Productie duurzame waterstof optimaliseren met elektrolyse

TNO werkt op verschillende manieren aan het optimaliseren en goedkoper maken van de productie van groene waterstof. Elektrolyse is een bewezen technologie, maar er zijn nog verschillende uitdagingen om het op grote schaal in te zetten.

Elektrolyse Opschalen met factor duizend

De  capaciteit van de electrolysers, die op dit moment in gesubsidieerde pilots worden neergezet, bedraagt niet meer dan 1 tot 10 megawatt. Om ons land van CO2-vrije waterstof te voorzien moeten we toe naar electrolysers op gigawatt niveau. Dat betekent opschaling met een factor duizend. Als die electrolysers er eenmaal zijn, moeten we ze bij voorkeur inzetten voor moeilijk te verduurzamen sectoren zoals de staalindustrie, zwaar wegverkeer, lucht- en scheepvaart; voor het leveren van elektriciteit op momenten dat we geen wind en zon hebben en om de  grote hoeveelheid wind op zee in te passen in ons energiesysteem door een deel om te zetten in waterstof.

Onderzoek en proefinstallaties

TNO werkt in het project Gigawatt Elektrolyser samen met bedrijven en universiteiten in ons land en daarbuiten aan het ontwerp van zo’n installatie, die nog vóór 2030 in gebouwd moet kunnen worden.

In Groningen wordt gewerkt aan de Hydrohub, een open onderzoekscentrum waar dertien partijen waaronder het Institute for Sustainable Process Technology (ISPT) en TNO samenwerken aan het optimaliseren en opschalen van elektrolyse.

In het EU-project H2FUTURE is TNO nauw betrokken bij een demonstratieproject, waar een PEM-electrolyser van zes megawatt is geïnstalleerd bij een Oostenrijks staalbedrijf.

Faraday lab

In Petten beschikt TNO over de grootste waterstof onderzoeksfaciliteit van Europa, het Faraday laboratorium, waar wordt gewerkt aan technologische doorbraken voor opschaling. Er is nauwe samenwerking met de Hydrohub in Groningen en bedrijven in de keten die hier materialen en componenten kunnen laten testen en gezamenlijk doorontwikkelen. Ze hoeven dus niet zelf in testfaciliteiten te investeren. Faraday is een open innovatielab dat zich richt op het optimaliseren van elektrolyse technologieën op lage temperatuur (PEM, alkaline, AEM) en op hoge temperatuur (SOE).

Kosten drastisch omlaag

Ook de kosten van de productie van groene waterstof zijn nog een factor twee tot drie te hoog om te kunnen concurreren met grijze waterstof, verkregen uit aardgas. De vergelijking met het huidige aardgas, zonder CO2-afvang, is op de langere termijn niet meer relevant omdat dit gepaard gaat met enorme CO2-emissie.

De electrolysers moeten drastisch in prijs omlaag omdat ze maar een deel van de tijd operationeel zijn, alleen op duurzame stroom. Bij wind op zee is dat zo’n vierduizend uur per jaar. TNO werkt met fabrikanten en toeleveranciers aan nieuwe componenten, alternatieve materialen en circulaire ontwerpen om de kosten fors omlaag te krijgen en de levensduur te verlengen. Dat zou de drempel slechten die nu grootschalig produceren van duurzame waterstof in de weg staat. Ook samenwerken als fabrikant of toeleverancier? Neem dan contact met ons op.

Elektrolyse op zee

Een andere ontwikkeling is het onderzoek naar elektrolyse op zee. Project PosHYdon, een demo-installatie op het olie- en gasplatform Q13a van Neptune Energy voor de kust van Den Haag, gaat groene waterstof produceren uit duurzame elektriciteit opgewekt door wind en zon. De uitdaging is hier electrolysers te bouwen die, anders dan op land, bestand zijn tegen tegen de veel extremer omstandigheden op zee.