nieuws

Nederland pioniert in duurzaam vliegen

Publicatie

20 okt 2020

Categorie

Soort

nieuws

Tags

kerosine, luchtvaartindustrie, synthetische brandstoffen

Van alle energieverbruikers is de luchtvaart een van de lastigste om te verduurzamen. De druk op de sector om de CO2-uitstoot te verlagen, neemt ondertussen toe. Met verschillende initiatieven probeert Nederland een pioniersrol te vervullen, maar opschaling blijft voorlopig een brug te ver.

Francis Voermans

In Delfzijl wil SkyNRG een fabriek bouwen voor de productie van duurzame kerosine, ook wel SAF, sustainable aviation fuel, genoemd. De fabriek gaat gebruikt frituurvet innemen om honderdduizend ton brandstof per jaar te maken. Het moet de eerste productielocatie worden van het in Amsterdam gevestigde SkyNRG, dat zich tot nu toe toelegt op het inkopen, mengen, verkopen en leveren van SAF. KLM is een van de partners in het project en gaat driekwart van de productie afnemen.Het frituurvet wordt verwerkt met het zogeheten HEFA-proces, waarbij esters en vetzuren met waterstof worden omgezet. Het is momenteel de enige commercieel haalbare techniek om duurzame kerosine te maken.

Gebrek aan vraag

Het HEFA-proces is sinds 2011 goedgekeurd voor de productie van brandstof voor de commerciële luchtvaart. KLM had in dat jaar de wereldprimeur met de eerste vlucht op HEFA-SAF van Amsterdam naar Parijs.

Maar het aanvankelijke enthousiasme verstomde snel. In de jaren erna werd er steeds minder mee gevlogen en de grootste producent, het Finse Neste, stopte met de productie wegens het gebrek aan vraag.

De laatste jaren zit de productie echter weer in de lift. Lucht-vaartorganisatie IATA schat dat er momenteel wereldwijd zo’n vijftig miljoen liter per jaar aan SAF wordt geproduceerd. Tot dusver zijn er in totaal ruim tweehonderdduizend vluchten met SAF uitgevoerd en inmiddels hebben zo’n veertig vliegmaatschappijen er ervaring mee opgedaan. Qua CO2-emissiereductie zet het nog weinig zoden aan de dijk. SAF vertegenwoordigt slechts zo’n 0,01 procent van het totale (pre-corona) kerosineverbruik.

De SAF komt nu voornamelijk uit de raffinaderij van World Energy in Paramount nabij Los Angeles. Ook Neste heeft de productie in 2018 weer hervat. En er staat veel nieuwe capaciteit op stapel. World Energy breidt zijn raffinaderij uit en zal de productie van SAF bijna vertienvoudigen. Na een grote investering van Neste in zijn raffinaderij in Singapore, moet deze vanaf 2023 anderhalf miljoen ton SAF per jaar kunnen maken. Neste overweegt ook te investeren in Rotterdam, waar het de raffinaderij geschikt zou willen maken om SAF te produceren. Daarnaast is er nog een aantal andere bedrijven met bouwplannen, waaronder dus SkyNRG. Als dat allemaal doorgaat, zou er in 2025 tot wel 3,5 miljard liter per jaar kunnen worden geproduceerd, aldus ATAG (Air Transport Action Group). De coronacrisis zal echter voor vertraging zorgen en voor sommige plannen wellicht het einde betekenen.

Industrielinqs nu 3 maanden gratis ontvangen?

Dit artikel komt uit de tweede editie van het Industrielinqs magazine, dat zich richt op de procesindustrie, energiesector en onderlinge infrastructuur. Met het magazine verbinden we industriële ketens zodat ze van elkaar kunnen leren. Belangrijke thema’s zijn: innovatie, energietransitie, onderhoud en veiligheid.

Gebruik kortingscode ILQS20GRATIS voor een gratis proefabonnement

Vrijwillige toeslag

Om het aandeel SAF in de kerosinepool te doen groeien, is de rol van de overheid belangrijk. Zij moet de verduurzaming faciliteren, dan wel afdwingen. De prijs van HEFA-SAF ligt twee tot drie keer hoger dan die van fossiele kerosine. Volgens KLM zelfs vijf tot zes maal als de transportkosten worden meegerekend. Dit betekent dat een duurzame vlucht van Amsterdam naar New York honderd tot tweehonderd euro duurder is dan een normaal ticket. SkyNRG denkt dat bedrijven die hun CO2-voetafdruk willen verlagen, bereid zijn die prijs te betalen. Het heeft daarvoor het “Board Now”-concept opgezet, waarbij bedrijven SAF kunnen inkopen om hun personeel of vracht duurzaam te vervoeren.

‘Biokerosine is het goedkoopste. Maar er is een grens aan de hoeveelheid frituurvet die beschikbaar is.’

Joris Melkert, docent luchtvaarttechniek TU Delft

Op grotere schaal kan de sector niet op zo’n vrijwillige toeslag rekenen. Dus zal het prijsverschil kleiner moeten worden. ‘De vliegindustrie heeft heel dunne marges. De gemiddelde winst per ticket is minder dan tien euro (pre-corona). Het kan dus niet uit om duurdere brandstof te gaan inkopen. Je zou kunnen zeggen dat fossiele brandstof gewoon te goedkoop is’, zegt Joris Melkert, docent luchtvaarttechniek aan de TU Delft.

Een effectieve maatregel is om het bijmengen van duurzame brandstof te verplichten. Noorwegen heeft als eerste land zo’n verplichting geïntroduceerd. Vanaf dit jaar moet 0,5 procent van de vliegtuigbrandstof die er wordt getankt duurzaam zijn. Ook Nederland wil een bijmengverplichting, maar dan het liefst Europees. Minister van Nieuwenhuizen (Infrastructuur en Waterstaat) heeft het voortouw genomen om dit vanaf 2023 in te voeren. Als dat niet haalbaar blijkt te zijn, wil ze de verplichting alleen in Nederland invoeren. Om welk percentage het gaat, is nog niet bekend, maar dit zou moeten doorgroeien naar veertien procent in 2030 en naar honderd procent in 2050, zoals in het Ontwerpakkoord Duurzame Luchtvaart is afgesproken.

Waterstof

Voor zo’n hoog aandeel duurzame brandstof is HEFA-kerosine geen optie. ‘Biokerosine is het goedkoopst en het meest haalbaar. Maar er is een grens aan de hoeveelheid frituurvet die beschikbaar is’, zegt Melkert. Andere technieken zullen dus moeten worden aangewend. Waterstof zal daarbij een sleutelrol spelen, verwacht hij. ‘Dat kan op drie manieren. Ten eerste – en dat is het meest voor-de-hand-liggend – als energiebron en voeding voor synthetische kerosine. Ten tweede kan het rechtstreeks worden verbrand in de vliegtuigmotor. Dat is waarschijnlijk ook niet zo moeilijk, maar daar heb je wel nieuw ontwikkelde motoren voor nodig. De derde optie is om waterstof te gebruiken als brandstof voor een vliegtuig met een brandstofcel en elektromotor.’ Die waterstof moet uiteraard wel duurzaam worden opgewekt. Melkert: ‘Dan rijst de vraag of we wel voldoende duurzame energie hebben voor de hele maatschappij.’

Ook Airbus gelooft dat waterstof de oplossing is voor de luchtvaart om haar klimaatdoelstellingen te realiseren. De vliegtuigbouwer presenteerde onlangs drie concept-ontwerpen voor vliegtuigen op waterstof. Deze hebben aangepaste turbine-motoren, die worden gevoed met vloeibaar waterstof. Het eerste ZEROe-vliegtuig zou vanaf 2035 moeten gaan vliegen.

Synthetisch kerosine

De uitdaging voor de vliegtuigbouwer is om voldoende waterstof te kunnen meenemen. Melkert: ‘Als je kijkt naar het gewicht is waterstof fantastisch. Per kilo bevat het drie keer meer energie dan kerosine. Maar je moet het ook kwijt kunnen. Vloeibaar waterstof bevat per kuub vier keer minder energie dan kerosine.’ Dit betekent dat de afstand de bottleneck wordt. ‘Een van de ontwerpen van Airbus lijkt op de bestaande vliegtuigen. Die zou de helft van de afstand kunnen vliegen en dat zou prima zijn voor Europese vluchten. De grote uitdaging ligt in intercontinentale vluchten. Van alle vluchten is de top één procent met de langste afstanden goed voor twintig procent van het totale brandstofverbruik.’

tekst gaat verder onder de afbeelding
kerosine

NExBTL unit in Rotterdam (c) Neste

Voor die lange afstanden zou synthetische kerosine een oplossing zijn. Het is zelfs de enige levensvatbare optie voor de luchtvaart om te verduurzamen, concludeert TNO in een onlangs verschenen rapport over e-fuels. Een belangrijk voordeel daarbij is dat synthetische brandstof in bestaande vliegtuigen kan worden gebruikt.

Wereldprimeur

Synthetische kerosine wordt gemaakt uit synthesegas (een mengsel van koolmonoxide en waterstof) met het – al honderd jaar geleden ontwikkelde – Fischer Tropsch proces. Het synthesegas kan worden gemaakt uit kolen, olie, biomassa, of – het meest duurzame – uit kooldioxide en waterstof.

Deze laatste techniek is helaas nog niet rijp voor commerciële toepassing. Het produceren van kerosine uit kooldioxide en waterstof is tot dusver alleen op labschaal gedaan. In Rotterdam wil een internationaal consortium een eerste proof-of-concept-installatie bouwen, die zo’n duizend liter per dag moet gaan produceren. De initiatiefnemers zijn Urban Crossovers, SkyNRG en het Zwitserse Climeworks, dat technologie heeft om CO2 uit de lucht te filteren. Urban Crossovers is een Rotterdams bedrijf dat nieuwe concepten ontwikkelt om oplossingen van de CO2-problematiek te versnellen. ‘Dit project gaat als eerste ter wereld synthetische kerosine maken van groene elektriciteit, groene waterstof en CO2 uit buitenlucht’, zegt Willem van Genugten van het bedrijf.

Het is de bedoeling deze wereldprimeur bij Rotterdam Airport te bouwen. ‘Bij Rotterdam Airport komt een groot veld met zonnepanelen, parallel aan de landingsbaan. Samen met de demonstratiefabriek ontstaat zo een lokaal ecosysteem van groene elektriciteitsproductie, kerosineproductie en de levering aan afnemers. Bovendien staat hij dan dichtbij het publiek. Informatie over de noodzaak en mogelijkheden van circulaire kerosine is belangrijk voor het draagvlak en de opschaling van synthetische kerosine uit lucht. Er zal dan ook een bezoekerscentrum bij komen.’

‘Deze installatie is van grote waarde om tot competitieve productie te komen.’

Willem van Genugten, oprichter Urban Crossovers

Prijscompetitief

De technische constructie van de demofabriek is al rond. Climeworks maakt de unit om CO2 uit de lucht af te vangen. Verder zijn er drie Duitse bedrijven bij betrokken. Sunfire levert een co-elektrolyse unit die kooldioxide met water in één stap omzet in synthesegas. Interatec levert de Fischer-Tropsch installatie en tot slot zal een unit van EDL de synthetische koolwaterstoffen omzetten in vliegtuigbrandstof. ‘We zijn nog bezig om de financiering te organiseren. De grootste horde is nu een mentale. We moeten stakeholders overtuigen dat deze essentiële proof-of-concept-stap richting opschaling naar echt grote volumes nu moet worden gezet.’

De prijs van synthetische kerosine wordt nu geschat op ongeveer tien maal de prijs van fossiele kerosine. Door opschaling zou die prijs snel kunnen dalen, zegt Van Genugten. ‘Verschillende onafhankelijke studies laten zien dat de technologie in tien tot vijftien jaar prijscompetitief zou kunnen worden. Deze installatie is van grote waarde om tot competitieve productie te komen. Het is het begin van een belangrijke ontwikkeling.’

Fotocredit: Airbus
Bron: Industrielinqs 2-2020