© 2024 SURF
Dit vierjarige RaakPRO programma heeft onderzocht of de omzetting van kooldioxide uit biogas naar methaan via een biologische route technologisch haalbaar en economisch aantrekkelijk is als bijdrage aan het balanceren van vraag en aanbod van duurzame energie in Nederland. Inherente onzekerheid in de productie van wind- of zonne-energie (intermittency) leidt tot een gebrek aan evenwicht tussen vraag en aanbod van energie. Dit vormt een grote uitdaging voor het net en de leveringszekerheid van energie. Vergisting van biomassa levert biogas als mengsel van methaan (~aardgas) en kooldioxide. Met behulp van (groene) waterstof uit elektrolyse en methaan-vormende microben kan die kooldioxide ook worden omgezet naar methaan: zo wordt uit biomassa direct groen gas (i.e. gas geschikt voor het gasnet) verkregen en wordt ca. twee keer meer methaan verkregen uit een gegeven hoeveelheid biomassa. Deze aanpak is biologische power-to-methane (bioP2M) genoemd. Het is te beschouwen als een manier om (mogelijk overtollige) elektriciteit op te slaan in de chemische energiedrager methaan: opslag van energie in methaan is aantrekkelijker dan in waterstof. In het lab resulteerde zowel directe toediening van waterstof aan een vergister (in situ), als indirecte toediening via een tweede reactor (ex situ), in aanzienlijk hogere methaanproducties. De omzettingssnelheid bleef laag, waarschijnlijk door de gelimiteerde beschikbaarheid van waterstof. Een nieuwe toedieningsmethode en geavanceerde trickle-bed reactoren bleken hogere omzettingssnelheden op te leveren. Haalbaarheidsanalyses hebben laten zien dat de kosten van groene waterstof nu nog belemmerend zijn, maar dat toepassing op boerderijschaal onder voorwaarden economisch en milieukundig aantrekkelijk kan zijn. BioP2M kan opslag realiseren van groene elektrische energie en kan bijdragen aan een duurzaam en meer gedecentraliseerd aanbod van energie. Voor deze resultaten hebben MKB (4), grote bedrijven (3) en publieke partijen (4) interdisciplinair en in goede verbinding met het hogeschoolonderwijs (BSc; MSc) nauw samengewerkt in een project dat is genomineerd voor de RAAK-award 2018.
Aanleiding
De productie van wind- en zonne-energie gaat met onzekerheid gepaard. Dat kan leiden tot een gebrek aan evenwicht tussen vraag en aanbod van energie. Power-to-Gas (P2G) middels biologische methaanvorming (Bio-P2G) is een methode om meer en hogere kwaliteit methaan te maken als drager en opslag van duurzame energie. Bio-P2G zou daarmee een technologisch en economisch aantrekkelijke bijdrage kunnen leveren aan een betere afstemming van vraag en aanbod. En daarmee aan de overgang van fossiele naar duurzame energie en aan de vermindering van de kooldioxide-uitstoot. Zeven bedrijven, die samen de gehele gaswaardeketen vertegenwoordigen, willen weten hoe Bio-P2G in de toekomst kan uitwerken en hoe dit hun bedrijfsvoering zou beïnvloeden.
Doelstelling
Dit project beoogt in kaart te brengen of Bio-P2G op technologisch en economisch aantrekkelijke wijze kan bijdragen aan de afstemming van vraag en aanbod van duurzame energie in Nederland en zo ja, onder welke voorwaarden.
Het programma start met een literatuuronderzoek naar de kennis rond Bio-P2G. Op basis van dit onderzoek selecteert het team de gunstigste parameters. Speciale aandacht gaat daarbij uit naar de bacteriën die zorgen voor de methaanvorming. Het onderzoeksteam identificeert en karakteriseert deze via DNA-technologie. De resultaten daarvan zijn richtinggevend voor de proefinstallatie waarmee het projectteam checkt of de prestaties en werkzaamheid ook op grotere schaal gelden. Het team gebruikt eigen data, data uit het literatuuronderzoek en data van de consortiumbedrijven voor het economisch modelleren van de Bio-P2G-keten.
Beoogde resultaten
Het consortium beoogt twee resultaten:
1) de mogelijkheden en grenzen vaststellen van het integreren van Bio-P2G in het Nederlandse energiesysteem;
2) een beschrijving van hoe deze integratie in een periode van 10 tot 15 jaar gerealiseerd kan worden.
Bij het project zijn studenten van 6 bacheloropleidingen van de Hanzehogeschool betrokken. Ook studenten van de European Master of Renewable Energy, een promovendus (RuG) en verschillende lectoraten participeren in het project. De kennisuitwisseling en -disseminatie met de maatschappelijke partners vindt onder meer plaats via twee publieke evenementen, publicaties en een proefschrift. Aan de hand van een communicatie- en implementatieplan worden de resultaten van het project vertaald naar de curricula en de beroepspraktijk.