Industrie

De Nederlandse industrie omvat relatief veel energie-intensieve sectoren.

De structuur van de industriesector in Nederland is in vergelijking met andere landen relatief energie-intensief, onder andere door de omvangrijke petrochemie en de staalproductie. Het aandeel van de industrie in het totaal energetisch verbruik in Nederland bedraagt 30% (bron: CBS) en zelfs 40% als ook het niet-energetisch verbruik wordt meegeteld (gebruik als grondstof, zoals bijvoorbeeld aardolie voor de productie van polymeren). De chemiesector is verantwoordelijke voor tweederde van het energieverbruik in de Nederlandse industrie (inclusief niet-energetisch verbruik). Ook de staalindustrie is een grote energieverbruiker en uitstoter van CO2. De industrie is geconcentreerd in vijf grote clusters: Rotterdam en de Moerdijk, Zeeland, Chemelot bij Geleen, het Eemshavengebied bij Delfzijl en het Noordzeekanaalgebied. Het grote aandeel van de industrie in het energieverbruik betekent ook dat de verduurzaming van de industrie een grote rol speelt in de energietransitie.

Energiedragers worden er voor vele uiteenlopende toepassingen ingezet.

Het verbruik van energiedragers in de industrie is op te delen in drie hoofdtoepassingen: om warmte op te wekken voor productieprocessen, in de vorm van elektriciteit en bij het gebruik van energiedragers als grondstof voor het maken van producten. Het gebruik als grondstof komt bijvoorbeeld voor bij aardolieproducten die in kunststoffen terecht komen en aardgas voor kunstmestproductie. Deze energiedragers worden dus niet in warmte, beweging of elektriciteit omgezet. Bijna de helft van het energieverbruik in de Nederlandse industrie betreft niet-energetische toepassingen, wat te maken heeft met de grote chemiesector. Van het energetisch verbruik beslaat het verbruik voor warmte met vier vijfde het grootste deel. Een vierde toepassing is die van cokes voor de reductie van ijzererts in de staalproductie.

Het verlagen van de CO₂-emissie kan door energiebesparing, hernieuwbare energie, inzet van andere energiedragers, maatregelen in de materiaalketen en CO₂-afvang en -opslag.

De broeikasgasemissies van de grote industrie vallen onder het Europese emissiehandelssysteem ETS. Onder het ETS krijgen de grote industriële bedrijven een deel van de emissierechten gratis. Het argument voor het uitdelen van gratis rechten is dat de concurrentie met producenten van buiten de EU die niets of minder betalen voor hun broeikasgasuitstoot niet eerlijk zou zijn. De hoeveelheid gratis rechten neemt in de loop der tijd overigens af (bron: EC). Als de grensheffing die de Europese commissie voorstelt (bron: Reuters) voor producten die de EU invoert er komt, dan vervalt de noodzaak van gratis rechten. In het Klimaatakkoord is er naast het ETS een geleidelijk oplopende nationale CO2-heffing voor de industrie afgesproken om het reductiedoel voor de industrie te halen. De nationale heffing stelt de totaalprijs vast inclusief de ETS-prijs, en betreft dus een aanvullende heffing om te komen tot de vastgestelde minimumprijs. Verder is in het Klimaatakkoord afgesproken dat onder de verbrede subsidieregeling SDE++ ook CO2-reducerende maatregelen vallen anders dan hernieuwbare energieopwekking, wat mogelijkheden biedt voor industrie.

Het verlagen van CO2-emissies van de industrie kan door over te schakelen op energiedragers met minder CO2-uitstoot per opgewekte hoeveelheid elektriciteit of warmte, door het toepassen van energiebesparende maatregelen, door inzet van hernieuwbare energie of door CO2 af te vangen en op te slaan (CCS). Alternatieve brandstoffen met lagere emissies zijn biogas, blauwe waterstof (gemaakt uit aardgas waarbij de vrijkomende CO2 wordt opgeslagen) en groene waterstof (gemaakt met behulp van elektrolyse en hernieuwbare elektriciteit). Energiebesparing is te realiseren door efficiëntere productieprocessen waaronder hergebruik van materialen en efficiëntere scheidingsprocessen met behulp van membranen in plaats van destillatie, maar ook door meer hergebruik van restwarmte. Voor dit laatste zijn er ontwikkelingen op het gebied van het opwaarderen van restwarmte naar voldoende hoge temperatuur met behulp van industriële warmtepompen. Het meer inzetten van elektriciteit zal in combinatie met het groeiende aandeel hernieuwbare elektriciteit zorgen voor lagere indirecte emissies. Omdat het tijd zal vergen om productieprocessen te verduurzamen kan CO2-afvang en -opslag een rol spelen in de fase dat nog niet alle processen emissievrij zijn.

Verschillende procestemperaturen vragen om verschillende verduurzamingsopties die gezamenlijk kunnen bijdragen aan het realiseren van een klimaatneutrale industrie.

In de industrie is warmte nodig op verschillende temperatuurniveaus. De temperaturen lopen uiteen van minder dan 100 °C tot meer dan 1000 °C. Elektrificatie van proceswarmte in de industrie met behulp van weerstandsverwarming of warmtepompen is een mogelijkheid voor het verduurzamen van processen die lagere temperaturen nodig hebben, maar voor de hogere temperatuurniveaus zullen ook brandstoffen nodig blijven. Klimaatneutrale mogelijkheden hiervoor zijn biobrandstoffen, blauwe en groene waterstof of andere synthetische brandstoffen; bij het produceren van synthetische brandstoffen moet dan wel niet-fossiele koolstof worden gebruikt of alle fossiele koolstof worden hergebruikt of opgeslagen. Een andere optie voor lagere temperaturen is geothermie. Inzet van fossiele brandstoffen is een mogelijkheid in een klimaatneutraal scenario als CCS wordt toegepast. Het toepassen van hybride verwarmingsketels, dat wil zeggen ketels die zowel op brandstof als op elektriciteit kunnen draaien, kan niet alleen een rol spelen bij het verminderen van de CO2-uitstoot (als de elektriciteit uit hernieuwbare bron komt), maar ook bij het vergroten van de flexibiliteit van het elektriciteitssysteem door te reageren op de aanbodafhankelijke elektriciteitsprijs.

Noodzakelijke besluiten en investeringen vereisen vergaand inzicht op systeemniveau: hoe beïnvloeden verschillende oplossingsrichtingen elkaar en hoe maken we onzekerheden hanteerbaar?

Door bestaande processen te verbeteren kunnen deze energie-efficiënter worden gemaakt, maar de vraag is of het ontwerpen en inrichten van geheel nieuwe processen op basis van nieuwe technologie op termijn niet veel meer oplevert. Hetzelfde geldt voor hernieuwbare grondstoffen, hernieuwbare energiedragers (zoals groene energie en groene waterstof) waarmee sluitende circulaire processen en waardenketens kunnen worden ingericht. Het is uitermate complex om te bepalen wat de ‘optimale strategie’ is en dit zal per sector verschillen. De industriële transformatie vereist zowel een energietransitie als een grondstoffentransitie. Daarmee samenhangend is er noodzaak voor een meer of minder ingrijpende infrastructurele transitie en grootschalige flexibilisering.

Er is diep inzicht nodig in de feitelijke kosten van een energie- en materialen-transitie voor 2020-2050. Hetzelfde geldt voor de technologische ontwikkelrichtingen die hieraan ten grondslag liggen en die hieruit voortvloeien.

Op diverse deelgebieden, zoals de elektriciteitsmarkt en CO2-afvang, kunnen met bestaande modellen al behoorlijk diepgaande analyses worden gemaakt (zie Figuur 1.). Op andere gebieden, zoals circulaire processen, bestaan nog nauwelijks bruikbare modellen. Daarbij is het niet eenvoudig om de uitkomsten van verschillende modellen in samenhang te wegen en te vertalen naar de meest optimale transitiepaden (techno-economisch en sociaal-maatschappelijk) en noodzakelijke investeringen. Cruciaal voor ieder model is de beschikbaarheid van betrouwbare en relevante data. Van veel algemeen beschikbare data is de granulariteit redelijk beperkt, waardoor analyses nog niet de noodzakelijke diepgang kunnen krijgen. Er liggen dus belangrijke uitdagingen om het modelinstrumentarium uit te breiden met modellen voor analyses die we nu nog niet kunnen maken.

Figuur 1. Overzicht van bij TNO bekende modellen op diverse niveaus en deelgebieden op 2 dimensies: systeem en geografie (bron: Assessment & Mapping of tools for model development Industrial transformation, 2019)

 

Er is veel data beschikbaar bij onderzoeksinstellingen en planbureaus, maar vooral ook bij de industrie zelf. Samen vormen al die data een potentiële schat aan informatie om de beste opties voor transitiepaden te kunnen bepalen. Het is dus zaak de kennis en ontwikkelcapaciteit van onderzoeksinstellingen, industrie en overheid op een goede manier bij elkaar te brengen.

Een goed voorbeeld daarvan is de MIDDEN-database.

MIDDEN staat voor Manufacturing Industry Decarbonisation Data Exchange Network. Deze database omvat de mogelijkheden voor decarbonisatie in de Nederlandse energie-intensieve industrie. Het brengt de huidige situatie van de meeste bedrijven onder EU ETS in kaart met actuele data en geeft inzicht in de voorwaarden waaronder investeringen in decarbonisatie zullen plaatsvinden. MIDDEN is een initiatief van PBL en TNO en wordt breed gedragen door de overheid en diverse brancheorganisaties. Kijk hier voor meer informatie over MIDDEN.