Pearl GTL van Shell, een mijlpaal in de energiehistorie

Nav. de lezing van Guy de Kort, vice president van Shell GTL/XTL projects & technology, voor het KIVI in Den Haag

Velen van u is het wellicht ontgaan, maar in de woestijn van Qatar is onlangs door Shell de Pearl gas-to-liquid (GTL) installatie in gebruik genomen, die op volle capaciteit per dag maar liefst 140.000 barrels aan olieproducten uit aardgas gaat produceren, plus 120.000 barrels uit het meegekomen condensaat. 10% van de totale Shell productie, en een paar procent van het  Europese dieselgebruik.

Dit project slaat wat schaal betreft alles wat er op dit gebied ooit gebeurd is. Shell investeert er 18 à 19 miljard dollar in, hun grootste project ooit. En er werkten op een bepaald moment tegelijkertijd 53.000 mensen op het terrein, waarvan er 35.000 gehuisvest waren in een dorp op enige kilometers van de plant. Stelt u zich voor wat er alleen al bij komt kijken aan logistiek om die allemaal tegelijkertijd om 12 uur even naar het dorp te brengen voor de lunch…

Maar het project is binnen de geplande vijf jaar gebouwd en opgestart. Een staaltje van ongeëvenaard vakmanschap, unieke in Amsterdam door Shell ingenieurs ontwikkelde technologie, en onvervalste durf, waar we als Nederland trots op mogen zijn.                            

Het GTL proces

Het Northfield gasveld dat onder de bodem van de Perzische Golf doorloopt van Qatar tot onder Iran is van beide landen, maar er zijn geen afspraken over, dus proberen beiden zo dicht mogelijk bij de grens er zo snel mogelijk zo veel mogelijk gas uit te halen.

Dat gas is daar echter bijna niks waard, omdat er geen lokale markt is. Dus resteren er twee opties: het afkoelen tot LNG (liquid natural gas) en naar de terminals in de grote bewoningscentra varen, zoals de Vopak terminal op de Maasvlakte, of er ter plaatse vloeibare brandstof en smeermiddelen van maken. Beide gebeuren, en daar kan men voorlopig mee doorgaan, want het is het grootste veld van de wereld.

Het gas wordt in ondiepe zee opgepompt en naar de plant gepompt. Daar wordt het gezuiverd en ontdaan van vloeibare componenten, en vervolgens met zuivere zuurstof vergast tot synthesegas (CO en H2). Daarna wordt het syngas met het Fischer-Tropsch (FT) proces omgezet in een zeer zuiver soort was.  Deze bij kamertemperatuur harde was wordt ten slotte geraffineerd tot een hele reeks nuttige en zuivere producten, met name diesel, kerosine, smeermiddelen, en nafta voor plastics.

Het hele proces heeft bij elkaar een rendement van 60 tot 65%. Aan de verliezen is weinig te doen. Wel is het daardoor energetisch nadelig om diesel te produceren voor transport, waar je ook aardgas zou kunnen toepassen. Economisch is dat natuurlijk wel rendabel op een plaats waar het gas bijna niets kost.

Het einde van Cheap Oil

Wie mijn blogs over energie gelezen heeft, weet dat fossiel nog zeker tot in de volgende eeuw de voornaamste energiebron zal zijn. Er is alleen een probleem met olie: dat is als brandstof voor transport moeilijk te vervangen, en de spotgoedkope voorraden raken over enige tijd op. Steeds meer olie wordt met duurdere EOR technieken gewonnen, of uit teerzand, in de diepzee, of in de arctische wateren. Zolang er nog een substantiële voorraad goedkope olie is, zoals in Irak, stelt zich geen stabiele hogere olieprijs in, en is de kans groot dat bij elke economische terugval de olieprijs keldert tot onder de $30 per vat, en deze veel duurder gewonnen olie verliesgevend wordt. Daarom groeit de dure productiecapaciteit niet “pro-actief” mee met de vraag en hebben we af en toe zo’n absurd hoge olieprijzen.

Maar binnen enige decennia is de cheap oil echt op en krijgen we een markt waarin de genoemde duurdere productietechnieken zullen concurreren om dominantie. Uiteindelijk zal zich een redelijk stabiele olieprijs instellen, waarschijnlijk ergens tussen de $50 en $80 per barrel, huidig prijsniveau.

Naarmate de olie op extremere plaatsen gewonnen moet worden, zal daarbij de concurrentie door synthetische olie groeien. De Pearl olieproducten vragen een olieprijspeil van $50 tot $60 om rendabel te zijn, maar dat is gebaseerd op goedkoop gas. Uitgaande van de huidige gasprijs in Europa, zou de olieprijs boven de $100 per barrel moeten komen om de GTL diesel hier rendabel te maken.

Uiteindelijk zal het merendeel van de olieproducten toch uit synthesegas moeten gaan komen, met als basis aanvankelijk goedkoop aardgas, maar uiteindelijk – mijns inziens, de spreker was het hier niet mee eens – steeds meer syngas afkomstig van ondergrondse steenkoolvergassing (UCG).

Dit omdat alleen afgelegen aardgasvelden een lage economische waarde hebben: in woongebieden is aardgas te waardevol als brandstof voor verwarming en elektriciteitsproductie.

Tegen die tijd zouden er voor voldoende olieproducten honderden plants zoals Pearl moeten verrijzen in de hele wereld. Pearl is dus in zekere zin vergelijkbaar met de eerste stoommachine: het begin van een nieuw tijdperk.

Het staat nog te bezien in hoeverre ook biomassa (is prima te vergassen) hier een rol in zal vervullen. Een grote rol zal dat waarschijnlijk niet zijn: biomassa is eigenlijk te volumineus en te verspreid om economisch grootschalig via GTL in diesel omgezet te kunnen worden.

CO2 spook waart rond bij Shell

In al mijn contacten met Shell medewerkers (zelfs de Nederlandse directeur) blijkt al enige jaren dat het hele bedrijf doordrongen is van de noodzaak om CO2 uitstoot te beperken vanwege het klimaat. Dit is echt geen PR verhaal, zo wordt men intern geïnstrueerd. Het is echt beleid.

De spreker was dan ook duidelijk zeer negatief over UCG, juist vanwege de relatief grote hoeveelheid CO2 die daarbij vrijkomt. Men verwacht zelfs in Azië uiteindelijk CO2 uitstoot beperkende maatregelen, en dan zit je met grote belangen in UCG/CTL helemaal fout.

Sinds dit jaar is Shell geen oliemaatschappij meer, maar wordt het grootste deel van de omzet gemaakt met gas. Dat heeft ongetwijfeld te maken met de lage CO2 uitstoot van aardgas. Nu is er nog voor honderden jaren huidige productie aan gas, dus zit men daar goed mee!

Dit maakt wel duidelijk dat, ook als de CO2 klimaat hoax wordt ontmaskerd, de gevolgen nog tientallen jaren zullen doorwerken in het beleid van grote bedrijven.

Schonere producten

GTL is een beetje een wonderproces: er komen allemaal superschone producten uit!

Zo is de geproduceerde kerosine zo schoon dat men het in Japan gewoon binnenshuis als warmtebron gebruikt, waarbij het reukloze en bijna volledig schone verbrandingsgas gewoon de kamer in gaat. Het is ook rijker aan waterstof, waardoor de energie-inhoud 2% hoger is dan gewone kerosine, en vliegtuigen dus verder kunnen vliegen op hetzelfde brandstofgewicht.

De diesel is zelfs zo hoogwaardig , dat hij niet meer binnen de Europese norm valt, en met gewone diesel “versneden” moet worden om als diesel verkocht te kunnen worden. De betere eigenschappen geven 45% reductie van NOx, en zelfs 75% reductie van CO.

Dit bleek een groot voordeel te zijn bij een test van Van Gansewinkel met vuilniswagens op zuivere GTL diesel. Het personeel dat achter de wagen loopt, bevindt zich namelijk de hele dag in het uitlaatgas. Daarbij bleek de betere diesel ook veel stiller te verbranden, waardoor ook ’s nachts vuilnis kon worden opgehaald zonder overlast te veroorzaken.

Synthetische olieproducten hebben dus duidelijke extra voordelen boven de steeds duurdere olie van steeds lagere kwaliteit die men vanuit de oliewinning zal moeten gaan leveren.

GTL technologie aanbieders

Er wordt bij Shell al veertig jaar gewerkt aan vergassingstechnologie. Hun technologie voor kolenvergassing (CTL) hebben ze bijvoorbeeld in licentie gegeven in China.

En in de eerste commerciële Shell GTL fabriek in Bintulu, Maleisië (sinds 1993) is erg veel ervaring opgedaan, tot en met een ontploffing in 1998 die 60% van de plant beschadigde. De oorzaak werd uiteindelijk gevonden in zeer fijn organisch materiaal van de toen woedende bosbranden, dat zich opgehoopt had in de cryogene zuurstoffabriek. Een verschrikkelijk ongeluk, maar uiteraard ook een bron van veel kennis, waardoor met veel meer know-how het veel grotere Pearl project kon worden uitgevoerd.

Tien jaar geleden was het nog een drukte van jewelste op het gebied van GTL: iedereen wilde wel een flinke fabriek neerzetten. Maar toen de extreme hoogte van de investeringen bekend werd, en voor andere partijen die nog geen ervaring hadden met een op commerciële schaal draaiende fabriek het technologie risico te groot werd, bleven uiteindelijk alleen Shell en het Zuid Afrikaanse Sasol over als kandidaten.

Met dank aan de anti-apartheidsbeweging

Sasol is het gevolg van de olieboycot tegen Zuid Afrika, waardoor ze daar olie moesten produceren uit steenkool, met het FT proces. Daaruit is een enorme fabriek voortgekomen die al vele jaren 160.000 vaten per dag produceert, uit steenkool uit hun eigen mijn. Ook zij hebben een GTL proces ontwikkeld, dat technisch afwijkt van het Shell proces, en ook zij hebben in Qatar een installatie gebouwd, al is die maar een kwart van die van Shell.

Shell rules!

Beide hebben inmiddels een dermate grote technologische voorsprong op de andere potentiële kandidaten opgebouwd, dat het ernaar uitziet dat de markt vergeven is. Shell’s technologie lijkt hierbij voordelen te hebben. Onze Koninklijke heeft zich dus een uiterst sterke positie weten te verwerven in deze voor de toekomst belangrijke tak van de energiewinning. Hetzelfde geldt voor de enorme drijvende gas-win-eilanden waarmee off-shore LNG gewonnen kan gaan worden, het zg Floating LNG project.

Beide extreem grote en risicovolle ontwikkelingsprojecten, gestart onder de vorige directeur Van der Veer, vergden ontwikkelingsinvesteringen van honderden miljoenen en projectinvesteringen van vele miljarden. Maar misschien eigenlijk toch vooral durf en visie.

Nu was Shell ook voortvarend met het aanleggen van LNG terminals voor de VS, toen opeens de shalegas revolutie uitbrak. Die havens staan nu leeg. Het risico van grootschalige investeringen in de zo onvoorspelbare energiemarkt is nu eenmaal groot.

Het had natuurlijk ook met Pearl mis kunnen gaan, maar inmiddels ziet het er naar uit dat men met Pearl gedurende vele jaren bedragen in de orde van 3 miljard per jaar gaat verdienen. Op een jaarwinst van 15 miljard is dat een aanzienlijke, en gezien het getoonde lef geheel verdiende bonus!