolyse-technologieën. Om het doel van een 1 GW elektrolyser te bereiken, dat de mogelijkheden van de huidige technologieën te boven gaat, voorziet Cockerill dat het bereik van de 5 MW elektrolyse-installatie vandaag zal toenemen tot 20-25 MW. Nogmaals, dit vereist een behoorlijk hoog elektrisch vermogen.

Het voorbeeld van kalk wordt getoond, waarbij de CO2-uitstoot van het kalksteenproces zelf onvermijdelijk is. Een mogelijkheid is om gebruik te maken van oxyverbranding wat een zuivere stroom CO2 oplevert. Door dit te combineren met waterstof kan e-methaan worden geproduceerd (cfr. Het Columbus-project). Directe opvang van CO2 uit de lucht wordt ook in enkele projecten wereldwijd onderzocht.

Cockerill voorziet de komende jaren een toename van het aantal elektrolyse-installaties van 5 MW naar 20-25 MW. Een staalfabriek met directe waterstofreductie heeft elektrolyse nodig op GW-schaal - Jean Jouet, Cockerill

Biomassa zal naar verwachting slechts een beperkte rol spelen voor de industriële sectoren, vanwege de beperkte beschikbaarheid en conflicten met hulpbronnen (biobrandstoffen vs. biopolymeren).

Energie-efficiëntie is de meest efficiënte oplossing, maar het is niet gemakkelijk omdat er een probleem is met de financiering van deze oplossing. Afvalwarmteterugwinning is mogelijk, maar de investering is vaak niet commercieel haalbaar.

Al met al is het verminderen van CO2 in de industrie een uitdaging omdat de CAPEX-investeringen erg hoog zijn en er verschillende scenario's mogelijk zijn. Elektrificatie zal een grote rol spelen, waterstof zal een belangrijke hefboom zijn, inclusief power-to-X-technologieën zoals e-methaan, en CO2-opvang zal een sleutelcomponent zijn voor de overgangsperiode om het probleem van onvermijdelijke CO2-uitstoot op te lossen.

Introductie sprekers

Paul de Bruycker (Indaver), biedt recyclage en oplossingen voor verschillende soorten afvalstromen. Ze willen recyclage maximaliseren, risico's minimaliseren en duurzaamheid maximaliseren, zowel vanuit financieel als energetisch oogpunt. Een reductie van 55% tegen 2030 is mogelijk voor de sector, waardoor de energie-efficiëntie en terugwinningspercentages toenemen. Na 2030 zijn we verplicht om CO2-opvang te voorzien, waardoor de sector CO2-negatief kan worden.

‘’ Door het koolstof op te vangen en op te slaan, kunnen afvalverbrandingsinstallaties koolstofnegatief worden’’  - Paul de Bruycker, Indaver

Jan Goossens (Aquafin) is verantwoordelijk voor het zuiveren van afvalwater zodat het kan worden teruggegeven aan de natuur. Een belangrijke tweede taak is het uitbreiden van de rioolinfrastructuur, aangezien nog 1 miljoen inwoners in Vlaanderen niet aangesloten zijn op het rioolstelsel. Naast die core business startte Aquafin als energieleverancier met het leveren van groene stroom aan het net en dit jaar ook met de productie van biomethaan. Aquafin zal een biomassaverbrandingsinstallatie bouwen en 40 bar stoom produceren voor Arcelor Mittal, waardoor de actieradius wordt vergroot.

’De thermische energie van rioolwaterl kan een nieuwe en belangrijke energiebron zijn’ - Jan Goossens, Aquafin

Bob van Schoor (Thermische power unit, ENGIE). ENGIE focust sterk op:

In België zullen we niet genoeg hernieuwbare energie hebben, naast lokale hernieuwbare opwekking moeten we ook kijken naar de import van moleculen’ - Bob Vanschoor, Engie

Zelfs na het maximaliseren van warmtekrachtkoppeling en het valoriseren van afvalwarmte, zullen we in België niet genoeg hernieuwbare energiebronnen hebben. E-moleculen zijn nodig, en we moeten naast lokale duurzame opwekking ook import overwegen.

Jacques Beuckelaers (General Manager industrieel platform Total), vertegenwoordigt een grote raffinaderij en twee petrochemische fabrieken van ruwe olie tot hoogwaardige producten en brandstoffen. Lampiris, de 100% groene stroomleverancier, is 100% Total. Total transformeert momenteel van het traditionele bedrijf naar een multi-energiebedrijf dat in 2050 klimaatneutraal wordt:

  • Hernieuwbare elektriciteit, 7 tot 10 GW wereldwijd, in 2025 35 GW wereldwijd, voornamelijk zonne-energie en offshore wind.
  • Leider in hernieuwbare brandstoffen, waarbij een fossiele raffinaderij in Marseille wordt omgevormd tot een biodieselraffinaderij.
  • De Total-raffinaderij in Antwerpen streeft naar een reductie van de uitstoot van broeikasgassen van -55% tegen 2030. Dit zal gebeuren door energie-efficiëntiemaatregelen (-5%), elektrificatie (-10%) en de resterende 30-35% door emissiereducties en opvang en opslag van CO2 (CCS). De business case voor CCS is echter moeilijk, en de business case voor CO2-opvang en -gebruik (CCU) nog moeilijker.

Carl De Maré (Arcelor Mittal) is het ermee eens dat de schaalvergroting inderdaad een enorm uitdaging is: elektrolyzers van vandaag bevinden zich in het bereik van 5 MW-stack, we hebben 5 GW nodig in de staalsector. Betaalbaarheid wordt zelden gehoord in de discussie over koolstofneutraliteit: wat zijn de kosten voor CO2-reductie van de verschillende benaderingen? We beginnen bovendien vaak met de meest luxueuze oplossing eerst, in plaats van de meest economische. De focus ligt bijvoorbeeld te veel op elektrolyzers, wat een van de duurste manieren is om emissies te verminderen. Arcelor Mittal werkt aan verschillende innovaties, zoals de elektrificatie van staalproductie en waterstof, en het Steelanol-project.

Als samenleving moeten we afval, zoals plastic afval en huishoudelijk afval, weer omzetten in moleculen die als grondstof in de industrie kunnen worden gebruikt.

De staalsector, de chemie- en afvalsector zullen moeten samenwerken in sectoroverschrijdende benaderingen, wat een uitdaging is.

Paneldebat en vragen uit het publiek

Wat zijn de geografische grenzen om industriële restwarmte te valoriseren?

In de Antwerpse haven is het restwarmtesysteem al behoorlijk geïntegreerd, maar er zijn niet veel voorbeelden van industriële restwarmte gekoppeld aan residentiële stadsverwarming in België. De kosten van het transport van afvalwarmte kunnen hoog zijn omdat fabrieken vaak niet in de buurt liggen van de bebouwde omgeving, waar de vraag is, of in de buurt zijvan andere fabrieken.

Indaver baat een hogedrukstoomnetwerk van 2,5 km uit waarbij warmte met een lagere temperatuur over grotere afstanden kan worden getransporteerd. Voor de werking zou het netwerk gescheiden moeten worden van de warmteleveranciers, om een ​​open access systeem te creëren dat eigendom is van een partnerschap. Indaver financiert Ecluse als aandeelhouder, dat de intentie heeft om een ​​open netwerk te worden om het risico voor afnemers, warmteleveranciers of aandeelhouders te beperken. Flexibiliteit zal de sleutel zijn en de markten zullen volatieler worden.

Een warmtenet tussen industriële bedrijven heeft nood aan back-upoplossingen. Voor industriële afvalgassen zijn er gevallen waarin de energie wordt getransporteerd door een derde partij en gedistribueerd naar consumenten. Sommige industrieën kunnen restwarmte van staalfabrieken gebruiken. Door de industrie dicht bij de staalfabrieken te brengen, kan dit proces worden vergemakkelijkt.

Warmtenettten naar residentiële verbruikers is niet evident voor een staalbedrijf, aangezien de vraag naar lage temperaturen is en er alleen vraag is in de winter, dus dit lijkt geen langetermijnoplossing voor Arcelor Mittal.

In deze discussie is landgebruik ook een probleem. We kunnen een grote elektrolyserfabriek bouwen die hectares in beslag neemt, of we kunnen beter rekening houden met het soort nieuwe industriële activiteiten die we dicht bij elkaar bouwen.

In België zal er nooit genoeg elektriciteit zijn, heeft waterstofproductie dan überhaupt zin?

We moeten beter berekenen wat het potentieel is van hernieuwbare energieproductie, we gaan daarbij duidelijk tot het uiterste.

Voor moeilijk te decarboniseren toepassingen kunnen ter plaatse e-moleculen geproduceerd worden. Deze worden echter aangedreven door groene waterstof en dus zal een volledige uitrol in onze regio niet plaatsvinden. De waterstofimportcoalitie onderzocht de mogelijkheden om waterstof naar België te brengen, b.v. methanol, e-methaan, ammoniak. Het voordeel van e-methaan (fossielvrij methaan geproduceerd met groene waterstof) is dat de infrastructuur voor transport er al is.

Het kan een soortgelijk verhaal zijn als bij ruwe olie, die ook al decennia lang naar België wordt geïmporteerd.

Hoe zit het met H2 geïnjecteerd in gaspijpleidingen? Zijn de leidingen geschikt voor het transport van waterstof-aardgasmixen?

Dat werd getest in Ierland. Daar was het mogelijk om tot 7% ​​te gaan, maar niet meer (afhankelijk van de lokale omstandigheden). We kunnen de leidingen hergebruiken, maar branders en compressoren zijn de beperkende factoren en niet het staalmateriaal als zodanig. Nieuwe leidingen kunnen interessanter zijn omdat de diameter van de leidingen efficiënter zijn. In ieder geval moet een goede maatevaluatie voor transportcapaciteit worden uitgevoerd.

Nieuwe waterstofleidingen zijn mogelijk, Air Liquide exploiteert al een groot waterstofnetwerk in België.

Het combineren van waterstof en CO2 om methaan te produceren kan een oplossing zijn, dan kan het bestaande netwerk zonder aanpassing gebruikt worden.

Is de afhankelijkheid van geïmporteerde energie een probleem, hoe zit het met internationale samenwerkingen / concurrentie?

In Nederland hebben ze contracten die de industrie ondersteunen om meer risico's te nemen om dingen mogelijk te maken. In België bestaat zoiets niet. Ik wil jobs creëren in Antwerpen, niet in Rotterdam - Jacques Beuckelaers, Total

Financiële steun is nodig voor de early adopters en niet alleen voor de innovators - Jean Jouet, Cockerill

We zouden een gelijk speelveld moeten hebben, en dit is een boodschap voor politici, bijv. Total Antwerp concurreert met bedrijven in Nederland. In Nederland hebben ze contracten die de industrie ondersteunen om meer risico's te nemen om dingen mogelijk te maken. In België bestaat zoiets niet. Zo houdt de evaluatie voor een project ingediend in het kader van het EU-innovatiefonds ook rekening met de vraag of de Belgische overheid de innovatie ondersteunt. Aangezien België geen lokale steun gaf, concludeert de EU dat de businesscase niet interessant genoeg was. Er moet een gelijk speelveld komen met meer innovatiesteun vanuit de overheid.

Het merendeel van de projecten zit een "first adopter" -situatie, misschien is dat niet per se innovatie, maar het is nog steeds een risico. Ondersteuning is niet alleen nodig voor innovatie, maar ook voor early adopters.

De unieke infrastructuur die in onze havens aanwezig is, geeft ons bovendien bijkomende voordelen: de infrastructuur om aardgas naar andere industrieterreinen zoals het Ruhrgebiet enz. te transporteren, verlaagt de gaskosten in België. Dit schaalvoordeel is ook hier een voordeel voor de planten.

CO2-tax

Total is voorstander van een CO2-belasting - Jacques Beuckelaers, Total

Voor de staalsector is het een zeer sterke hindernis dat goedkoop Chinees staal geïmporteerd kan worden dat niet onderworpen is aan een CO2-heffing. Een dergelijke belasting aan de grens zal echter moeilijk te implementeren zijn - Carl Demare, Arcelor Mittal

In het algemeen is het panel voorstander van een CO2-tax, maar het is moeilijk om de juiste niveaus in te schatten. Deze moet echter op de juiste manier worden toegepast. Dit betekent dat alle regelgeving (ook ten gunste van CO2-belasting) coherent moet zijn. Bovendien hebben we een productgerelateerde belasting nodig in plaats van een productiegerelateerde belasting. Voor de staalsector is staal bijvoorbeeld een wereldwijd verhandeld product en het is een hindernis dat het heel gemakkelijk is om goedkoop staal te kopen en te importeren uit regio's zonder koolstofcorrectiemechanisme.

Hoe dan ook, de koolstofbelasting aan de grens zal moeilijk te implementeren zijn, er zullen veel beperkingen zijn op de internationale handel. Het is echter essentieel om onze Europese sectoren niet in gevaar te brengen.

Het verband tussen water en energie

Aquafin onderzoekt biologische gistingsprocessen die methaan en waterstof produceren. De economische levensvatbaarheid van dergelijke processen is nog steeds vrij laag. Ook thermische energie uit afvalwater kan gebruikt worden. Dit heeft een zeer lage temperatuur, maar wordt wel geleidelijkaan gebruikt om afvalwarmte terug te winnen voor stadsverwarming van huizen. Biomassa voor het afvalwaterproces kan hoogwaardige energie produceren om 40 bar stoom uit afvalwater te produceren. Biobased oplossingen kunnen dus zeker nieuwe mogelijkheden toevoegen aan het bestaand portfolio van technologieën.

Welke invloed heeft de circulaire economie op de energievraag?

We zullen moeten investeren in een hoogwaardige recyclagesector, waarbij we niet afhankelijk zijn van het exporteren van afval. Uiteindelijk zal de circulaire economie de energie- en materiaalefficiëntie verhogen, maar ze heeft ook energie nodig, afhankelijk van de beschikbaarheid van overvloedige fossielvrije energie.

In 2030 moet 30% van de polymeren van Total worden gerecycleerd. Een zuivere materiaalstroom kan mechanisch worden gerecycleerd, waardoor er minder energie nodig is. Vervuilde afvalstromen die plastic bronnen bevatten, hebben chemische recyclage nodig, waarvoor ongeveer evenveel energie nodig is als het produceren van grondstoffen.

Conclusies

  1. Vooral warmtenetten op hoge temperatuur vormen een uitdaging wat betreft afstand. De eigendomsrechten van het net moeten in detail worden bestudeerd. Ook de combinatie van industriële restwarmte met de warmtevraag in woningen vormt een uitdaging om een ​​constant aanbod te matchen met een vraag die alleen in de winter plaatsvindt.
  2. België zal op haar grondgebied niet voldoende capaciteit hebben om groene waterstof / brandstoffen te produceren. Ze moeten geïmporteerd worden, zoals we dat al jaren doen voor fossiele brandstoffen. De businesscase moet er zijn.
  3. In het algemeen zou de aanpassing van infrastructuur (pijpleidingen) voor hernieuwbare moleculen niet het grootste probleem moeten zijn, hoewel de dimensionering enige aandacht vraagt. Als door doorbraken moleculen als e-methaan kunnen worden getransporteerd, zouden sommige aanpassingen niet nodig zijn.
  4. Het Belgische regelgevend kader en de ondersteuning moeten zo worden ontwikkeld dat er een reëel gelijk speelveld is, zeker voor transnationale investeringen zoals pijpleidingen. De steun moet niet alleen gericht zijn op innovatie, maar ook op early movers.
  5. CO2-belastingen en ETS moeten worden toegepast in een passende context die de wereldwijde productefficiëntie stimuleert. In deze context zal de circulaire economie deze efficiëntie vergroten, maar tegelijkertijd ook goedkope, betrouwbare en groene energie nodig hebben.

 Met de steun van:

industrie partnerschap

eneco_logo  ENGIE Energy Encounters