E-fuels spelen belangrijke rol bij duurzame toekomst transport

Om de doelstellingen van het Klimaatakkoord van Parijs te realiseren, zijn er drastisch groenere vervoerswijzen nodig. Slimme mobiliteitsconcepten, efficiëntere motoren, elektrische voertuigen en biobrandstoffen zijn vaak genoemde toepassingen. Ook zien we nieuwe innovatieve ontwikkelingen ontstaan zoals truck transport met groene stroom door middel van zonnepanelen op trailers. Elektrische voertuigen kunnen worden beschouwd als de voorkeursoplossing voor korte afstanden en lichte voertuigen. Truck transport, scheepvaart en luchtvaart lopen momenteel achter als het gaat om bijdragen aan duurzame mobiliteit. Deze soorten van transport vragen om energiedragers met een hogere energiedichtheid, waarvoor e-fuels en groene waterstof een oplossing kunnen zijn.

De transportsector is verantwoordelijk voor 23% van de wereldwijde CO2-uitstoot. Bijna driekwart hiervan komt van het wegtransport en zo’n 10% van de luchtvaart en zeevaart (TNO, 2020). Deze uitstoot moet voor 2050 met 95% omlaag om de klimaatdoelen te halen. Het is volgens Richard Smokers (TNO) daarom cruciaal dat deze sectoren drastisch worden vergroend. E-fuels bieden een uitweg zolang de gehele keten de benodigde stappen zet en de productie en investeringen in bijbehorende infrastructuur verhogen.

Het gebruik van e-fuels

Synthetische brandstoffen, geproduceerd met elektriciteit, ofwel e-fuels, kunnen een belangrijke rol spelen in het terugdringen van de CO2-uitstoot van wegtransport over lange afstand, luchtvaart en scheepvaart. Synthetische methanol, -diesel en -LNG (Liquified Natural Gas) zijn voor wegtransport over lange afstand en de scheepvaart de meest geschikte opties; voor de grote vaart is ook synthetische ammoniak een belangrijke optie. Voor de luchtvaart voldoet alleen e-kerosine.

Het maken van e-fuels gaat heel anders, zoals te zien is in onderstaand figuur. Het proces begint met duurzame elektriciteit, opgewekt door windmolens of zonnepanelen (of met aardwarmte of kernenergie). Die groene stroom gaat naar grote elektrolyse-apparaten die water ontleden in waterstof en zuurstof. De waterstof gaat door naar een fabriek waar de synthese plaatsvindt met CO2 tot de verschillende synthetische koolwaterstoffen: e-methanol, e-diesel, e-LNG en e-kerosine. Via een soortgelijke route – maar dan met stikstof in plaats van koolstof – is e-ammoniak te produceren.

Figuur 1: Schematische weergave van de productieroutes van waterstof en de meest relevante e-fuels (TNO, 2020)

E-fuels verschillen voor zwaar wegtransport, scheepvaart en luchtvaart

In het onlangs afgerond onderzoek van VoltaChem, TNO en SmartPort is vanuit gebruikersperspectief gekeken naar de mogelijkheden van groene waterstof en de e-fuels; e-methanol, e-diesel, e-ammoniak, e-LNG en e-kerosine. Deze e-fuels hebben, net als groene waterstof, nauwelijks uitstoot omdat ze worden geproduceerd met elektriciteit uit duurzame bronnen en circulaire koolstofdioxide.

Uit onderzoek blijkt dat voor vrachtvervoer over de weg groene waterstof alleen bruikbaar is voor kortere en middellange afstanden. Voor zwaar wegtransport over lange afstanden zijn e-fuels beter geschikt, vanwege hun hoge energiedichtheid waardoor kleinere goedkopere tanks nodig zijn. Ook zal het gebruik van waterstof waarschijnlijk duurder zijn dan synthetische methanol, -diesel en -LNG, vanwege hoge kosten voor tankinfrastructuur en voertuigen.

E-ammoniak wordt op dit moment te gevaarlijk geacht voor wegvervoer. Voor de scheepvaart is waterstof alleen praktisch toepasbaar voor korte afstanden en veerdiensten. Met name voor zeetransport over lange afstanden is e-ammoniak interessant. Synthetische methanol, -diesel en -LNG zijn interessante opties voor zowel binnenvaart als zeevaart. Voor de luchtvaart blijkt e-kerosine de enige haalbare optie. Alle brandstoffen die significant verschillen van kerosine vallen af, omdat ze vanwege hun lagere energiedichtheid grotere brandstoftanks nodig hebben. Dit levert een te groot verlies aan passagiers- en laadcapaciteit op. Daarnaast zou er geïnvesteerd moeten worden in volledig nieuwe vliegtuig- en motorontwerpen.

Gezamenlijke inspanning gehele keten nodig om klimaatdoelen te halen

Het lijkt een tegenstrijdigheid: duurzaam transport. Transport gebeurt immers veelal door het verbranden van fossiele brandstoffen. Dit zorgt voor een gigantische CO2-uitstoot en heeft een negatieve impact op het milieu. Ook is een hoog verbruik van fossiele brandstoffen schadelijk voor de gezondheid van mens en dier. Als gevolg van (een toenemend aantal) transportbewegingen slibben binnensteden dicht, stijgt de filedruk en neemt de stank- en geluidsoverlast toe. Om de transport sector drastisch te vergroenen moeten er zowel wereldwijd als op Europees, nationaal en regionaal niveau stappen worden gezet door de gehele keten. E-fuels kunnen hier een belangrijke rol in spelen. Tevens is het essentieel dat er gekeken wordt naar overige alternatieven door nieuwe innovatietrajecten te starten.

Het Living Lab Green Fulfilment is een proeftuin voor onderzoek en innovatie rondom duurzame logistiek. Eén van de innovatietrajecten van het Living Lab Green Fulfilment, geïnitieerd door e-Fulfilment Hub is om de CO2-uitstoot te verminderen. Hierbij is een pilot gestart rondom duurzaam transport, middels de inzet van technologieën van innovatiepartner IM Efficiency. Het concept SolarOnTop (een met zonnepanelen geïntegreerde trailer) wordt in de markt getest en gevalideerd om zo elektrisch vervoer te stimuleren. Samen met de inzichten die uit de andere innovatietrajecten, ontstaan nieuwe inzichten om middels de inzet van nieuwe technologieën de CO2-uitstoot verder te verlagen. Op weg naar 100% groene e-fulfilment.