Select Page

Heel recent werd het ontwerp voor het klimaatakkoord gepresenteerd aan het kabinet en heeft veel ophef veroorzaakt. Het zou ineffectief en onvoldoende zijn. Ik heb het rapport (met verbazing) gelezen en de voorstellen zijn grotesk en toch vrijblijvend, maar wat mij het meest opviel was het geforceerde anti-karakter, met name antifossiele brandstoffen. Voor de grote energietransitie moet aardgas een van de eerste slachtoffers worden, aangezien men zo snel mogelijk van fossiele brandstoffen af wil. Ik denk dat dat het kind met het waswater weggooien is.

Disclaimer

Laat ik vooropstellen dat ik geen verstand heb van beleid maken en weinig geschikt ben voor polderen. Ik geloof onmiddellijk dat het specifieke vaardigheden vereist, die leiden tot de noodzakelijke compromissen. Ik kan ook echt bewondering hebben voor het gegeven dat het minuscule Nederland een G20 positie heeft, zonder noemenswaardige grondstoffen of een grote interne markt. Ik voel mij comfortabel binnen mijn beperkingen en mijn insteek is technisch oplossingsgericht, omdat ik mij al jaren verdiep in de materie, een natuurwetenschappelijke achtergrond heb, investeer in dit soort oplossingen en regelmatig in en onder voertuigen en apparaten te vinden ben. Ik heb ook flinke ervaring met zonnepanelen van alle soorten (poly tot amorfe) en ben aanzienlijk minder optimistisch over de opbrengst (in Nederland). Vanuit dat (micro)perspectief zie ik aardgas eerder als een oplossing voor de energietransitie dan als een obstakel dat meteen geëlimineerd dient te worden.

Het elektriciteitsprobleem

Het aantal elektrische apparaten neemt explosief toe en ik weet zeker dat er een complot is onder sadisten die zich voeden met de frustratie van gebruikers door regelmatig nieuwe type aansluitingen op de markt te gooien. Hoe dan ook, de elektriciteitsvraag neemt toe en deze wordt opgewekt in grote centrales die van alles verstoken. Dat heeft een rendement van ongeveer 40 tot 60 procent. Afhankelijk van het type brandstof neemt niet alleen de CO2 meer of minder toe, maar ook de luchtvervuiling. Aardgas is een van de schoonste bronnen en daarmee te prefereren als fossiele brandstof. Het eerste probleem is dat je geen enkele garantie krijgt dat de stroom die je afneemt voortvloeit uit aardgasverbranding. Een tweede probleem is dat warmte opwekken met elektriciteit vooral duur is, aangezien de warmte in de centrale niet hergebruikt kan worden. Daarom wil men massaal investeren in elektrische warmtepompen. Deze pompen verwarmen buitenlucht door deze flink te comprimeren. De energie die noodzakelijk is om die druk op te bouwen, is (theoretisch) een kwart van wat je nodig hebt wanneer je het direct elektrisch zou verwarmen. Hoeveel efficiënter dit is, hangt sterk af van de buitentemperatuur, maar het leidt in zijn totaliteit nog altijd tot meer stroomgebrruik. Het derde probleem ontstaat als de vraag naar elektrische auto’s en -kookapparatuur enorm toeneemt, aangezien het bestaande net ontoereikend is. Voor inductie koken dient men al over te gaan op krachtstroom, maar een hele straat met elektrische auto’s zou het net zonder pardon op zijn knieën dwingen. Om dit soort aantallen te verwerken, dienen alle straten opengebroken te worden voor nieuwe bekabeling en het aantal elektriciteitscentrales flink moeten uitbreiden. Ook zonnepanelen zijn verre van toereikend, aangezien je zomaar 10 kW per dag moet laden, dat een gemiddeld zonnedak helemaal niet kan leveren. Bovendien wordt de auto vaak ‘s avonds opgeladen als de zon niet schijnt, om over de winter maar te zwijgen. Al deze problemen kunnen omzeild worden door middel van een zogenaamde micro-combined heat/ power (mCHP) ketel.

cogeneratie

Een micro gecombineerde warmte- en elektriciteitsketel (mCHP) komt in twee varianten en de eerste werkt niet veel anders dan een elektriciteitscentrale. Er wordt aardgas verbrand, waarmee een generator in beweging wordt gezet die met behulp van magneten elektriciteit produceert voor het huis of kantoorpand. Het lijkt op de iets bekendere HRe ketels, die warmte opwekken en daarnaast stroom, waarmee 20 procent energiebesparing kan worden bereikt, vooral in de winter. Een mCHP is primair bedoeld om stroom op te wekken. Tijdens dat proces komt warmte vrij en dat kan gebruikt worden voor warm water of het verwarmen van het gebouw. Dit is een beproefde technologie en die ‘gratis’ warmte die je in een boiler of warmtebank op kunt slaan voor later gebruik maakt het zo interessant. Dit fenomeen wordt steeds vaker cogeneratie genoemd (van elektriciteit en warmte). 

Uitleg over mHCP (Engelstalig)

Een nieuwer type mCHP is uitgevoerd met een brandstofcel, fuel cell (FC) in het Engels, en wordt daarom vaak afgekort tot FC mHCP. Het grote verschil is dat het aardgas niet verbrand wordt, maar gestript wordt van waterstofmoleculen die vervolgens chemisch omgezet worden in elektriciteit. Dit chemische proces zorgt ervoor dat er 60 procent efficiëntie is, een verdubbeling ten opzichte van verbranding. Je produceert ook geen giftige stoffen of fijnstof. De techniek is relatief nieuw en brandstofcellen moeten nog regelmatig gereviseerd worden. In 2012 werd een groot Europees onderzoek (ene.field) gestart met diverse leveranciers van (FC)mHCP’s voor een periode van 1 tot 3 jaar bij 1.000 huishoudens. Dat onderzoek is afgerond en inmiddels zijn er 5 miljoen succesvolle uren gedraaid. De elektriciteitsopwekking was lager dan de verwachte 60 procent, maar de totale energie-efficientie (elektriciteit en warmte) lag rond de 90 procent. Er is dus sprake van 30 procent meer rendement dan stroom via de conventionele weg. De mHCP- en de FC mHCP zijn betrouwbaar en kosteneffectief gebleken. In Japan heeft men zwaar ingezet op zowel waterstof als brandstofcellen en het Japanse merk Panasonic is dan ook een belangrijke speler op deze FC mHCP markt. Ook de Zweden nemen een prominente plaats in op het gebied van brandstofcellen.

De kosten

Al dit positieve nieuws rondom de mHCP komt natuurlijk met een prijskaartje van rond de 20.000 euro zonder installatiekosten. Dat is zesmaal duurder dan een reguliere combiketel. Aangezien men ‘gratis’ warmte krijgt bij de elektriciteitsopwekking en bij een brandstofceluitvoering een dubbel rendement, bespaart men op gebruik. Een terugverdientijd wordt geschat op 5-9 jaar als men het overgrote deel van de capaciteit kan inzetten. Een FC mHCP van BlueGen kan 35kw per dag genereren en de werking is tien jaar gegarandeerd. Een normaal huishouden gebruikt bijlange na geen 35kW (hoop ik) en ik zie vooral een markt voor bedrijven vol met mensen, computers en verwarming. Bedrijven die meer verbruiken kunnen een batterij aan dit soort apparaten, parallel schakelen voor een hogere capaciteit. Bedrijven of bewoners die veel minder gebruiken, kunnen de goedkopere stroom doorverkopen aan de buren. Er is sprake van een gedecentraliseerde elektriciteitscentrale die veel stabieler, flexibeler en krachtiger is dan men van zonnepanelen mag verwachten. Bij een FC mHCP wordt met elektriciteit- en warmteopwekking een efficiëntie van 80-90 procent bereikt, terwijl de CO2-uitstoot met 50 tot 70 procent wordt teruggedrongen met datzelfde aardgas. Bestaande woningen en gebouwen die toe zijn aan een nieuwe combiketel kunnen op deze wijze kostenneutraal bijdragen aan het minderen van de CO2 uitstoot en mogelijk zelfs geld besparen. Er zijn ook allerlei subsidieregelingen voor, maar dat zal een leverancier ongetwijfeld kunnen toelichten. Het bedrijfsleven zal op deze wijze de prijs van de technologie helpen drukken, aangezien kosten, schaal en ervaring elkaar beinvloeden.

Toekomstzekerheid

Fossiele brandstoffen zullen uiteindelijk opraken en de vraag die dan resteert is of deze oplossing ‘futureproof’ is. Het antwoord is volmondig ja, aangezien in het ontwerp klimaatakkoord wordt gesproken van investeren in biogas dat via hetzelfde gasnetwerk getransporteerd wordt. Dit biogas, dat uit organisch afvalmateriaal komt, heeft nu ongeveer een aandeel van één procent. Aardgas zal in de nabije toekomst deels vervangen gaan worden door biogas. Daarnaast zijn grote delen van het gasnet al geschikt of geschikt te maken voor pure waterstofgas. Ook hier wordt over gesproken in het ontwerp klimaatakkoord. FC mHCP’s zijn waterstofgebruikers en (met kleine aanpassingen) geschikt voor dit type brandstof. Waterstof wordt nu gemaakt uit fossiele brandstoffen, maar zal in de toekomst direct van zonnepanelen komen, geproduceerd worden uit overcapaciteit van windmolens, herwonnen worden uit afvalplastic en/of durf ik het te zeggen, misschien wel met kernenergie. In die gevallen is de CO2-uitstoot teruggebracht tot nul procent. Of nieuwe huizen en wijken ook voordeel zouden hebben van deze techniek, weet ik niet. Ik heb het niet uitgezocht en niet doorgerekend. Ik weet alleen dat het energiegebruik toeneemt, dat zonnepanelen weinig efficiënt zijn en in veel situaties met bestaande bouw, geen optie zijn. Een FC mHCP per huis of een hele grote HCP voor een wijk, zou (kosten)technisch realistisch zijn. Meer mensen zouden moeten weten van deze mogelijkheden, zodat ze een bewuste(re) keuze kunnen maken. De energietransitie kan dus nu al!

Aanvullende notities:

  • 17 januari: Terugverdientijd van een FC mCHP is 5-9 jaar en geen 7-10 jaar
  • 17 januari: Korte toelichting gegeven over verschil tussen een verbranding mCHP en een HRe ketel

Geraadpleegde bronnen:

  • Nielsen ER (2017) Learning points from demonstration of 1000 fuel cell based micro-CHP units. Summary of analysys from the ene.field project