Uit WikiMobi
Wat is beter: aardgas of biogas gebruiken als brandstof voor de automotor of voor elektriciteitsopwekking ten behoeve van elektrisch rijden?
Beatle1.png
397.669 bytes
Beatle4.png
1.243 bytes
Beatle2.png
515.465 bytes
Beatle5.png
1.243 bytes
Aardgas kan gebruikt worden als transportbrandstof, maar ook als grondstof om elektriciteit mee op te wekken waar auto’s op kunnen rijden. Wat is nou beter? Dezelfde vraag kan gesteld worden voor biogas: na zuivering kan men het gebruiken in een motor, en men kan er zonder zuivering elektriciteit mee maken. Opnieuw: wat is beter?
De vraag wat beter is kent verschillende kanten: wat is economisch efficiënt, wat is energetisch en qua broeikasgassen efficiënt en welke toepassingen zijn technisch haalbaar?
Toepassingen
Om met het laatste te beginnen: bij de huidige stand van de accutechniek zijn elektrische auto’s een geschikte toepassing voor de kleinere voertuigen die niet teveel kilometers op een dag afleggen. De actieradius is beperkt tot typisch 100-150 kilometer op een volle accu, waarna een uur of zes geladen moet worden. Met snellaadstations kan dit omlaag naar een half uur maar dit vergroot de energieverliezen bij het laden en het kan nadelig zijn voor de levensduur van de accu. Grotere voertuigen zoals vrachtwagens op stadsdistributie kunnen ook elektrisch worden uitgevoerd, maar alleen als ze weinig kilometers (tientallen per dag) afleggen. Met het toenemen van de kwaliteit van de accu’s kan een groter deel van het wagenpark elektrisch worden. Een andere benadering om de actieradius van elektrische auto’s te vergroten is de toepassing van een range extender, een kleine hulpbron die als generator bijspringt als de accu leeg dreigt te raken. Deze hulpbron kan een verbrandingsmotor zijn. Dit soort oplossingen vinden de komende jaren hun weg naar de markt.
Ook aardgasauto’s hebben een beperkte actieradius, maar aanzienlijk groter dan die van elektrische auto’s: op een volle tank met gecomprimeerd aardgas (Compressed Natural Gas) rijdt een auto tegenwoordig 350-400 kilometer. Meestal is bovendien een benzinetank gemonteerd waarmee nog eens net zo ver gereden kan worden. De gastank is even snel gevuld als een benzinetank. Aardgasauto’s zijn een volwassen techniek, er rijden er ruim 12 miljoen van rond in de wereld. De dunheid van het netwerk voor aardgastankstations is een zwak punt, maar minder voor klanten waarvoor een bepaald tankstation steevast op de route ligt. Dat geldt ook voor vrachtwagens. Toepassing van CNG betekent hier echter dat meerdere gastanks gemonteerd moeten worden om een acceptabele actieradius te bereiken, die ruimte innemen en gewicht meebrengen. Daarom gaat steeds meer aandacht uit naar een andere manier van aardgas transporteren, namelijk in vloeibare vorm (Liquefied Natural Gas). Een LNG-vrachtwagen rijdt ruim drie keer zo ver op volle tanks als een CNG-vrachtwagen.
Kijken we naar biogas, dan kunnen we vaststellen dat de omzetting van biogas naar elektriciteit al veel wordt gedaan. Op boerderijen, waterzuiveringen en stortplaatsen wordt biogas verbrand om stroom mee op te wekken, en de vrijkomende warmte wordt in voorkomende gevallen benut voor verwarming. Nieuwer is het opwaarderen van biogas naar aardgaskwaliteit, waarna het gas via het aardgasnet wordt verspreid. Dit wordt groen gas genoemd. Omdat de groene gasmoleculen zich mengen met de fossiele betekent rijden op groen gas dat de klant CNG uit het aardgasnet tankt en daarbij een certificaat koopt dat garandeert dat er elders ook daadwerkelijk evenveel biogas is opgewaardeerd en in het net gestopt. Het vloeibaar maken van biogas (na scheiding van methaan en CO2) is nog nieuwer: dit levert de brandstof bio-LNG op. Dit kan worden gebruikt in LNG-vrachtwagens en dergelijke. In Nederland wordt nog geen bio-LNG geproduceerd, wel in andere Europese landen en de VS. Samengevat: elektrisch rijden is nu nog vooral een geschikte optie voor de lichtere personenauto’s, aardgas-(CNG-) auto’s voor de grotere personenauto’s (en overigens ook transportbusjes), en (bio-)LNG is een vervanger voor diesel in het zware vrachtvervoer.
Energie en broeikasgassen
Wat is nu energetisch en qua broeikasgasemissies het meest efficiënt? Hier is veel onderzoek naar gedaan in well-to-wheel-studies van het Joint Research Centre van de Europese Commissie samen met de onderzoeksinstituten van de autoindustrie EUCAR en de olieindustrie CONCAWE Well-to-Wheels analysis of future automotive fuels and powertrains in the European context. In deze studies zijn honderden ketens van productie van brandstoffen tot aan hun gebruik vergeleken. Daarbij wordt uitgegaan van referentievoertuigen, die zo representatief mogelijk zijn voor het wagenpark. Dit beperkt zich tot personenauto’s. We nemen hier de resultaten over die op onze vraag betrekking hebben.
We vergelijken benzine en diesel als referentie met verschillende vormen van het inzetten van aardgas en biogas in mobiliteit. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen het well-to-tank-gedeelte (de emissies die gepaard gaan met het winnen of maken van het gas of elektriciteit, evenals distributie en opslag ervan), en het tank-to-wheel-gedeelte (energieverbruik en directe uitstoot uit de uitlaatpijp). De well-to-wheel-broeikasgas (GHG) prestatie wordt bepaald door beide gedeelten op te tellen volgens de formule: WTW GHG (g CO2eq/km)= WTT GHG (g CO2eq/km)+ TTW GHG (g CO2eq/km).
De grafiek laat zien dat voor de vergeleken referentieauto’s de inzet van aardgas respectievelijk biogas voor elektriciteitsopwekking waarop elektrische auto’s rijden, een betere broeikasgasprestatie oplevert dan direct gebruik van aardgas respectievelijk opgewaardeerd biogas in een verbrandingsmotor. De referentieauto’s zijn hier middenklasseauto’s. Ook zien we dat de WKK’s (Warmte-Kracht-Koppelingen) minder emissies uitstoten dan de aardgascentrales. Het al dan niet gebruiken van de restwarmte speelt hierbij een belangrijke rol. Voor een WKK hoeft het biogas niet te worden opgewaardeerd, bij het invoeren in het aardgasnet wel. Samengevat: Voor wat betreft de broeikasgasemissies is het opwekken van elektriciteit en dan naar het elektrisch aangedreven voertuig efficiënter dan het direct verbranden in het voertuig.
Economie
Elektrische auto’s zijn vanwege de hoge kosten van de accu’s voorlopig nog duur. Een aardgasauto is daarentegen maar enkele duizenden euro’s duurder dan een benzineauto. Gecombineerd met de overheidsstimulering maakt dit de aanschaf ervan aantrekkelijk. Kijken we naar de infrastructuur: een CNG-tankstation geschikt voor zo’n 250 auto’s die regelmatig komen tanken kost in de orde van 300.000 euro, oftewel iets meer dan 1000 euro per auto. Een laadpunt voor een elektrische auto kost een bedrag van dezelfde ordegrootte. De belastingdruk per energie-eenheid op CNG is veel lager dan op elektriciteit 0,10 ct/MJ voor CNG versus 1,2 ct/MJ voor elektriciteit). Bron: Ministerie van Financiën
De verwachting is dat aardgas de komende decennia relatief goedkoop blijft doordat er veel gasvondsten zijn gedaan en onconventionele winningtechnieken commercieel toepasbaar zijn geworden. Dit betekent dat er weinig marktdruk is om het aardgas in de mobiliteit zo zuinig mogelijk in te zetten, tenzij een minder gunstige fiscale behandeling (energiebelasting) voor CNG zou worden ingezet.
Biogas omzetten in elektriciteit is eenvoudig maar economisch alleen kansrijk met subsidie, omdat deze elektriciteit moet concurreren met goedkope elektriciteit uit grote centrales. Zonder productiesubsidies (of een systeem met afnameverplichtingen voor duurzame energie zoals in Duitsland) vallen alle vergisters stil. Dat geldt ook voor de vergisters die biogas leveren voor groen gas. Groen gas kan niet op prijs concurreren met het goedkope aardgas. Tenzij dit groen gas op de markt wordt gebracht als transportbrandstof, zodat het groen gas concurreert met de duurdere benzine en diesel, en met de nog duurdere ethanol en biodiesel. In dat geval betaalt de transportsector de meerkosten van groengasproductie in plaats van de belastingbetaler via de subsidies. Het is dan wel noodzakelijk dat de energiebelasting op aardgas (waaraan de EB voor groen gas is gekoppeld) laag blijft.
Een nog niet opgeloste belemmering voor groen gas is dat er (nog) geen grote hoeveelheden groen gas ingevoed kunnen worden in het hoofdnet van de Gasunie. Dit remt schaalvergroting van groengasproductie af en houdt de kosten hoog. Dit geeft ruimte voor het alternatief om biogas na opwaardering vloeibaar te maken. Bio-LNG concurreert met LNG, diesel en Biodiesel.
Conclusie
Het antwoord op de vraag: kun je aardgas of biogas beter gebruiken als brandstof voor de automotor dan voor elektriciteitsopwekking om daarmee elektrisch te rijden, kan nu worden gegeven. In principe is de elektrische route energiezuiniger en klimaatvriendelijker. Zeker als de elektriciteit wordt opgewekt door groen gas in een WKK te verbranden waarbij de restwarmte ook nuttig gebruikt wordt, dit is alleen niet altijd mogelijk. Bij de huidige stand van de techniek is het echter economisch minder efficiënt om voor de elektrische route te kiezen en voor grotere personenauto’s en vrachtwagens is dit technisch niet haalbaar. Biogas opwaarderen en gebruiken voor bussen is op dit moment qua kosten al concurrerend met dieselbussen.
Links
