16 mei 2022
Auteurs: Julien Defauw, Benoît Martin, Julien Pestiaux
Context en doel van het onderzoek
De Europese aardgasmarkt heeft het afgelopen jaar onder spanning gestaan in de context van het post-covidale economische herstel en, recentelijk, de oorlog in Oekraïne. Hierdoor groeide het besef dat Europa minder afhankelijk moet worden van de invoer van aardgas, vooral uit Rusland. De totale invoer van 155 bcm aardgas uit Rusland was in 2021 goed voor ongeveer 45% van de gasinvoer van de EU en bijna 40% van haar totale gasverbruik.[1] Hoewel dit een grote uitdaging is, is het ook een kans om de klimaattransitie naar een efficiënter energiesysteem op basis van schonere energie te versnellen. Een coherente strategie moet niet gericht zijn op een verschuiving naar alternatieve fossiele brandstoffen en importbronnen (d.w.z. LNG).
De drie grootste gasverbruikers in Europa zijn de sectoren energieproductie, gebouwen en industrie (Fig. 1). De bouwsector heeft een groot reductiepotentieel door isolatie en elektrificatie van verwarming en de energieproductie door het gebruik van koolstofarme energiebronnen. Met elk meer dan een derde van het EU-verbruik vertegenwoordigen deze twee sectoren 70% van het aardgasverbruik in Europa en moeten ze worden aangepakt. De industriële sectoren worden echter vaak buiten beschouwing gelaten omdat ze al golven van energie-efficiëntieverbeteringen hebben doorgemaakt. Toch vertegenwoordigen zij 27% van het aardgasverbruik in Europa en ook in de industrie kunnen concrete acties worden ondernomen, met veel opties die niet aantrekkelijk waren bij lagere fossiele brandstofprijzen of met minder geopolitieke druk.
Figuur 1 Totaal aardgasverbruik (incl. feedstocks) in EU27 per sector [% TWh].
Bron: Eurostat, Energiebalansen
Deze studie is gericht op (i) het identificeren van hotspots in het aardgasverbruik door de EU-industrie en (ii) het voorstellen van een eerste beoordeling van de alternatieven voor aardgas in deze industriële sectoren. De studie beoordeelt de mate waarin het aardgasverbruik in de EU-industrie de komende vijf jaar kan worden teruggedrongen, op voorwaarde dat rijpe technologieën of alternatieven voor aardgas volledig worden benut in de geïdentificeerde industriële hotspots in heel Europa. Het moet daarom worden gezien als een ambitieus scenario van de mogelijkheden om het aardgasgebruik in de EU-industrie te verminderen. In de studie is het gebruik van biomethaan, een duidelijk alternatief voor aardgas, buiten beschouwing gelaten. De duurzame productie van biomethaan in de EU is echter beperkt en zal het niet mogelijk maken om alle toepassingen koolstofvrij te maken. Het gebruik ervan moet daarom worden gekanaliseerd naar sectoren waar gas niet kan worden gecomprimeerd, zoals grondstoffen voor petrochemische producten en meststoffen.
Belangrijkste bevindingen
Drie industriële sectoren zijn verantwoordelijk voor twee derde van de vraag naar aardgas van de EU-industrie: chemische stoffen, levensmiddelen en niet-metaalhoudende mineralen (glas en keramiek) (Fig. 2). Door alle beschikbare alternatieven in deze sectoren toe te passen, kan in de komende 5 jaar tot 25% van het totale gasverbruik van de EU-industrie worden verminderd.
Figuur 2 Verdeling van het aardgasverbruik in 2020 in de EU27 per subsector en subproces [TWh]
Bron: Berekening van Climact op basis van Eurostat 2022, Industry Energy balances, 2022 ; en JRC 2017, IDEES database.
De voedingssector biedt het grootste relatieve potentieel voor gasreductie. Voedselverwerking is vooral afhankelijk van de vraag naar stoom op lage temperatuur, waarin kan worden voorzien door warmtepompen. Aan de vraag naar warmte op middellange temperatuur kan worden voldaan met industriële warmtepompen in combinatie met stoomterugwinning via mechanische damprecompressie of een elektrische boiler. Directe warmtevraag (oven) en koelprocessen zijn al voornamelijk elektrisch; het resterende gasgebruik kan dus worden geëlektrificeerd. Substantiële maatregelen om dit niveau van elektrificatie te bereiken, samen met verbeteringen in energie-efficiëntie en -beheer en afvalvermindering, zouden kunnen leiden tot een daling van 70% van het gasgebruik in de voedingsindustrie, wat neerkomt op een daling van 10% van het gasgebruik in de hele EU-industrie.
Het gasverbruik in de chemische sector is moeilijker te verminderen, maar deze sector is met 40% van het industriële gasverbruik veruit de grootste verbruiker. Beperkte maatregelen kunnen dus een grote impact hebben. Aardgas wordt voornamelijk gebruikt voor energiedoeleinden (industriële verwerking) en als grondstof (petrochemie en meststoffen).
Energiebesparingen zijn mogelijk door grotere energie-integratie in industriële zoneringen en elektrificatie van de vraag naar lage en middelhoge temperatuurwarmte. Aan deze laatste vraag kan gedeeltelijk worden voldaan met conventionele, industriële en chemische warmtepompen. Hogetemperatuurwarmte is moeilijker te elektrificeren, maar proefprojecten kunnen verder worden ondersteund om grootschalige elektrische boilers en ovens te demonstreren. Tot slot is er bij koelprocessen nog ruimte voor elektrificatie.
Wat grondstoffen betreft, bestaat het eerste potentieel erin om de vraag naar nieuwe materialen te verminderen (bv. door flessen vaker te hergebruiken, plastic voor eenmalig gebruik te verminderen en meer te recyclen). Momenteel wordt minder dan 30% van het kunststofafval in Europa ingezameld voor recycling[2]. Voor de resterende productie van nieuwe grondstoffen zijn synthetische brandstoffen (uit biomassa of groene waterstof) de meest geloofwaardige oplossing.
Door deze oplossingen op grote schaal in Europa te implementeren, kan de chemische industrie in een ambitieus scenario haar aardgasverbruik op korte termijn met 25% verminderen. Dit komt neer op nog eens 10% vermindering van het totale gasverbruik van de industrie.
De glas- en keramiekindustrie zijn enigszins vergelijkbaar, aangezien zij ovens met een hoge temperatuur nodig hebben. Er bestaan al kleine elektrische ovens, terwijl grootschalige ovens worden gedemonstreerd, wat hoge kosten en hoge risico’s met zich meebrengt. Glasrecycling bereikt al een hoog niveau (meer dan 70% voor containers), maar kan nog worden verhoogd (glasrecycling in de bouw en auto-industrie kan aanzienlijk worden verbeterd). Hergebruik van glas heeft ook een groot potentieel, maar net als voor recycling zijn hiervoor systeemveranderingen nodig. In keramiek is de technologie voor microgolfondersteuning al beschikbaar en deze zou een belangrijke rol kunnen spelen bij gasbesparingen op korte termijn. Energie-efficiëntie en energiebeheer (voornamelijk in de keramiek) kunnen samen met een langzame elektrificatie 20% van de gasbesparingen in die sector opleveren, waarmee het reductiepotentieel van 25% in het gasverbruik in de totale industrie wordt vervolledigd.
Figuur 3 Ambitieus aardgasreductiepotentieel op korte termijn [TWh] in de industrie van de EU27, met de nadruk op de grootste gasverbruikers.
Bron: Climact
Laten we nog eens benadrukken dat we het goedkoopst gas besparen als we het gebruik ervan helemaal vermijden. Het verminderen van de hoeveelheid materialen die nodig zijn voor hetzelfde eindgebruik is de basis van de circulaire economie. Dit kan op verschillende manieren worden teruggedrongen: materiaalefficiëntie (bijv. lichtere bakstenen of flessen, minder verpakking, efficiëntere meststoffen), afvalvermindering/terugwinning (bijv. minder voedselverlies, hoger recyclingpercentage, voorafgaand gemakkelijk te recyclen productontwerp), producthergebruik/reparatie (bijv. hergebruik van flessen, plastic productreparatie, duurzame producten), omschakeling van materiaal (bijv. hout in plaats van bakstenen). Deze opties moeten centraal staan in een samenhangende duurzame strategie. Ze vereisen echter systeemveranderingen en het kost tijd om ze te implementeren. Daarom vormen ze, hoewel ze eraan bijdragen, niet de belangrijkste opties om op korte termijn gas te besparen in de EU-industrie.
De kosten van dergelijke acties zijn niet meegenomen in deze studie. Drastische veranderingen zoals elektrische glasovens vereisen echter hoge investeringen en kennen grote risico’s omdat ze nog niet op grote en commerciële schaal zijn gedemonstreerd. In dit voorbeeld kosten volledig geëlektrificeerde ovens ongeveer 5 miljoen euro (ter plaatse) per geïnstalleerde MW (waarmee ongeveer 10 kt glas per jaar kan worden geproduceerd)[3]. Vergeleken met de 36 Mton van de huidige Europese productie zou een volledig geëlektrificeerde glasindustrie volgens een eenvoudige schatting (waarbij geen rekening wordt gehouden met alle technische aspecten) minstens 18 miljard euro kosten.
Perspectieven
De geopolitieke en duurzaamheidsvereisten vragen om een doortastende en coherente reactie om de EU minder afhankelijk te maken van fossiele brandstoffen en de invoer van aardgas. Deze studie laat zien dat de industrie een duidelijk potentieel heeft om het gebruik van aardgas met 25% te verminderen. Dit is ambitieus, maar het alternatief kan Europa leiden tot extreme pieken in fossiele prijzen, verdere toename van onzekerheden en opgebouwde energieafhankelijkheid. Hoewel de economische aspecten van dit scenario nog niet in detail zijn onderzocht, is het duidelijk dat investeringsvereisten een belangrijk element van de vergelijking vormen. Bovendien kunnen bij hoge elektriciteitsprijzen niet alleen de investeringskosten, maar ook de bedrijfskosten een extra kostenpost vormen ten opzichte van de bestaande, op gas gebaseerde activa.
Aan de andere kant brengt de afhankelijkheid van aardgas ook aanzienlijke kosten met zich mee, gezien de huidige spanning op de gasmarkten, de evolutie van de koolstofprijs en de potentiële risico’s op de bevoorradingszekerheid in de context van de oorlog in Oekraïne.
Daarom moeten er adequate beleidsmaatregelen worden genomen om de overschakeling van de aardgasindustrie in de EU te ondersteunen. Europa kan ook van deze verschuiving profiteren om een leider van de koolstofarme industrie te worden en tegelijkertijd de klimaatdoelstellingen van de Green Deal te halen.
Voor meer informatie, download de pdf HIER
De auteurs willen Tomas Wyns, onderzoeker aan het Instituut voor Europese Studies, VUB, bedanken voor zijn waardevolle bijdrage aan deze studie.
[1] IEA: Een 10-puntenplan om de afhankelijkheid van de Europese Unie van Russisch aardgas te verminderen
[2] EU-maatregelen om het probleem van plastic afval aan te pakken, Europese rekenkamer, 2020
[3] I. Papadogeorgos en K.M. Schure (2019), Decarbonisatieopties voor de Nederlandse container- en tafelglasindustrie. PBL Planbureau voor de Leefomgeving en ECN onderdeel van TNO, Den Haag. https://www.pbl.nl/sites/default/files/downloads/pbl-2019-decarbonisation-options-for-the-dutch-container_and_tableware_glass_industry_3720.pdf