Hoe zinvol is aardgas als overgang van steenkool naar duurzaam?

Door Shell en andere olieconcerns wordt beweerd dat de overgang van steenkool naar duurzaam via aardgas moet verlopen. Aardgas zou volgens de emissiefactoren veel minder CO₂ uitstoten. Putin sluit zich daar vanwege het belang bij export van Russisch gas graag bij aan evenals de frackers in de VS die per schip vloeibaar aardgas willen exporteren.

Overal waar aardgas beschikbaar is, worden momenteel kolencentrales gesloten en komen er gasgestookte centrales voor in de plaats. In de nationale statistieken over de emissie van broeikasgassen wordt die overgang als een klimaatwinst geboekt. Het telt mee als je vanwege de afspraken van Parijs moet laten zien hoe hard men zijn best doet om de uitstoot terug te dringen. In werkelijkheid doet men dit vooral omdat gascentrales goedkoper zijn en flexibeler kunnen reageren op fluctuaties in de vraag naar stroom. In West Australië werd onlangs om puur financiële reden besloten de 9 jaar oude kolencentrale Bluewaters te sluiten

Uitgedrukt in de hoeveelheid kg CO₂ per GJ energie voor de beide grondstoffen lijkt de klimaatwinst voor gas ten opzichte van kool een juiste redenering. Deze bedraagt 57 kg CO₂/GJ in aardgas en 95 kg CO₂/GJ in steenkool. (Een GigaJoule (GJ) staat voor een hoeveelheid energie en is gelijk aan 278 kWh)

Per hoeveelheid energie in de grondstof geeft steenkool dus veel meer CO₂ af bij verbranding. Die verhouding klopt ook nog redelijk als we kijken naar de hoeveelheid stroom die er mee kan worden opgewekt. Dus zolang we de vergelijking beperken tot kolencentrales versus gasgestookte energiecentrales is dat min of meer juist. Het klopt echter voor geen Joule als we de uiteindelijke hoeveelheid bruikbare elektrische energie via een kolencentrale vergelijken met het gebruik van gas voor verwarming van woningen. Deze laatste vergelijking is in ieder geval voor Nederland veel meer relevant bij de vraag hoe we van het gas af moeten..

Wij denken er natuurlijk niet aan om van het gas af te gaan door de woningen met een elektrische kachel te gaan verwarmen. Omdat de elektriciteitscentrale met steenkool een rendement heeft van slechts 45% en er tijdens het transport in de leidingen ook nog 5 % verlies optreedt wordt het verhaal dan heel erg ongunstig. De elektrische kachel met stroom uit kolencentrales komt dan uit op 237 kg CO₂ per GJ warmte in huis. De gaskachel geeft bij een rendement van 95 %  circa 60 kg CO₂ per GJ warmte in huis. De elektrische kachel is dus bijna 4 keer zo slecht voor het klimaat.

U zult zeggen, wie is er dan zo gek?  Nou die zijn er helaas genoeg zoals blijkt uit het toenemend gebruik van elektrische straalkachels op buitenterrassen of uit de verkoop van IR stralers voor sauna’s en woningen. 

Gaan we de woning met een warmtepomp verwarmen dan is er veel minder elektrische energie voor nodig.  Dat komt doordat we daarmee warmte uit de buitenlucht (of uit de grond) verplaatsen naar de vloerverwarming van het huis. Per GJ warmte energie in huis is daar gemiddeld over het jaar slechts ongeveer 0,25 GJ elektrische energie voor nodig. Komt de stroom uit een steenkoolcentrale betekent dat 59 kg CO₂/GJ warmte in huis. Dat is dus vrijwel gelijk aan de emissie door de gaskachel.

Helaas is dit niet het hele verhaal. Aardgas ontsnapt voor een klein deel direct naar de atmosfeer en is op korte termijn, bijvoorbeeld 20 jaar, een 80 tot 90 keer zo sterk broeikasgas als CO₂.

De hoeveelheid lekkage tussen bron en eindgebruik verschilt enorm en de meningen daarover verschillen nog meer. Gasreuzen beweren natuurlijk dat er helemaal geen gas ontsnapt maar metingen door onafhankelijke instanties leiden tot een heel andere conclusie. Recent is door satellietonderzoek gebleken dat er in het traject vanuit Rusland veel meer lekkage optreedt dan gedacht.

Ook voor de situatie in de VS blijkt de totale lekkage in het hele traject aanzienlijk. Voor 71 steden varieert de gemeten lekkage tussen 600 en 800 gram per Mcf. (= 1000 kubieke voet = 1,06 GJ) Dit is omgerekend gemiddeld 660 gram methaan per GJ.

Bij de conversie van methaan naar CO₂ equivalenten, moeten we er rekening mee houden dat methaan betrekkelijk snel uit de atmosfeer verdwijnt. Voor een periode van 20 jaar geldt een factor 80 – 90 . In veel officiële rapporten wordt echter gerekend met een periode van 100 jaar en dan is de factor ongeveer 25. Omdat de meeste beleidsplannen streven naar een CO₂ neutrale energievoorziening in 2050 is de periode van 20 jaar meer relevant.

Door de lekkage van 660 gram en de factor 85 ontstaan 660 x 85 = 56 kg CO₂ equivalenten per MJ. Daarvoor moeten we de emissie van de gas-CV ketel dus corrigeren en die komt nu uit op 56 +60 = 116 kg CO₂ eq. per GJ warmte in huis tegenover 59 kg voor de warmtepomp op stroom uit een steenkoolcentrale. 

Uiteraard komt onze stroom niet alleen uit steenkoolcentrales. In Nederland is bij de mix van steenkool, gas en biomassa de emissie geen 237 kg/GJ maar 0,65 kgCO₂/ kWh ofwel 180 kg per GJ geleverde stroom, zodat bij verwarming met een warmtepomp met COP 4 de emissie 45 kg/GJ warmte in huis bedraagt. Voor het berekenen van deze emissiefactor is niet gerekend met een hoeveelheid lekkage van aardgas en wordt het stoken van biomassa als CO₂ neutraal beschouwd.

Type verwarming woning	Uitstoot kg CO2 eq per GJ warmte in huis
Aardgas HR CV ketel	60
Elektrische kachel en steenkoolcentrale	237
Warmtepomp L/W via steenkoolcentrale	59
Aardgas CV inclusief methaanlekkage	116
Warmtepomp grijze stroom Nl mix	45
Warmtepomp groene stroom	0

Overgang naar warmtepompen

Voor uw beeldvorming kan ik vermelden dat voor een vrijstaande redelijk geïsoleerde woning 40 GJ per jaar genoeg is om het huis te verwarmen. Per gezin en woning is de CO₂ footprint dus al met ( 116 – 45) x 40 =2840 kg CO₂ te verminderen door de overgang van gas-CV naar warmtepomp. Wel is het aan te bevelen, als dat tenminste nog niet is gebeurd, alleen 100 % gegarandeerde groene stroom bij uw leverancier te kopen zodat de CO₂ footprint zelfs 4640 kg kleiner wordt. Die groene stroom is natuurlijk ook met 8 zonnepanelen op het dak op te wekken, maar onze niet zo snuggere regering is helaas van plan dit te gaan frustreren door het afbouwen van de salderingsregeling. 

Slaan we een deuk in een pakje boter als we in Nederland massaal alle gas-CV ketels vervangen door warmtepompen? Alleen de CO₂ emissie door het gebruik van gas in heel Nederland bedraagt ongeveer 49 miljoen ton (Mt) en dat is samen met 110 Mt uit alle andere bronnen ongeveer 1/3 van de totale uitstoot van 159 Mt CO₂. In deze getallen is geen rekening gehouden met lekkage van gas in het hele traject. Rekening houdend met de verliezen in de hele keten en het veel sterkere broeikaseffect van methaan moeten we dus eigenlijk uitgaan van 93 Mt CO₂ equivalenten door aardgas op een totaal van 203 Mt, dus bijna de helft afkomstig uit het gebruik van gasverwarming. Bij een massale overgang op warmtepompen in alle woningen en gebouwen en de huidige mix van brandstoffen in de centrales kunnen we onze emissie dus al drastisch verminderen tot 36 + 110 = 146 Mt CO₂ equivalenten. Dat is een vermindering met 28% . Bij gebruik van groene stroom voor de warmtepomp zou het effect zelfs  47% kunnen worden.

Uiteraard zal dat niet één twee drie gebeuren, maar de conclusie is wel dat we voor de CO₂ footprint helemaal niet hoeven te wachten tot het moment waarop alle Nederlandse stroom groen wordt opgewekt. De klimaatwinst kan ook nu al enorm zijn en naarmate onze stroomvoorziening duurzamer wordt neemt ook de klimaatwinst toe.

Dat we het toch te weinig doen, zit hem vooral in het beleid van onze regering, waardoor er geen financiële prikkel is.  Om dat uit te leggen nodig ik u uit naar een volgende column. 

Han Blok