TKI Energie en Industrie presenteerde in oktober 2021 de Routekaart elektrificatie industrie. De organisatie riep hiermee het kabinet, de elektriciteitssector, de industrie en netbeheerders op om meer werk te maken van de elektrificatie van de Nederlandse industrie. De routekaart heeft berekend wat er voor de industrie nodig is om in 2050 netto nul CO2-uitstoot te hebben en geeft diverse opties om dat doel te bereiken. Daarnaast geeft de routekaart concrete tips en handvatten, voor zowel overheid als bedrijfsleven, om mee aan de slag te gaan.
Verbranding
Elektrificatie is volgens TKI Energie en Industrie een van de opties om de industrie te verduurzamen. Andere opties zijn het afvangen en opslaan van CO2 (CCS) of aardgas vervangen door biobrandstoffen. Het nadeel hiervan is dat er nog steeds sprake is van verbranding. Bij elektrificatie is verbranding niet langer nodig op het moment dat er voldoende schone energie voorradig is. Naast deze opties is er ook nog een belangrijke rol weggelegd voor nog een optie: waterstof.
Waterstof en directe elektrificatie
Rob Kreiter is directeur TKI Energie en Industrie bij Topsector Energie. Hij legt de rol van waterstof in elektrificatie uit. “Waterstof is eigenlijk een indirecte vorm van elektrificatie. In onze routekaart hebben we twee beelden uitgewerkt: Het eerste beeld is: wat is er technisch nodig om de industrie maximaal te verduurzamen met waterstof? Het tweede is: wat moet er allemaal gebeuren wanneer je maximaal inzet op directe elektrificatie? Dat zijn twee extremen, maar onder de streep is de elektriciteitsvraag grosso modo voor beide hetzelfde.”
Buffer
Hoe dan ook zal waterstof volgens Kreiter een grote rol gaan spelen. “Uiteindelijk zul je toch een combinatie nodig hebben van directe elektrificatie en waterstof. Dat komt doordat er altijd processen zullen blijven die leunen op verbrandingsprocessen. Het bakken van stenen bijvoorbeeld. In die processen kun je waterstof inzetten.” Een andere reden dat waterstof onmisbaar is, is dat het aanbod van zon en wind niet constant is. “Het is dus altijd nodig om een buffer te hebben. Dat kan ook in de vorm van waterstof.” Er zijn eigenlijk twee opties. Alles zo veel mogelijk direct elektrificeren en opslag van elektriciteit in een waterstofbuffer. Of: eerst elektriciteit omzetten naar waterstof en vervolgens de energie in die vorm gebruiken. Dat opslaan van energie leidt wel tot inefficiëntie in het systeem. Bij de ene variant verlies je energie bij het bufferen, bij de andere variant is er verlies van energie bij de omzetten naar waterstof. “Bij conversie van elektriciteit naar waterstof verlies je een deel van die elektriciteit. Er gaat zo’n 30 tot 35 procent verloren. Maar de verliezen zijn voor beide systemen hetzelfde. Of je nu voor directe elektrificatie elektriciteit moet opslaan of dat je het eerst omzet naar waterstof en als waterstof gebruikt.”
Infrastructuur
In de routekaart wordt ook uitgebreid gekeken naar de infrastructuur die nodig is voor elektrificatie. “Er zijn twee totaal verschillende beelden”, zegt Kreiter. “De infrastructuur voor waterstof kan het snelst op voldoende schaal worden aangelegd, maar dit is niet voor alle processen een efficiënte oplossing. Wat nu grofweg haalbaar is, is het vervangen van brandstof, dus aardgas door waterstof. Dat is relatief gemakkelijk te implementeren, behalve op die plekken in de industrie waar stoom nodig is. Dat zijn bijvoorbeeld processen in de voedingsindustrie, de papierindustrie of de chemie. Maar stoomsystemen kun je weer makkelijk voeden met elektriciteit. Je kunt dan denken aan elektrische boilers, warmtepompen of waterstofboilers, waarvan warmtepompen wel het efficiëntst zijn.” Concrete voorbeelden van dit soort vormen van directe elektrificatie zijn elektrische naftakrakers in de plasticindustrie en e-boilers of warmtepompen in de papier- en levensmiddelenindustrie.
Uitgangspunt: huidige energievraag
Voor de routekaart is gekeken naar de huidige energievraag. Daarbij is wel uitgegaan van een generieke efficiëntieverbetering en de aanname dat de raffinagecapaciteit afneemt. Kreiter: “De routekaart beantwoordt de vraag: wat moet je bij de huidige energievraag doen om op tijd je doelen te halen als je volledig wilt overgaan op elektriciteit? Welke infrastructuur heb je dan op welke plek nodig? We hebben dat onderzocht op industrieclusterniveau. Daarbij hebben we niet gekeken naar midden- en laagspanning waar de congestieproblematiek speelt. Maar ook bij hoogspanning zijn er beperkingen in transportcapaciteit. In Rotterdam-Moerdijk, Zeeland en bij Chemelot in Limburg zullen forse verzwaringen van het net nodig zijn.”
“Doe je datzelfde met waterstof, dan heb je die beperking in transportcapaciteit minder. Maar dan moet er wel een waterstofbackbone liggen.” Dat is een netwerk van (deels) bestaande gasleidingen die de vijf grote industrieclusters met elkaar verbindt. “Als je zo’n waterstofnetwerk gaat bouwen, loop je dus tegen minder beperkingen in capaciteit aan. De industrieclusters maken plannen voor de infrastructuur voor elektriciteit en waterstof in samenspraak met het ministerie van Economische Zaken.”
Ondergrens
Heel concreet moet er in totaal minimaal voor 80 terawattuur worden geëlektrificeerd. Kreiter: “Die ondergrens van 80 terawattuur is ingegeven door wat we verwachten van andere opties, zoals CCS en biobrandstoffen. En wat we nog acceptabel vinden aan de alternatieven. Zo was er vanuit het klimaatakkoord ook 7 megaton aan CCS meegenomen, en wordt inmiddels zo’n 9-10 megaton aan CCS verwacht (Klimaatnota 2022, red.). Met de beperkingen van de andere opties kom je uit op 80 terawattuur die hoe dan ook nodig is om tot klimaatneutraliteit te komen. Het is technisch mogelijk om dat in 2030 al te halen. In 2050 is het noodzakelijk. Je moet dus hoe dan ook inzetten op infrastructuur voor 80 terawattuur, omdat je nu al weet dat dat in de toekomst nodig is.”
Actiepunten
“Een van de dingen die we beogen met de routekaart is opschrijven wat er nódig is. En, ingewikkelder maar nog belangrijker: wat zijn de randvoorwaarden om het te laten slagen? Wat is een rol voor de overheid, welke rol spelen bedrijven zelf? In de routekaart staat een lijst met heel concrete actiepunten. Wat we in ieder geval nodig hebben is een richtinggevend beleidsdoel. Net zoals dat eerder is opgesteld bij wind op zee. De overheid moet zo’n doel stellen. Bijvoorbeeld 80 terawattuur elektrificatie in een bepaald jaartal of minimaal 30 terawattuur elektrificatie in 2030.”
“Als zo’n doel er eenmaal is, geeft dat het ministerie van Economische Zaken ook iets in handen om beleid uit te gaan werken. Met beleid kun je toewerken naar bijvoorbeeld een tendersystematiek. Dat geeft de bedrijven meer richting. Veel bedrijven zien zelf ook wel dat elektrificatie noodzakelijk is. Ze zullen dus uiteindelijk hoe dan ook wel bij elektrificatie uitkomen. Het liefst willen ze die stap in één keer maken, zodat ze eenmalig een grote investering doen, maar dat is wel risicovol. Duidelijk en richtinggevend beleid zou de bedrijven helpen bij hun beslissingen.”
Dit artikel verscheen ook op Change.inc.