Solar Fuels kunnen op termijn concurreren met fossiele
Het ziet er naar uit dat kosten voor het maken van Solar Fuels, brandstoffen als waterstof, syngas, methanol en diesel uit duurzame energie, zozeer zullen gaan dalen, dat ze de komende twintig jaar kunnen concurreren met fossiele brandstoffen.
Dat schrijven onderzoekers van TNO-ECN en de Universiteit van Amsterdam in een artikel dat verschijnt in het tijdschrift Energy & Environmental Sciences, zo meldt een persbericht van de Universiteit van Amsterdam over de zogeheten Solar Fuels, brandstoffen die zijn gemaakt met duurzame energie, en dus geen fossiele bron hebben. Het onderzoek gaat over de mogelijke prijsontwikkeling de komende decennia van die Solar Fuels. Op dit ogenblik zijn ze een factor 3 tot 10 duurder dan de fossiele, daarom worden ze nu nauwelijks gebruikt.
Leercurves
De prognoses voor de Solar Fuels zijn gebaseerd op kostendaling van verschillende technieken om die brandstoffen te produceren door leereffecten en schaalvergroting. ‘We hebben daarvoor een inschatting gemaakt’, zo benadrukt Remko Detz van TNO-ECN. ‘Maar het is niet zo maar een slag in de lucht. We baseren ons op leercurves die zich in het verleden hebben voorgedaan, zoals met zonnecellen en windturbines.’
De uitkomsten laten zien dat in het optimistische scenario de Solar Fuels de komende twee decennia concurrerend worden met fossiele brandstoffen. In het conservatieve scenario zal dat ook nog gelden voor groene waterstof en groene diesel.
Perspectief
Het belang van de studie is volgens Detz dat die laat zien dat nu investeren in Solar Fuels op termijn loont. ‘We moeten in het begin een drempel van hogere kosten over, maar nemen we die omdat we het gebruik ervan belangrijk vinden, en zetten we in op schaalvergroting, dan is er voldoende perspectief.’
Volgens de onderzoekers zijn er verschillende redenen waarom we die Solar Fuels in de toekomst nodig hebben (lees ook ‘KIVI energieplan: met onregelmatige wind en zon is te dealen’)
- Voor de opslag van duurzame energie wanneer wind en zon meer produceren dan er op dat moment nodig is.
- Een energiebron met hoge dichtheid is vooral handig voor zwaar transport en vliegverkeer
- Ze dienen als grondstoffen voor de industrie, bijvoorbeeld voor het maken van plastics, coatings en dergelijke.
Verschillende manieren van produceren
Er zijn verschillende routes om met de gebruik van de energie van de zon die Solar Fuels te produceren.
► Hitte
Gebruik de zon om bijvoorbeeld in zonnecentrales hele hoge temperaturen te creëren, en gebruik die hitte om waterstof te produceren, of uit CO2 koolmonoxide. Met die twee samen is dan ethanol of diesel te maken (lees ook ‘Chemische warmteopslag in zoncentrale’).
► Elektriciteit
Het omzetten in elektriciteit met zonnepanelen is inmiddels gemeengoed. Met die elektriciteit is waterstof te produceren of direct koolwaterstof uit water en CO2 via zogeheten co-elektrolyse (lees ook ‘Nederland heeft kans met productie elektrolysers’).
► Natuurlijke fotosynthese
Bomen, planten, algen en zo meer zetten zonlicht om in biomassa, die kan worden omgezet in biobrandstoffen (lees ook ‘Bouw houtvergasser van start’).
► Kunstmatige fotosynthese
Er wordt ook hard gewerkt aan het nabootsen van die natuurlijke fotosynthese , waarbij het zonlicht direct wordt omgezet in waterstof (lees ook ‘Kunstmatige bladeren in zicht dankzij nieuw materiaal’)
Afhankelijk van de gekozen methode blijkt dat de waterstof, syngas, methanol en diesel zijn te produceren met een efficiency die varieert tussen de 56 – 67 %. Dit getal geeft de verhouding tussen de totale energie die er in wordt getopt en de energie-inhoud van de waterstof, methanol en diesel. Het maakt al direct duidelijk dat deze route van energie-opslag alleen zinvol is wanneer er voor de Solar Fuel geen alternatief is.
Kosten zullen dalen
Vervolgens is gekeken naar de prijs van het maken van die Solar Fuels , met gebruik van alle genoemde methoden. Daarbij zijn zo goed mogelijk alle kosten meegeteld, inclusief te betalen rente op investeringen en bijvoorbeeld de prijs van water en CO2.
De verschillen met fossiel springen dan direct in het oog. Zo is die voor waterstof uit aardgas 1,4 dollar kilo, als Solar Fuel zijn de kosten al gauw 3 tot 11 dollar per kg. Bij diesel en methanol gaat het om een verschil van een factor drie.
Maar stel nu eens dat die Solar Fuels toch van de grond komen, zo redeneren de onderzoekers, dan zullen de kosten gaan dalen vanwege leereffecten. Omdat het gaat om een inschatting zijn scenario’s gebruikt. Optimistisch voor snelle toepassing van de technologie en een groot leereffect, en conservatief voor het omgekeerde. De scenario’s leveren zo de ‘randen’ waarbinnen de prijsontwikkeling zich waarschijnlijk zal gaan afspelen.
In het optimistische scenario blijkt dat alle Solar Fuels kunnen concurreren met de fossiele. In het conservatieve geldt dat nog altijd voor waterstof en diesel.
Openingsfoto: kunstmatige boom creëert met zonlicht en water en CO2 uit de lucht branstoffen. Foto Solar Fuels Institute.
