Lijst rendement energieomzettingen

Deze lijst heeft geen wetenschappelijke pretentie. Er zitten ongetwijfeld fouten in. Bovendien veranderen de rendementen regelmatig door technische vooruitgang.

● Aardgastransport lange afstand (bijvoorbeeld van Siberië naar Nederland).[i] Niet gevonden.

● Aardgasnet (in Nederland).[ii] Schatting onder voorbehoud: 0,96%

● Aardgas (methaan, CH4) => elektriciteit (in elektriciteitscentrale): 50-60% [iii]

● Aardgas => syngas (synthetisch gas, tussenproduct)

Via “steam methane reforming (SMR)”. Eerste fase: Aardgas wordt verhit (700-1100 ^oC) en over katalysator nikkel geleid. Hierbij ontstaat syngas (mengsel van koolmonoxide en waterstofgas). Reactie: CH₄ + H₂O → CO + 3 H₂. [iv] Rendement ca. 75% [v]. Syngas wordt vooral gebruikt als tussenproduct.

● Aardgas => syngas => waterstofgas

Tweede fase bewerking syngas met “steam methane reforming”. Syngas zelf bevat al veel waterstofgas, maar bij voortzetting van de bewerking wordt er nog meer gevormd doordat een deel van het gevormde koolmonoxide met de stoom reageert volgens

CO + H2O => CO2 + H2

Totaalrendement (beide fasen): ca. 80% [vi]

● Aardgas => syngas => methanol (methylalcohol, CH3OH, brutoformule CH4O, vloeibare autobrandstof).

“Vervolgfase” bewerking syngas met “steam methane reforming”. Bij de twee voorgaande reacties is een mengsel CO, CO2 en H2 gevormd. Dit wordt onder zeer hoge druk gebracht (100 bar) waardoor de chemische evenwichten verschuiven. Er vinden nu twee reacties plaats, die beide methanol opleveren:

CO + 2H2 => CH3OH

CO2 + 3H2 => CH3OH + H2O [vii]

Totaal rendement van de omzetting van aardgas naar methanol (synthetische benzine): 80% [viii]

● Aardgas => syngas => synthetische dieselolie

Ook hier is het uitgangspunt syngas. Hierna volgt het Fischer-Tropsch proces [ix]. Hierbij ontstaat een mix van koolwaterstoffen. De belangrijkste hiervan (de alkanen) worden gevormd volgens het volgende type reacties:

CO + 3 H2 ==> CH4 + H2O (methaan, gasvormig, ongewenst)

2CO + 5H2 ==> C2H6 + 2H2O (ethaan)

3CO + 7H2 => C3H8 + 3H2O (propaan)

4CO + 9H2 => C4H10 + 4H2O (butaan)

Ook wordt er een reeks alcoholen gevormd, die correspondeert met de reeks alkanen:

CH4O (=CH3OH): methanol

C2H6O (=C2H5OH): ethanol, “alcohol”

C3H8O (=C3H7OH): propanol

C4H10O (=C4H9OH): butanol [x]

Rendement: 60%, onder ideale omstandigheden 80% [xi] Ik reken 70%.

● Biomassa (hout) à elektriciteit (in elektriciteitscentrale): 30%

● Benzine => mechanische energie (benzinemotor): 36%[xii]

● Dieselolie => mechanische energie (dieselmotor): 42%

● Distributienetten. Voor benzine, waterstofgas, enz. wordt in dit overzicht overal hetzelfde rendement gerekend als dat van het elektriciteitsnet, namelijk 96%

● Elektriciteit à waterstofgas (via elektrolyse van water):[xiii] 75% / 70%

● Elektriciteit => ethanol (CH5OH): Rendement: niet gevonden

● Elektriciteitsdistributie (elektriciteitsnet): 0,96% [xiv]

● Elektriciteitsopslag (via grote batterij in auto): 95%

● Elektriciteit à bewegingsenergie (via elektromotor): 90%

● Kerosine => mechanische arbeid (vliegtuig met turbofan): 34% [xv]

● Warmte => waterstofgas (met bv. kernenergie als warmtebron, dus direct, zonder eerst om te zetten naar elektriciteit). Techniek die kan concurreren met reforming niet verwacht voor 2030. Rendement 40-60% [xvi]

● Waterstofgas à elektriciteit (via brandstofcel): 55-60% [xvii]

● Waterstofgas à bewegingsenergie (via verbrandingsmotor): 45% [xviii]

● Waterstoftransport (compressie in hogedruktank auto): 85-90%[xix]

● Waterstoftransport (via vloeibaar maken door afkoeling): 75% [xx]

● Waterstofdistributie (waterstofgas-netwerk): 0,96% [xxi]

● Waterstofopslag (in zoutkoepels of lege gasvelden): Rendement niet gevonden

Uit onderzoek blijkt dat dit de goedkoopste manier van opslag is.

● waterstofgas => ethanol Gaat via de evenwichtsreactie CO2 + 3H2 <=> CH3OH + H2O (“vervolgfase” steam methane reforming). Wordt momenteel veel onderzoek naar gedaan. [xxii] Rendement: schatting: ca. 80% [xxiii]

● Steenkool à elektriciteit (in elektriciteitscentrale): oud: 40%, modern 46% [xxiv]

Enkele samengestelde berekeningen

Berekeningen voor volledig fossiele energie

● Benzineauto op (geïmporteerde) benzine: 0,96 x 0,36 = 0,35 = 35%

(benzinenetwerk / benzinemotor)

● Dieselauto op (geïmporteerde) dieselbrandstof: 0,96 x 0,42 = 0,40 = 40%

(“dieselnetwerk” / dieselmotor)

Berekeningen voor volledig groene energie

● Elektrische auto uitgaande van groene stroom: 0,96 x 0,95 x 0,9 = 0,82 = 82%

(elektriciteitsnet / batterij / elektromotor):

● Waterstofauto met elektromotor uitgaande van groene stroom: 0,75 x 0,96 x 0,85 x 0,55 x 0,90 = 0,30 = 30%.

(elektrolyse van water / distributie / hogedruktank auto / brandstofcel / elektromotor)

● Waterstofauto met verbrandingsmotor uitgaande van groene stroom: 0,75 x 0,96 x 0,85 x 0,45 = 0,28 = 28%

(elektrolyse van water / distributie / hogedruktank auto / verbrandingsmotor)

● Ethanolauto (“benzine”) uitgaande van groene stroom: 0,75 x ca. 0,80 x 0,96 x 0,36 = ca. 0,21 = ca. 21%

(elektrolyse van water / ethanolfabriek / distributie / “benzinemotor”).

Berekeningen voor overgangsperiode

● Elektrische auto uitgaande van aardgas: 0,55 x 0,96 x 0,95 x 0,9 = 0,45 = 45%

(gascentrale / elektriciteitsnet / batterij / elektromotor)

● Waterstofauto uitgaande van aardgas: 0,80 x 0,96 x 0,90 x 0,55 x 0,90 = 0,34 = 34%

(steam reforming / waterstofnet / hogedruktank auto / brandstofcel / elektromotor)

● Benzineauto op e-brandstof (methanol) uitgaande van aardgas: 0,80 x 0,96 x 0,36 = 0,28 = 28%

(productie methanol / distributie / benzinemotor)

● Dieselauto op e-diesel uitgaande van aardgas: 0,70 x 0,96 x 0,42 = 0,28 = 28%

(productie e-diesel met Fischer-Tropsch / distributie / dieselmotor)

● Vliegtuig (turbofan) op synthetische kerosine gemaakt uit aardgas:

Een vliegtuig op fossiele kerosine heeft een rendement van 34%. Veronderstel dat de productie van synthetische kerosine uit aardgas hetzelfde rendement heeft als die van e-diesel, dus 70%. Dan heeft een vliegtuig op synthetische kerosine een rendement van 0.70 x 0,34 = 0.24%. [xxv]

● Vliegtuig (turbofan) op fossiele kerosine: 34% (ter vergelijking)

● Vliegtuig op waterstofgas uitgaande van aardgas: ontbreekt nog.

(voor het laatst bijgewerkt 22 april 2023)