What will determine if power to gas will be an important technology in the energy transition over the next years? One can look at the development of a technology as a process that takes place in a technological innovation system (TIS). The TIS includes all actors and institutions that are involved in the development, diffusion and utilization of a technology. For a technology todevelop successfully the TIS should fulfil several functions. For power to gas technology several pilot projects are realized, studies are carried out and funds are available both for projects as for research. The functions called entrepreneurial activities, knowledge development, knowledge exchange and resource mobilization are all met. The function that faces the most problems iscalled market formation. There is not yet a regulatory framework for power to gas. Investors in power to gas also need to be rewarded for the benefits that they realize such as the avoided capital cost of extra infrastructure, the enabling of maximum utilization of renewable electricity and the increase in renewable content of the gas networks. Policy directed at market formation is therefor recommended.
DOCUMENT
In het kader van het FLEX P2G project zijn prototypes van een 50 KW PEMWE electrolyser en van een SEM reactor ontwikkeld. Met behulp van deze Power to Gas (P2G) technologie kan door middel van elektrolyse eerst waterstof en vervolgens ‐ na een reactie met CO2‐ methaan worden geproduceerd. Dit onderzoek richt zich op het inzichtelijk maken en identificeren van (niche)markten en het ontwikkelen van business cases voor deze technologie. Hiertoe worden alle kosten en baten van de technologie geïnventariseerd en voor zover mogelijk gemonetariseerd.Er zijn vier mogelijke modellen voor de toepassing van P2G technologie onderzocht. Deze vier modellen kennen elk meerdere varianten. In het dedicated model wordt de elektriciteitsproductie van een PV‐installatie en/of een windturbine volledig benut voor P2G. Het methaan wordt verkochtaan derden. In het Gas voor eigen gebruik model wordt de elektriciteitsproductie van een PVinstallatie of een windturbine ook volledig benut voor P2G. In dit model wordt het geproduceerde methaan door het huishouden of door de onderneming zelf gebruikt om zodoende te besparen op de eigen gasrekening. In het windpark Fryslan model wordt de elektriciteitsproductie van het windparkgeheel of gedeeltelijk benut voor P2G. De belasting van het hoogspanningsnetwerk kan daardoor worden verminderd waardoor investeringen in het verzwaren van dit netwerk kunnen worden vermeden. In het flexibiliteitsmarkt model wordt een P2G‐installatie gebruikt om bij te dragen aanhet balanceren van het elektriciteitsnet. De P2G‐installatie neemt elektriciteit af op momenten van overschotten op het net en wordt daarvoor beloond.Voor de vier modellen en hun varianten is een kosten‐baten analyse opgesteld. De belangrijkste kosten worden veroorzaakt door de investeringen, het onderhoud, de elektriciteit en de CO2. De belangrijkste opbrengsten bestaan uit de opbrengst van methaan, warmte, zuurstof en eventueel uit de vermeden investeringen in de uitbreiding van het hoogspanningsnet.Het FLEX P2G project heeft als doel om een gecombineerde electrolyser en SEM reactor te ontwikkelen met een kostprijs (CAPEX) van € 1.500 per kWe. De jaarlijkse onderhoudskosten worden gesteld op 5% van de gedane investering.Voor de kosten van elektriciteit wordt uitgegaan van de verwachte ontwikkeling van de day ahead prijs op de APX energiebeurs. Verwacht wordt dat de prijs zich zal ontwikkelen van € 0,025 in 2018 tot € 0,060 in 2032. Aangenomen wordt dat indien de exploitant van een PV‐installatie of windturbine in aanmerking komt voor SDE+ subsidie dat deze regeling van kracht blijft ook als deelektriciteit wordt geleverd aan een P2G installatie.De kosten van CO2 zijn sterk afhankelijk van de schaalgrootte van het project. Bij een kleinschalig project moet de CO2 in pakketten cilinders worden aangeschaft voor circa € 1.000 per ton CO2. Indien er kan worden gekozen voor vervoer per tanktruck en opslag in een tank zijn de kosten van CO2 € 38 ‐ € 58 per ton. Wanneer er sprake is van grootschalig gebruik of als er een CO2‐distributienet in de directe omgeving is kan de CO2 worden afgenomen via een pijpleiding. Deze kosten zijn sterk situatie specifiek.De opbrengst van methaan kan op meerdere manieren worden gewaardeerd. Indien het gas wordt verkocht op de day‐ahead markt dan is de verwachte prijs € 0,016 per kWh in 2018. Als het gas kan worden verkocht als gecertificeerd groengas dan is de verwachte prijs € 0,026 per kWh. Wanneer het gas wordt aangewend voor eigen gebruik dan gelden de bespaarde uitgaven als de opbrengst van het gas. Voor een huishouden is dit € 0,059 per kWh en voor een niet‐huishouden is dit € 0,042 per kWh. Indien de gasprijs eenzelfde tarief zou kennen als de benzineprijs op basis van de energie‐inhoud dangeldt een prijs van € 0,103 per kWh. Tenslotte kan de prijs worden gebaseerd op de bestaande subsidieregelingen met gas als energiedrager. De SDE+ subsidie voor biomassavergassing bedraagt € 0,150 per kWh.Er is alleen sprake van een opbrengst van warmte indien de warmte kan worden geleverd aan een warmtenet in de omgeving. Warmtenetten in Nederland hebben vaak een vaste bron van warmte, er is meestal geen sprake van open access. Een gemiddelde vergoeding voor warmte is € 0,018 per kWh.De industriële markt voor zuurstof lijkt niet geschikt voor een P2G‐project. De volumes op deze markt zijn groot en er is sprake van een continu proces. De markt voor medische zuurstof is mogelijk wel geschikt. Bij succesvolle toetreding zou zuurstof kunnen worden geleverd aan zuurstofdepotsvan leveranciers op deze markt. De prijs wordt geschat op € 0,27 per kg.Uit de analyse van het dedicated model blijkt dat het P2G‐proces niet resulteert in een positieve business case op basis van de opbrengsten van methaan, warmte en zuurstof. Ook wanneer de prijs van methaan wordt gebaseerd op de prijs van benzine blijft de netto contante waarde van hetproject negatief.Het Gas voor eigen gebruik model is gebaseerd op het vinden van een zo groot mogelijk verschil tussen de elektriciteitsprijs en de gasprijs. Door het geproduceerde gas zelf te gebruiken wordt de waarde van het gas gelijk aan de prijs die anders bij inkoop zou moeten worden betaald. Dat is eenprijs inclusief belasting en daardoor is deze relatief hoog. Ook dit model resulteert niet in een positieve business case.In het Windpark Fryslan model staat het besparen van de kosten van het uitbreiden van het hoogspanningsnet centraal. De bouw van het windpark maakt de aanleg van een ontsluitingskabel van Breezanddijk naar Marnezijl en een nieuwe ondergrondse kabel van Marnezijl naar Oudehaske noodzakelijk. De kosten worden geschat op € 2,5 mln per kilometer. De toepassing van P2G ominvesteringen in het hoogspanningsnet te voorkomen resulteert bij Windpark Fryslan niet in een positieve business case. Wel is duidelijk dat als de bespaarde investeringen maar hoog genoeg zijn er op een gegeven moment sprake zal zijn van een positieve business case.Uit de gevoeligheidsanalyse blijkt dat bij een daling van de investeringskosten naar € 1.200 tot € 1.000 per kW en een toekomstige elektriciteitsprijs van hoogstens € 0,04 er sprake is van een positieve business case. De verkoop van gas, warmte, zuurstof en besparingen op infrastructuur moeten dan allemaal een significante bijdrage leveren. Dit betekent dat er een warmtenet in de buurt moet zijn en dat de betreding van de zuurstofmarkt succesvol moet verlopen. Bovendien moet het methaan kunnen worden verkocht voor een prijs die is gebaseerd op de prijs van benzine.Tenslotte wordt In het flexibiliteitsmodel een P2G‐installatie gebruikt om bij lage en negatieve APXprijzen methaan te produceren. Er kan in dit model geld worden verdiend op de onbalansmarkt. Tegen de huidige en verwachte gasprijs en het relatief lage aantal uren dat er kan worden geopereerd op de onbalansmarkt is er geen sprake van een positieve business case.
DOCUMENT
Wind and solar power generation will continue to grow in the energy supply of the future, but its inherent variability (intermittency) requires appropriate energy systems for storing and using power. Storage of possibly temporary excess of power as methane from hydrogen gas and carbon dioxide is a promising option. With electrolysis hydrogen gas can be generated from (renewable) power. The combination of such hydrogen with carbon dioxide results in the energy carrier methane that can be handled well and may may serve as carbon feedstock of the future. Biogas from biomass delivers both methane and carbon dioxide. Anaerobic microorganisms can make additional methane from hydrogen and carbon dioxide in a biomethanation process that compares favourably with its chemical counterpart. Biomethanation for renewable power storage and use makes appropriate use of the existing infrastructure and knowledge base for natural gas. Addition of hydrogen to a dedicated biogas reactor after fermentation optimizes the biomethanation conditions and gives maximum flexibility. The low water solubility of hydrogen gas limits the methane production rate. The use of hollow fibers, nano-bubbles or better-tailored methane-forming microorganisms may overcome this bottleneck. Analyses of patent applications on biomethanation suggest a lot of freedom to operate. Assessment of biomethanation for economic feasibility and environmental value is extremely challenging and will require future data and experiences. Currently biomethanation is not yet economically feasible, but this may be different in the energy systems of the near future.
DOCUMENT
The European Union is striving for a high penetration of renewable energy production in the future energy grid. Currently, the EU energy directive is aiming for 20% renewable energy production in the year 2020. In future plans the EU strives for approximately 80% renewable energy production by the year 2050. However, high penetration of wind and solar PV energy production, both centrally and de-centrally, can possibly destabilize the electricity grid. The gas grid and the flexibility of gas, which can be transformed in both electricity and heat at different levels of scale, can help integrate and balance intermittent renewable production. One possible method of assisting the electricity grid in achieving and maintaining balance is by pre-balancing local decentralized energy grids. Adopting flexible gas based decentralized energy production can help integrate intermittent renewable electricity production, short lived by-products (e.g. heat) and at the same time minimize transport of energy carriers and fuel sources. Hence, decentralized energy grids can possibly improve the overall efficiency and sustainability of the energy distribution system. The flexibility aforementioned, can potentially give gas a pivotal role in future decentralized energy grids as load balancer. However, there are a lot of potentially variables which effect a successful integration of renewable intermittent production and load balancing within decentralized energy systems. The flexibility of gas in general opens up multiple fuel sources e.g., natural gas, biogas, syngas etc. and multiple possibilities of energy transformation pathways e.g. combined heat and power, fuel cells, high efficiency boilers etc. Intermittent renewable production is already increasing exponentially on the decentralized level where load balancing is still lacking.
DOCUMENT
Power to methane provides a solution to a couple of two problems: unbalanced production and demand of wind plus solar power electricity and the low methane content of biogas by storing electricity via hydrogen into methane gas using carbon dioxide from biogas and methanogenic bacteria. The four-year project is performed by a consortium of three research institutes and five companies. In WP1 the-state-of- the-art of scientific knowledge on P2M technology is reviewed and evaluated.
DOCUMENT
GasTerra is, als exclusieve verkoper van het gas uit de Groningse bodem, een cruciale ketenpartner in de energiesector in Nederland. Om deze strategische positie goed te kunnen vormgeven wil GasTerra de beeldvorming in de Nederlandse samenleving over gas en GasTerra analyseren. Men wil inzicht in of en hoe de rol van gas in de Nederlandse samenleving besproken wordt. GasTerra vraagt daartoe naar een verdiepende analyse van de vorming van de publieke opinie rondom de positie en het imago van gas en GasTerra in het bijzonder. Het lectoraat Communication & Sustainable Society van de Hanzehogeschool Groningen heeft opdracht gekregen onderzoek te verrichten. Een verdiepende discoursanalyse naar de kracht en werking van frames moet inzicht geven en richting geven aan de tone of voice die GasTerra hanteert in haar communicatiestrategie. Ook is er een Rapid Evidence Assessment uitgevoerd om inzicht te verkrijgen in de meest actuele wetenschappelijke stand van zaken rond het gasdebat en opvattingen daaromtrent.
DOCUMENT
This report focuses on the feasibility of the power-to-ammonia concept. Power-to-ammonia uses produced excess renewable electricity to electrolyze water, and then to react the obtained hydrogen with nitrogen, which is obtained through air separation, to produce ammonia. This process may be used as a “balancing load” to consume excess electricity on the grid and maintain grid stability. The product, ammonia, plays the role of a chemical storage option for excess renewable energy. This excess energy in the form of ammonia can be stored for long periods of time using mature technologies and an existing global infrastructure, and can further be used either as a fuel or a chemical commodity. Ammonia has a higher energy density than hydrogen; it is easier to store and transport than hydrogen, and it is much easier to liquefy than methane, and offers an energy chain with low carbon emissions.The objective of this study is to analyze technical, institutional and economic aspects of power-to-ammonia and the usage of ammonia as a flexible energy carrier.
DOCUMENT
Met de sterk groeiende aantallen zonnepanelen en windmolens maakt Nederland een inhaalslag met de opwekking van duurzame energie in de vorm van elektriciteit. Helaas bestaat er nog geen goede balans tussen vraag en aanbod en is betaalbare opslag van duurzame stroom nog niet vanzelfsprekend. Een mogelijk alternatief is opslag in de vorm van methaan. Daarover meer leren is de kern van het vierjarige onderzoeksproject Biologische Power-to-Gas (Bio-P2G) van lector Jan-Peter Nap.
DOCUMENT
This article explores the applicability of smart grid concepts to the Dutch gas network by reflecting on the experience of the electricity sector.
DOCUMENT
In order to gain a more mature share in the future energy supply, green gas supply chains face some interesting challenges. In this thesis green gas supply chains, based on codigestion of cow manure and maize, are considered. The produced biogas is upgraded to natural gas quality and injected into the existing distribution gas grid and thus replacing natural gas. Literature research showed that relatively much attention has been paid up to now to elements of such supply chains. Research into digestion technology, agricultural aspects of (energy) crops and logistics of biomass are examples of this. This knowledge is indispensable, but how this knowledge should be combined to help understand how future green gas systems may look like, remains a white spot in the current knowledge. This thesis is an effort to fill this gap. A practical but sound way of modeling green gassupply chains was developed, taking costs and sustainability criteria into account. The way such supply chains can deal with season dependent gas demand was also investigated. This research was further expanded into a geographical model to simulate several degrees of natural gas replacement by green gas. Finally, ways to optimize green gas supply chains in terms of energy efficiency and greenhouse gas reduction were explored.
DOCUMENT
