E-fuels maken van afgevangen CO2: hoeveel kost dat?

Vandaag al volop inzetten op e-fuels op basis van afgevangen CO2? Of is het in de huidige situatie slimmer om de door fossiele brandstoffen veroorzaakte uitstoot te ‘compenseren’ door de afvang en ondergrondse opslag van CO2, en het daar voorlopig bij te laten? Dat zijn vragen die tot verhitte discussies leiden. Hoog tijd dus voor een objectieve, op feiten gebaseerde vergelijking. Als initiatiefnemer en aanjager van samenwerkingsverband VoltaChem zag TNO daarin een rol voor zich weggelegd. En dat leidde tot de doorberekening van verschillende mogelijkheden.

E-fuels van CO2 de toekomst voor zwaar transport

Benieuwd naar het rapport?

Download hier (pdf, 321 kB)

Afgevangen CO2 gebruiken als duurzame brandstof voor zwaar transport

‘De afvang van CO2 bij fossiele puntbronnen, zoals een kolencentrale of een staalfabriek, zorgt er niet alleen voor dat er minder van dit broeikasgas in de atmosfeer terechtkomt, maar die afgevangen CO2 leent zich ook goed om er e-fuels van te maken’, begint Karin van Kranenburg haar uitleg.

Als senior consultant bij TNO Vector richt zij zich op strategische vraagstukken op het gebied van innovatie. Zij houdt zich daarbij in het bijzonder bezig met de transitie naar duurzame waterstof, brandstoffen en chemie. En zij benadrukt dat e-fuels naar verwachting een sleutelrol gaan spelen bij het verduurzamen van zwaar transport voor langere afstanden, zoals vliegtuigen, internationaal vrachtverkeer en zeeschepen.

Afgevangen fossiele CO2 gebruiken om daar brandstoffen van te maken: daar is zeker niet iedereen enthousiast over. Want houd je op die manier de huidige op fossiele brandstoffen gebaseerde systemen niet onnodig lang in stand?

‘Het afvangen van fossiele CO2 is inderdaad een gevoelig punt’, weet Van Kranenburg. ‘Want voor bedrijven kan het heel verleidelijk zijn om afgevangen CO2 ondergronds op te slaan of te gebruiken bij de productie van e-fuels en verder niet te werken aan duurzame oplossingen voor een fossielvrije toekomst.’

Verschillende scenario's voor e-fuels voor zwaar transport

’Als je wind- en zonne-energie gebruikt voor de aandrijving van elektrische auto’s kun je vandaag de dag een veel grotere CO2-reductie bewerkstellingen dan wanneer je die elektriciteit inzet voor het maken van groene waterstof en die vervolgens gebruikt voor de productie van e-fuels’, geeft Van Kranenburg aan. ‘Daarbij is het maken van e-fuels heel erg duur. Duurder ook dan biobrandstoffen.

Maar als je naar de langere termijn kijkt, zie je dat er naar verwachting wel biomassa voorhanden is om een deel van het zware transport voor de lange afstand te verduurzamen, maar niet alles. En omdat batterijen zwaar zijn en een beperkte capaciteit en beperkt vermogen hebben, is elektrificatie geen optie voor dat type transport, en al helemaal niet in het geval van zeevaart en luchtvaart.

Zoals het er nu naar uitziet, wordt de inzet van e-fuels in de toekomst dus een noodzakelijke optie. Dat was althans onze aanname. En door verschillende mogelijkheden uit te werken, waarbij we zowel situaties met fossiele brandstoffen als met e-fuels naast elkaar hebben gezet, kunnen we nu verschillende scenario’s op belangrijke punten met elkaar vergelijken.’

Objectieve, eerlijke vergelijkingen

Het kiezen van de door te rekenen scenario’s was nog niet zo makkelijk. Van Kranenburg: ‘In het begin hadden we wel elf verschillende configuraties. Dat waren er te veel, dus hebben we dat aantal teruggebracht naar vijf.

Vervolgens was het nog een uitdaging om de vergelijkingen op een objectieve, eerlijke manier te doen. Daarbij hebben verschillende experts vanuit TNO meegedacht. Zo kregen we advies van een collega die weet welke kosten er komen kijken bij het maken van moleculen in de chemische industrie. En het was bijvoorbeeld heel prettig om een collega te kunnen raadplegen die veel weet over het afvangen en ondergronds opslaan van CO2 en een collega die zich heeft gespecialiseerd in de verduurzaming van de transportsector. Er waren intern veel discussies nodig. Niet alleen om te bepalen wat de belangrijkste mogelijkheden zijn, maar ook om het eens te worden over wat we precies in de configuraties zouden moeten meenemen en waarom.’

CO2-uitstoot van een vliegtuig: 5 configuraties

In alle doorgerekende configuraties is gekeken naar een vliegtuig dat één gigajoule aan kerosine verbrandt. Voor het produceren van die kerosine is 0,09 ton aan CO2 nodig. Dat (1 GJ en 0,09 tCO2) zijn dan ook de uitgangswaarden. Daarnaast is er een fossiele puntbron aanwezig, die 0,09 tCO2 uitstoot. Daarbij gaat het om de volgende vijf configuraties:

1. Vliegen met fossiele kerosine, waarbij de vrijgekomen CO2 in de atmosfeer terechtkomt.
2. Vliegen met fossiele kerosine, waarbij de vrijkomende CO2 bij de puntbron wordt afgevangen en vervolgens ondergronds wordt opgeslagen (CSS).
3. Vliegen met e-kerosine die gemaakt is van CO2 die bij de puntbron is afgevangen (CCU).
4. Vliegen met fossiele kerosine, waarbij de CO2 die daarbij in de atmosfeer belandt, wordt gecompenseerd door Direct Air Capture (DAC), een technologie waarmee CO2 uit de atmosfeer wordt gehaald en vervolgens ondergronds wordt opgeslagen.
5. Vliegen met e-kerosine die gemaakt is van CO2 uit de atmosfeer (DAC) en waarbij de vrijkomende CO2 in de atmosfeer wordt uitgestoten.

E-fuels van afgevangen CO2 bij puntbron is beste tijdelijke oplossing?

‘Zoals verwacht, is het scenario waarbij er bij de productie van e-fuels CO2 uit de atmosfeer wordt gebruikt (DAC) de meest duurzame optie. Configuratie vijf dus’, vat Van Kranenburg de vergelijking kort samen. ‘Maar die technologie is nog zo kostbaar dat het pas interessant wordt bij een ETS-prijs van meer dan 700 euro per ton CO2.

Ter vergelijking: de ETS-prijs ligt momenteel zo rond de 80 euro per ton. Daarbij is het op dit moment niet logisch om CO2 grootschalig uit de atmosfeer te halen omdat er nog veel fossiele puntbronnen bestaan waar CO2 rechtstreeks afgevangen kan worden.

Door die CO2 af te vangen, kan al op korte termijn een aanzienlijk reductie van de CO2-uitstoot worden gerealiseerd. Maar we willen natuurlijk wel van die fossiele puntbronnen af, wat betekent dat configuratie 3 een tijdelijke oplossing moet zijn. En dat is ook precies het doel van nieuwe regelgeving vanuit de EU, die bepaalt dat e-fuels waarbij gebruik wordt gemaakt van CCU tot 2040 als RFNBO, Renewable Fuels of Non-Biological Origin, worden aangemerkt.’

‘Goed nieuws’, vindt Van Kranenburg. ‘Die nieuwe regelgeving zorgt er namelijk voor dat e-fuels ook op de kortere termijn interessanter worden. En dat zonder een prikkel voor verdergaande verduurzaming weg te nemen, want na 2040 wordt van bovenstaande opties alleen nog optie 5 (DAC) als RFNBO aangemerkt. En als het goed is, heeft de onlangs geïntroduceerde EU-regelgeving dan al tot een levensvatbare e-fuels-markt geleid.’

Discussie over duurzaamheid e-fuels nu met onderbouwde cijfers

De specialisten van TNO Vector zijn heel goed in het maken van kostenanalyses en het duidelijk voor het voetlicht brengen van een totaalplaatje, waarbij ze dan ook meteen de gevolgen van bestaande en mogelijk nieuwe regelgeving meenemen.

‘Belangrijk, want voor verduurzaming is regelgeving toch vaak de belangrijkste drijfveer’, benadrukt Van Kranenburg. ‘De nieuwe EU-regelgeving voor e-fuels is daar een goed voorbeeld van. Ondertussen blijven we de ontwikkelingen uiteraard goed in de gaten houden. Daarbij is het heel belangrijk dat we discussies over e-fuels en de afvang van CO2 nu met goed onderbouwde cijfers kunnen voeren.’