E-fuels als deeloplossing voor klimaatproblematiek
Verbrandingsmotoren nog (lang) niet uitgerangeerd
De klimaatcrisis wordt deels bestreden door het reduceren van de CO2-emissies. De gebouwde omgeving moet ‘van het gas af’ en auto’s met brandstofmotoren moeten zo snel mogelijk plaats maken voor elektrische auto’s. Of toch niet? De ontwikkeling van e‑fuels gaat dermate snel dat deze CO2- en klimaatneutrale brandstoffen feitelijk fossiele brandstoffen een-op-een kunnen vervangen. De uitdaging ligt momenteel in de beschikbaarheid van voldoende (groene) stroom om voldoende e‑fuels voor iedereen te produceren.
E-fuels zijn de benaming van een verzameling synthetische brandstoffen voor reguliere verbrandingsmotoren. Deze brandstoffen zijn gemaakt van een synthetisch gas dat ontstaat door waterstof te combineren met CO2. Dit gas wordt later via de zogenaamde ‘Fischer Tropsch-reactie’ omgezet naar synthetische moleculen die dezelfde chemische eigenschappen hebben als een conventionele brandstof.
Klimaatneutraal
Bijzonder aan dit proces is dat de waterstof is geproduceerd met behulp van elektrolyse waarbij uitsluitend hernieuwbare elektriciteit is gebruikt; dus afkomstig van bijvoorbeeld PV-panelen of windturbines en vandaar ook de naam ‘e‑fuels’. Hiermee is de component waterstof ‘groen’ te noemen. Ook de tweede component – CO2 – is bijzonder. Deze wordt namelijk afgevangen van andere (fabrieks)processen of eenvoudig uit de lucht en dus in feite hergebruikt. Op deze manier komt er bij de verbranding van e‑fuels geen nieuwe CO2 in de atmosfeer waardoor deze e‑fuels zijn te beschouwen als CO2-neutraal.
E-fuels worden ook wel Power-to-Liquid- of PtL-brandstoffen genoemd. Dit is eenvoudigweg omdat het productieproces effectief bestaat uit het omzetten van ‘power’ of duurzame elektriciteit naar vloeibare (‘liquid’) brandstoffen zoals synthetische methanol, diesel, LNG (liquefied natural gas) en kerosine. Dit zijn dus milieuvriendelijke varianten van traditionele brandstoffen die in raffinaderijen worden geproduceerd op basis van fossiele brandstoffen zoals olie en gas. Deze brandstoffen leveren bij verbranding juist extra CO2 op.
Toepassingen
Bovenstaande ‘groene’ eigenschappen van e‑fuels zijn onder andere van belang omdat er een grote behoefte is aan het decarboniseren van de transportsector. Dat is bij uitstek mogelijk met e‑fuels omdat deze dezelfde eigenschappen hebben als conventionele brandstoffen die gebaseerd zijn op fossiele bronnen en hiermee een-op-een zijn uit te wisselen. Zowel normale personenauto’s kunnen op deze brandstof rijden als vrachtwagens, schepen en zelfs vliegtuigen.
Voor wegtransport zijn de e‑fuels eenvoudig te distribueren via het bestaande netwerk van servicestations, pijpleidingen, opslagfaciliteiten en tankwagens. Nieuwe infrastructuren aanleggen is niet nodig. Voor schepen, en in nog hogere mate vliegtuigen, liggen er beperkingen in de energiedichtheid van e‑fuels die lager ligt dan marine gasolie en laagzwavelige brandstof voor de scheepvaart en kerosine voor de luchtvaart. De verwachtingen zijn wel dat e‑fuels ooit zover zullen zijn doorontwikkeld dat dit toch mogelijk is of in elk geval kunnen worden bijgemengd.
De beperkte inzet van e-fuels in het wegtransport is mede te wijten aan het gebrek aan hernieuwbare elektriciteit voor de productie van brandstof
Dat e‑fuels nog niet op grote schaal voor het wegtransport worden ingezet, heeft onder meer te maken met een (voorlopig) tekort aan hernieuwbare elektriciteit om de brandstof te produceren. Om die reden zullen e‑fuels waarschijnlijk eerst geleidelijk aan met andere hernieuwbare componenten worden gemengd voor voertuigmotoren. Maar zelfs als de implementatie goed op gang komt, worden e‑fuels niet gezien als de 'heilige graal' wat betreft decarbonisatie, maar meer als een tussenoplossing totdat al het verkeer geëlektrificeerd is.
Ondanks het voornemen van de EU om de verkoop van auto’s met verbrandingsmotoren vanaf 2035 te verbieden, zullen deze auto’s immers nog gedurende langere tijd het straatbeeld bepalen. Bovendien zullen deze auto's waarschijnlijk nooit volledig verdwijnen omdat Europa de mogelijkheid openlaat voor thermische voertuigen, mits deze uitsluitend op CO2-neutrale brandstoffen rijden.
Petrochemische industrie
Naast een functie als brandstof, kunnen e‑fuels ook worden gebruikt als grondstof voor de petrochemische industrie. Raffinaderijen leveren momenteel de meeste grondstoffen voor de chemische industrie waar vele ‘alledaagse’ producten worden vervaardigd. In België is de productie ervan voor de petrochemie even groot als die bestemd voor het wegtransport. Door e‑fuels te gebruiken in combinatie met geavanceerde biobrandstoffen in plaats van fossiele brandstoffen, zijn ook deze sectoren mogelijk koolstofvrij te maken.
Overige voordelen
De energiedichtheid bepaalt het volume brandstof dat nodig is voor een bepaalde hoeveelheid energie en heeft zo invloed op de autonomie van voertuigen. In bijgaande figuur is de energiedichtheid van verschillende energiebronnen weergegeven. Hieruit wordt duidelijk dat de energiedichtheid van e‑fuels ongeveer tien keer hoger is dan accu’s en ook hoger dan waterstof. Uit eerder onderzoek bleek al dat waterstof waarschijnlijk onvoldoende geschikt is als toepassing in schepen en vliegtuigen. De energiedichtheid van e‑fuels lijkt wel voldoende te zijn voor voertuigen die grotere afstanden afleggen zoals schepen en vrachtwagens.
Door de hoge energiedichtheid kunnen e‑fuels grotere hoeveelheden elektriciteit transporteren dan elektrische accu’s
Door de hoge energiedichtheid kunnen e‑fuels grotere hoeveelheden elektriciteit transporteren dan elektrische accu’s. Überhaupt is de transporteerbaarheid van de brandstof een groot voordeel ten opzichte van gassen zoals waterstof of LNG, die vaak uitsluitend bij hoge drukken en/of zeer lage temperaturen te transporteren zijn. Deze eigenschap draagt dan ook bij aan een snelle inzetbaarheid van e‑fuels.
Tegenover de hogere energiedichtheid staat de lagere efficiëntie. Op dat vlak zijn accu’s letterlijk ongeëvenaard met een efficiëntie van 70–80% waarmee zij hun elektriciteit omzetten in bruikbare energie. Dit tegenover de 25–30% die voor e‑fuels geldt. De verliezen zitten bij de laatste in alle processen die nodig zijn om een e‑fuel te produceren.
Toch moet dit verschil worden gerelativeerd omdat het ook belangrijk is om rekening te houden met de hogere efficiëntie van duurzame energiebronnen zoals zon en wind in landen waar de e‑fuels grotendeels zullen worden geproduceerd. Als voorbeeld noemen we Chili waar de windturbines een efficiëntie hebben die dicht in de buurt komt van die van directe elektrificatie in Europa.
Met andere woorden: door de hogere energie-efficiëntie op gunstige locaties met veel zon en wind, kunnen de verschillen in productie-efficiëntie ten opzichte van directe elektrificatie grotendeels worden opgevangen.
Kosten
Niet onbelangrijk: wat zullen de e‑fuels kosten? De praktijk leert namelijk dat duurzaamheid vooral leuk is voor de afnemer wanneer de kosten niet hoger maar nog liever: lager zijn. In de basis zullen de productiekosten van e‑fuels vooral afhankelijk zijn van de (toekomstige) prijs van hernieuwbare elektriciteit. Verschillende studies – van onder andere Concawe, Potsdam Institute for climate impact research en E‑fuel alliance – tonen aan dat naarmate de productie ervan toeneemt, de totale kosten van e‑fuels rond de € 1 tot € 2,5 per liter zal liggen.
Afhankelijk van de (lokale) fiscaliteit die van toepassing zal zijn op deze synthetische brandstoffen, zullen e‑fuels dus gewoon betaalbaar zijn; zeker ten opzichte van de huidige maximumbrandstofprijzen aan de pomp.
Wat de marktgroei betreft, verwacht men dat deze grotendeels zal afhangen van de fiscale situatie. Belastingen en accijnzen maken momenteel meer dan 50% van de maximumprijs van brandstof aan de pomp uit, waardoor de fiscale situatie een belangrijke hefboom is om het prijsverschil tussen e‑fuels en fossiele brandstoffen te verkleinen. Een vrijstelling van accijnzen zou in dat opzicht de expansie van de markt versnellen en zodoende bijdragen aan transport met netto-nuluitstoot.
Gebaseerd op tekst Energia
