In het hoofdstuk wordt ingegaan op de innovaties in de Europese gassector, met een speciale focus op de invoeding van groen gas (ook wel biomethaan) in het aardgassysteem. Er wordt een algemeen juridisch kader geschetst en er vindt een rechtsvergelijking plaats van de nationale rechtsordes aangaande Duitsland, Denemarken en Nederland.
LINK
Dit project is een eerste analyse naar de haalbaarheid en doelmatigheid van gras vergisting naar biogas.
MULTIFILE
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
Het ECO-model is ontstaan doordat er in het onderwijs nog geen model bekend was dat de verschillende verbeterinitiatieven op het gebied van decarbonisatie in transport rubriceert en het verbeterpotentieel aangeeft per initiatief. Het geintroduceerde model categoriseert verschillende verbeterinitiatieven volgens het acroniem ECO wat streeft naar een Efficient CO₂-arm Ontwerp van wegtransport. De eerste letter van het acroniem ECO bevat initiatieven aangaande het verhogen van de CO₂-efficiëntie tijdens laden en gebruik. CO₂-arm betreft de keuze voor de energiedrager. Daarom worden elektrisch rijden, biobrandstoffen en E-brandstoffen en verschillende modaliteiten onderzocht op hun verbeterpotentieel. De derde letter van het acroniem ECO, streeft naar een slim ontwerp van het distributienetwerk. Door een slim ontwerp kan de uitstoot per product naar beneden; dat kan door minder kilometers te maken, door aanpassing van het distributienetwerk en het warehouse en ook door laadinfrastructuur neer te zetten op slimme plekken.
DOCUMENT
During the opening of the Hanze Energy Transition Centre or EnTranCe (2015-10-13) posters were on display for the King and for the public. During the opening these posters where accompanied by the researchers to explain their research in more detail if questions did arise.
DOCUMENT
One of the issues concerning the replacement of natural gas by green gas is the seasonal pattern of the gas demand. When constant production is assumed, this may limit the injected quantity of green gas into a gas grid to the level of the minimum gas demand in summer. A procedure was proposed to increase thegas demand coverage in a geographical region, i.e., the extent to which natural gas demand is replaced by green gas. This was done by modeling flexibility into farm-scale green gas supply chains. The procedure comprises two steps. In the first step, the types and number of green gas production units are determined,based on a desired gas demand coverage. The production types comprise time-varying biogas production, non-continuous biogas production (only in winter periods with each digester having a specified production time) and constant production including seasonal gas storage. In the second step locations of production units and injection stations are calculated, using mixed integer linear programming with cost price minimization being the objective. Five scenarios were defined with increasing gas demand coverage, representing a possible future development in natural gas replacement. The results show that production locations differ for each scenario, but are connected to a selection of injection stations, at least in the considered geographical region under the assumed preconditions. The cost price is mainly determined by the type of digesters needed. Increasing gas demand coverage does not necessarily mean a much higher cost price.
DOCUMENT
A transparent and comparable understanding of the energy efficiency, carbon footprint, and environmental impacts of renewable resources are required in the decision making and planning process towards a more sustainable energy system. Therefore, a new approach is proposed for measuring the environmental sustainability of anaerobic digestion green gas production pathways. The approach is based on the industrial metabolism concept, and is expanded with three known methods. First, the Material Flow Analysis method is used to simulate the decentralized energy system. Second, the Material and Energy Flow Analysis method is used to determine the direct energy and material requirements. Finally, Life Cycle Analysis is used to calculate the indirect material and energy requirements, including the embodied energy of the components and required maintenance. Complexity will be handled through a modular approach, which allows for the simplification of the green gas production pathway while also allowing for easy modification in order to determine the environmental impacts for specific conditions and scenarios. Temporal dynamics will be introduced in the approach through the use of hourly intervals and yearly scenarios. The environmental sustainability of green gas production is expressed in (Process) Energy Returned on Energy Invested, Carbon Footprint, and EcoPoints. The proposed approach within this article can be used for generating and identifying sustainable solutions. By demanding a clear and structured Material and Energy Flow Analysis of the production pathway and clear expression for energy efficiency and environmental sustainability the analysis or model can become more transparent and therefore easier to interpret and compare. Hence, a clear ruler and measuring technique can aid in the decision making and planning process towards a more sustainable energy system.
LINK
During the opening of the Hanze Energy Transition Centre or EnTranCe posters were on display for the King and for the public. These posters where accompanied by the researchers to explain their research in more detail if questions did arise.
DOCUMENT
The energy efficiency and sustainability of an anaerobic green gas production pathway was evaluated, taking into account five biomass feedstocks, optimization of the green gas production pathway, replacement of current waste management pathways by mitigation, and transport of the feedstocks. Sustainability is expressed by three main factors: efficiency in (Process) Energy Returned On Invested (P)EROI, carbon footprint in Global Warming Potential GWP(100), and environmental impact in EcoPoints. The green gas production pathway operates on a mass fraction of 50% feedstock with 50% manure. The sustainability of the analyzed feedstocks differs substantially, favoring biomass waste flows over, the specially cultivated energy crop, maize. The use of optimization, in the shape of internal energy production, green gas powered trucks, and mitigation can significantly improve the sustainability for all feedstocks, but favors waste materials. Results indicate a possible improvement from an average (P)EROI for all feedstocks of 2.3 up to an average of 7.0 GJ/GJ. The carbon footprint can potentially be reduced from an average of 40 down to 18 kgCO2eq/GJ. The environmental impact can potentially be reduced from an average of 5.6 down to 1.8 Pt/GJ. Internal energy production proved to be the most effective optimization. However, the use of optimization aforementioned will result in les green gas injected into the gas grid as it is partially consumed internally. Overall, the feedstock straw was the most energy efficient, where the feedstock harvest remains proved to be the most environmentally sustainable. Furthermore, transport distances of all feedstocks should not exceed 150 km or emissions and environmental impacts will surpass those of natural gas, used as a reference. Using green gas as a fuel can increase the acceptable transportation range to over 300 km. Within the context aforementioned and from an energy efficiency and sustainable point of view, the anaerobic digestion process should be utilized for processing locally available waste feedstocks with the added advantage of producing energy, which should first be used internally for powering the green gas production process.
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
