ESG & Economie - Kan de EU aardgasinfrastructuur worden gebruikt voor CO2?

• Koolstofafvang en het verwijderen van CO2 uit de atmosfeer hebben een belangrijke rol in het EU-streven naar netto nul…

• …om de resterende CO2-uitstoot van de sectoren die moeilijk kunnen decarboniseren te compenseren

• In Fit-for-55 was aanvankelijk het doel voor koolstofafvang van 50 Mtpa (Miljoen ton per jaar) in 2030, 114 Mtpa in 2040 en 245 Mtpa in 2050

• In nieuwe voorstellen van de Europese Commissie (EC) zijn deze doelen ambitieuzer, namelijk 59 Mtpa in 2030 en 243 Mtpa jaar in 2040 in een 90-95% reductiescenario

• Maar er moet een infrastructuur zijn om deze CO2 te transporteren en op te slaan

• Een belangrijke vraag is of de bestaande aardgasinfrastructuur kan worden gebruikt voor CO2

• De aardgasinfrastructuur moet worden aangepast aan mogelijke corrosie, CO2-onzuiverheden en drukverschillen en bevindt zich mogelijk niet op de juiste plaats om CO2 te transporteren

• Daarom is er behoefte aan nieuwe infrastructuur die kan voldoen aan de EU-brede eisen in verband met CO2-transport

• Er zijn ongeveer 100-120 potentiële CO2-afvangclusters en ongeveer 100 opslaglocaties in heel Europa

• Het toekomstige Europese CO2-transportnetwerk zou tegen 2030 een lengte van 6.700-7.300 km kunnen bereiken en zou tegen 2050 kunnen uitgroeien tot 15.000-19.000 km

• De uitrol ervan zou tegen 2030 tussen 6,5 miljard en 19,5 miljard euro kunnen kosten, en tegen 2050 tussen 9,3 miljard en 23,1 miljard euro

Inleiding

Vorig jaar hebben we ons verdiept in het afvangen van CO2 (zie hier). We bespraken in die publicatie de technologieën die emissies uit verbranding opvangen. Dat zijn Carbon Capture (CC) en Carbon Capture Storage and Utilisation (CCSU). In juni publiceerden we een rapport over geo-engineering koolstofvastleggingstechnologieën waarin we de technische (uit de atmosfeer halen van CO2 door machines), de geologische (verbeterde verwering/mineralisatie) en de biologische koolstofvastlegging bespraken. Koolstofafvang en het verwijderen van CO2 uit de atmosfeer hebben een belangrijke rol in het EU-klimaatdoel naar netto nul, om de resterende CO2-uitstoot van de moeilijk te decarboniserende sectoren te compenseren. Volgens het Internationale Energieagentschap (IEA) werd er in 2022 wereldwijd slechts 0,04 Gigaton (Gt) CO2 afgevangen. In de onderstaande grafiek staan de scenario’s STEPS, APS en NZE van de IEA. STEPS is de stated policies scenario, APS is de announced policies scenario and NZE het netto nul-scenario. In een netto nul-scenario (NZE) zou de wereldwijd afgevangen CO2 ongeveer 1 Gt CO2 moeten bedragen in 2030 en ongeveer 6 Gt CO2 in 2050 (zie onderstaande grafiek). Dit is nog steeds te verwaarlozen vergeleken met de wereldwijde CO2-uitstoot van 37,4 Gt CO2 in 2023. Maar er moet een infrastructuur zijn om deze CO2 te transporteren en mogelijk op te slaan (als het niet wordt gebruikt).

Kan de bestaande aardgasinfrastructuur in Europa worden gebruikt voor CO2-transport en -opslag? Dat is ook meteen de belangrijkste vraag die we in dit rapport behandelen. Voordat we deze vraag kunnen beantwoorden, verdiepen we ons eerst in de specifieke kenmerken van CO2 en hoe we CO2 kunnen transporteren en opslaan. Wat zijn de uitdagingen van transport en opslag van CO2? Wat zijn de EU-plannen en -doelen voor CO2-transport en -opslag? We eindigen met een conclusie.

Er is ook de mogelijkheid om CO2 in vloeibare toestand te transporteren met de juiste temperatuur en druk. Deze oplossing vereist echter een goede isolatie van de pijpleidingen.

Manieren om CO2 te transporteren

CO2 kan worden getransporteerd via pijpleidingen, schepen, de weg en het spoor. Het transport van CO2 via pijpleidingen is een volwassen technologie. Het komt het meest voor en is minder duur. Het CO2 is bij voorkeur droog en vrij van waterstofsulfide omdat de corrosie van pijpleidingen dan minimaal is. Het transport van CO2 via pijpleidingen over langere afstanden is het efficiëntst en voordeligst als het CO2 zich in de compacte fase bevindt. CO2 kan ook als vloeistof worden vervoerd in schepen, tankwagens of treinen die CO2 in geïsoleerde tanks vervoeren bij een temperatuur ver onder de omgevingstemperatuur en bij veel hogere drukken.

De gemiddelde LPG-tanker kan ongeveer 45.000 ton CO2 vervoeren. Transport via schepen is een volwassen technologie voor vloeibaar aardgas (LNG) en vloeibaar petroleumgas (LPG), maar wordt momenteel niet op grote schaal gebruikt voor CO2-transport. LPG-tankers zijn een betere analogie voor CO2-transport per schip dan LNG-tankers, omdat vloeibaar gemaakt CO2 net als LPG onder verhoogde druk moet worden vervoerd, terwijl LNG onder atmosferische druk wordt vervoerd. LPG-tankers kunnen worden omgebouwd voor CO2-transport of transport voor twee doeleinden, maar in het algemeen kunnen tankers die specifiek zijn ontworpen voor CO2-transport beter worden geoptimaliseerd voor maximale capaciteit en investeringskosten (zie hier).

Uitdagingen voor CO2-transport

Corrosie

Droog kooldioxide tast het koolstofmangaanstaal dat doorgaans voor het maken van pijpleidingen wordt gebruikt niet aan, zolang de relatieve vochtigheid minder dan 60% is. Vochtig CO2 daarentegen is zeer corrosief, dus een CO2-pijpleiding zou in dit geval gemaakt moeten zijn van een corrosiebestendige legering, of inwendig bekleed moeten zijn met een legering of een continue polymeercoating. Sommige pijpleidingen zijn gemaakt van corrosiebestendige legeringen, maar de materiaalkosten zijn vele malen hoger dan koolstof-mangaanstaal. De pijpleidingen (en de tanks) moeten dus vrij van corrosie worden gehouden. Dit probleem kan eenvoudig worden opgelost door zuivering, grondige dehydratatie en het gebruik van corrosie onderdrukkend middel. Dehydratie van CO2 houdt in dat het water uit de gasmengselstroom wordt verwijderd (zie hier).

Onzuiverheid

Afgevangen CO2 is nooit 100% zuiver. De zuiverheid hangt af van de aard van de brandstof (olie, aardgas of steenkool) en de afvangtechniek (postcombustion, oxycombustion and precombustion). In het gasmengsel met CO2 kunnen verschillende zware metalen worden aangetroffen. De aanwezigheid van bepaalde onzuiverheden in CO2, zoals methaan en stikstof, kan leiden tot een verminderde capaciteit van pijpleidingen. Een hoger methaangehalte vereist namelijk een grotere pomp/compressie. De aanwezigheid van onzuiverheden verschuift de grens naar hogere werkdrukken om het CO2 in de superkritische of dichte fase te houden. Bovendien kunnen de onzuiverheden de dichtheid van CO2 verlagen, wat ook de opslagcapaciteit voor CO2 verlaagt.

Druk

De haalbaarheid van het hergebruik van aardgaspijpleidingen voor CO2-transport is niet praktisch voor het transporteren van grote hoeveelheden CO2 over lange afstanden. Dit komt doordat CO2 een hogere druk nodig heeft dan aardgas om in vloeibare toestand te worden gehouden voor transport via pijpleidingen, en dus zijn er over het algemeen dikkere pijpleidingen nodig.

Gebruik van bestaande aardgaspijpleidingen

Kan aardgasinfrastructuur worden gebruikt om CO2 te transporteren? De aardgasinfrastructuur moet worden aangepast aan mogelijke corrosie, CO2-onzuiverheden en drukverschillen. Het is dus mogelijk dat de pijpleidingen die worden gebruikt voor CO2-transport onder andere omstandigheden moeten werken dan de meeste bestaande pijpleidingen. Een andere belangrijke vraag is of de bestaande aardgasinfrastructuur zich op de juiste plaats bevindt voor het transport van CO2. Zoals hieronder wordt besproken, zijn de kosten van CO2-opslag sterk afhankelijk van de locatie en daarom is het mogelijk dat geschikte locaties niet op één lijn liggen met bestaande pijpleidingen. Daarom is er behoefte aan nieuwe infrastructuur die kan voldoen aan de EU-brede eisen in verband met CO2-transport (meer hierover hieronder).

CO2 opslaan

Koolstofopslag verwijst naar de opslag van de afgevangen koolstof in een depot. Koolstofopslag wordt ook wel sequestratie genoemd. Er zijn twee vormen van opslag, namelijk biologische koolstofopslag en geologische koolstofopslag. Biologische vastlegging verwijst naar de opslag van atmosferische koolstof in vegetatie, bodems, houtachtige producten en aquatische milieus. Geologische koolstofvastlegging is het proces van opslag van CO2 in ondergrondse geologische formaties zoals geologische putten, olie- en gasreservoirs, zoute formaties, kolenlagen, leisteen en basalt (zie hier voor meer informatie). In dit rapport richten we ons op geologische koolstofopslag. De CO2 wordt veilig opgeslagen in de afzettingen via vier vangmechanismen (zie hier en hier). Deze mechanismen voorkomen opwaartse migratie en lekkage van CO2 (zie onderstaande grafiek). Het overgrote deel van het CO2-opslagpotentieel wereldwijd bevindt zich in onshore en offshore saline aquifers (USGS, 2013). De kosten van CO2-opslag zijn sterk afhankelijk van de locatie, omdat de geologische kenmerken van locatie tot locatie verschillen en de injectie-, arbeids-, boor-, kapitaal- en andere kosten regionaal verschillen. Een handvol geologische parameters bepaalt in de eerste plaats of een reservoir gunstig is voor CO2-opslag: permeabiliteit, dikte, diepte, porositeit en laterale continuïteit (zie hier).

EU-strategie voor industrieel koolstofbeheer

Door de goedkeuring van de Europese Green Deal, de Europese Klimaatwet en de daaropvolgende voorstellen om de energie- en klimaatdoelstellingen voor 2030 te verhogen, zijn koolstofbeheertechnologieën een belangrijk onderdeel geworden van de inspanningen van de EU om de economie koolstofarmer te maken. Op 6 februari 2024 publiceerde de EC haar strategie voor industrieel koolstofbeheer. Deze strategie richt zich op drie technologische paden:- Afvangen van CO2 voor opslag - Afvangen van CO2 voor gebruik - Verwijdering van CO2 uit de atmosfeer De CO2-transportinfrastructuur is cruciaal voor deze drie trajecten. CO2-transportinfrastructuurprojecten vallen binnen het toepassingsgebied van de trans-Europese energienetwerken. Ze kunnen een aanvraag indienen om projecten van gemeenschappelijk belang te worden (Projects of Common Interest, PCI's, zie hier voor meer informatie) en vervolgens steun aanvragen in het kader van de Connecting Europe Facility (CEF). Projecten van gemeenschappelijk belang zijn belangrijke grensoverschrijdende infrastructuurprojecten die de energiesystemen van EU-landen met elkaar verbinden. Om een PCI te worden, moet het project noodzakelijk zijn voor ten minste één van de prioritaire energie-infrastructuurcorridors en -gebieden die worden genoemd in de herziene TEN-E-verordening (verordening trans-Europese energie-structuur), een aanzienlijk effect hebben op de energiemarkten en de marktintegratie in ten minste 2 EU-landen, de concurrentie op de energiemarkten stimuleren en bijdragen aan de energiezekerheid van de EU door de bronnen te diversifiëren, en bijdragen aan de klimaat- en energiedoelstellingen van de EU door hernieuwbare energiebronnen te integreren.

Om de twee jaar keurt de EC een EU-lijst van PCI's goed en sinds 2023 ook van projecten van wederzijds belang (Projects of Mutual Interest, PMI's). PMI's zijn projecten die door de EU worden bevorderd in samenwerking met landen buiten de EU. Ze dragen bij aan de energie- en klimaatdoelstellingen van de EU en aan de duurzaamheidsdoelstellingen van hun eigen land (zie hier voor meer informatie). In november 2023 heeft de EC een nieuwe PCI-lijst goedgekeurd op basis van de herziene TEN-E-verordening (zie hier voor meer informatie), die ook PMI's tussen EU- en niet-EU-landen omvat. Deze lijst omvat 14 CO2-netwerkprojecten in heel Europa. In april 2024 publiceerde de EC de eerste PCI/PMI-lijst in de Official Journal of the European Union (zie hier voor meer informatie).

EU-doelstellingen voor CO2

De Net-Zero Industry Act heeft als jaarlijkse EU-doelstelling voor CO2-opslag van 50 Mt per jaar (Mtpa). Modelleringsresultaten voor de EU-mededeling over de klimaatdoelstelling voor 2040 geven aan dat er in 2040 ongeveer 280 miljoen ton moet worden afgevangen en in 2050 ongeveer 450 miljoen ton. Tegen 2040 zou bijna de helft van de CO2 die jaarlijks wordt afgevangen afkomstig moeten zijn van biogene bronnen of rechtstreeks uit de atmosfeer (zie onderstaande grafiek, zie hier voor meer informatie). Biogene CO2 verwijst naar koolstof in hout, papier, grasresten en andere biobrandstoffen die oorspronkelijk door fotosynthese uit de atmosfeer werd gehaald en onder natuurlijke omstandigheden door afbraakprocessen uiteindelijk weer als CO2 in de atmosfeer terecht zou komen. In dit deel van het rapport richten we ons op de hoeveelheid CO2 die moet worden afgevangen en opgeslagen. Dit is het donkerblauwe deel in het bovenste deel van de grafiek hieronder en ligt rond de 250 Mt per jaar. Dit getal wordt ook genoemd in de twee scenario's hieronder.

Voor een succesvolle toepassing van CCUS is het noodzakelijk om infrastructuur te ontwikkelen voor het transport van afgevangen CO2 van de bron naar geschikte opslaglocaties. Op 6 februari publiceerde het Gemeenschappelijk Centrum voor Onderzoek (JRC) het rapport Shaping the future CO2 transport network for Europe (zie hier voor meer informatie). Volgens dit rapport zal de ontwikkeling van een Europese infrastructuur voor CO2-pijpleidingen een uitdaging vormen tijdens de eerste fasen van CCS-implementatie, vóór 2030, en moeten ook alternatieve vormen van CO2-transport worden onderzocht. Het ontbreekt de EU aan commercieel bewezen CO2-opslagcapaciteit in de vroege fase van CCS-ontwikkeling. Er zijn coördinatie-inspanningen nodig om geschikte CO2-opslaglocaties te vinden. De studie van het JRC identificeerde ongeveer 100-120 potentiële CO2-afvangclusters en ongeveer 100 opslaglocaties in heel Europa. De studie toont aan dat het toekomstige Europese CO2-transportnetwerk tegen 2030 een lengte van 6.700-7.300 km zou kunnen bereiken en tegen 2050 zou kunnen worden uitgebreid tot 15.000-19.000 km. De kosten voor de uitrol van het netwerk zouden tussen de 6,5 miljard euro en 19,5 miljard euro kunnen liggen in 2030, en tussen de 9,3 miljard euro en 23,1 miljard euro in 2050.

In dit deel van het rapport richten we ons op de Fit-for-55 voor de EU en het voorstel van de EC van 90% tot 95% reductie in 2040. De resultaten staan in de grafieken hieronder. De grafiek links toont de verwachte CO2-vangst in Megaton per jaar (Mtpa) in de twee scenario's. Aangezien de reductiedoelstelling van 90-95% in 2040 ambitieuzer is, laat dit scenario een snellere toename zien van de verwachte CO2-afvang tussen 2030 en 2040. De grafiek rechts toont de totale CO2-hoeveelheid die naar verwachting in 2050 in de twee scenario's zal zijn opgeslagen. De totale hoeveelheid CO2 die wordt opgeslagen onder het EC-plan van 90-95% reductie is aanzienlijk groter.

De verdeling van CO2-opslaglocaties en -capaciteiten over Europa is niet gelijkmatig. Als gevolg daarvan zal het nodig zijn om opslaglocaties buiten de Noordzee te ontwikkelen en een uitgebreide pijpleidinginfrastructuur aan te leggen die verschillende EU-lidstaten en buurlanden omspant.

Voor het Fit-for-55 scenario

In het Fit-for-55-scenario met de voorgestelde Net-Zero Industry Act (NZIA)-doelstelling van 50 miljoen ton jaarlijkse CO2-opslagcapaciteit tegen 2030 zijn ongeveer EUR 3 miljard investeringen in koolstofopslagfaciliteiten nodig, afhankelijk van de locaties en de capaciteit van de geologische opslaglocaties. Bovendien wordt in een rapport van de EC geraamd dat de investeringsbehoeften voor de transportinfrastructuur van pijpleidingen en schepen in verband met de NZIA-doelstelling tegen 2030 tussen EUR 6,2 en 9,2 miljard zullen bedragen. Tot slot worden de afvangkosten van puntbronnen geschat op EUR 13 tot 103 per ton CO2, afhankelijk van de industrie, de afvangtechnologie en de CO2-concentratie (zie hier voor meer informatie).

Het CO2-transportnetwerk strekt zich uit over 17 landen, de totale lengte van het netwerk bedraagt 6.000 km en er zijn 16 grensoverschrijdende verbindingen. Er zijn zeven actieve opslagknooppunten in zes landen. In 2040 is er een aanzienlijke ontwikkeling van het netwerk in Spanje, Zweden en Centraal-Europa. Het transportnetwerk is dan ongeveer 8.700 km lang en CO2 wordt afgevangen in 43 actieve bronknooppunten in 17 landen en opgeslagen in 18 actieve opslagknooppunten in 10 landen. In 2050 strekt het transportnetwerk zich uit tot 21 landen met 25 grensoverschrijdende verbindingen. De totale lengte van het netwerk is ongeveer 15.200 km. CO2 wordt afgevangen in 120 actieve bronknooppunten in 21 landen. Het wordt opgeslagen in 38 actieve putknooppunten in 15 landen. Het grote aantal landen waar CO2 wordt opgeslagen wijst op een aanzienlijke ruimtelijke spreiding van CO2-opslag. De Noordzee-regio blijft echter het belangrijkste opslaggebied. De langste delen van het netwerk bevinden zich in Frankrijk, Italië, Duitsland en Spanje. De investeringskosten bedragen EUR 9,5 miljard voor dit scenario en deze resultaten zijn gebaseerd op gemiddelde infrastructuurkosten. De gemiddelde CO2-stroom per pijpleiding is 11,4 Mt per jaar (zie hier voor meer informatie).

90-95% reductie 2040

In het 2040-scenario met een reductie van 90-95% tegen 2040 bevinden de meeste opslagprojecten zich in de Noordzee-regio, maar er zijn ook afvangprojecten actief in Griekenland, Bulgarije, Kroatië, Oostenrijk, Italië en Zuid-Frankrijk. Tussen 2030 en 2040 is er een sterke toename in de implementatie van CO2-afvangtechnologieën (21 landen met 111 actieve opslagknooppunten) en stijgt de totale CO2-afvangcapaciteit tot ongeveer 243 Mtpa. Het totale gebouwde CO2-transportnetwerk neemt toe tot ongeveer 15.400 km, maar het gebruikte deel van het netwerk bedraagt 14.800 km. Het CO2-transportnetwerk evolueert doorheen de EU. Er is één groot netwerk dat Centraal- en West-Europa en de Noordzee-regio verbindt. In 2050 strekt het CO2-transportnetwerk zich uit over 21 EU-landen. Ongeveer 250 Mtpa CO2 wordt afgevangen in 114 actieve afvangknooppunten, getransporteerd via een netwerk van ongeveer 15.000 km met 22 grensoverschrijdende verbindingen en opgeslagen in 36 actieve opslagknooppunten. De totale investeringskosten bedragen EUR 11,2 miljard en de gemiddelde CO2-stroom per pijpleiding is 12,4 Mt per jaar (zie hier voor meer informatie). De grafiek hieronder toont de verwachte CO2-afvang en -opslagcapaciteit per jaar van dit scenario tot 2031. Alleen in 2030 zal de opslagcapaciteit naar verwachting groter zijn dan de jaarlijks afgevangen CO2.

Conclusie

Koolstofafvang en directe luchtafvang kunnen een belangrijke rol spelen in het streven naar netto nul, om de resterende CO2-uitstoot van de moeilijk te verminderen sectoren te compenseren. De EU heeft doelen gesteld om de opslag van CO2 te vergroten. In Fit-for-55 was het doel 50 Mt per jaar in 2030, 114 Mt per jaar in 2040 en 245 Mt per jaar in 2050. In de nieuwe voorstellen van de Europese Commissie voor 2030 en 2040 zijn deze doelen ambitieuzer, namelijk 59 Mt per jaar in 2030 en 243 Mt per jaar in 2040 in het 90-95% reductiescenario. Maar er moet een infrastructuur zijn om deze CO2 te transporteren en op te slaan (als het niet wordt gebruikt). De belangrijkste vraag is of de aardgasinfrastructuur kan worden gebruikt om CO2 te transporteren. De aardgasinfrastructuur moet worden aangepast aan mogelijke corrosie, CO2-onzuiverheden en drukverschillen. Bovendien is het mogelijk dat de bestaande aardgasinfrastructuur niet op de juiste plaats ligt om CO2 te transporteren omdat CO2-afvang en -opslag op afstand kunnen zijn van de aardgasinfrastructuur. Daarom is er behoefte aan nieuwe infrastructuur die kan voldoen aan de EU-brede eisen in verband met CO2-transport. Er zijn ongeveer 100-120 potentiële CO2-afvangclusters en ongeveer 100 opslaglocaties in heel Europa. Bovendien zou het toekomstige Europese CO2-transportnetwerk een lengte van 6.700-7.300 km kunnen bereiken tegen 2030, en zou het kunnen uitbreiden tot 15.000-19.000 km tegen 2050. De uitrol ervan zou tegen 2030 tussen EUR 6,5 miljard en EUR 19,5 miljard kunnen kosten, oplopend tot EUR 9,3 miljard en EUR 23,1 miljard in 2050.