Energie-infrastructuur en -transport

Om de klimaatdoelstellingen te halen, moet onze CO2-uitstoot omlaag. Hiervoor is een transitie nodig van fossiele naar duurzame energiebronnen. Een efficiënte energie-infrastructuur is cruciaal om deze transitie mogelijk te maken en te versnellen.

Zonder goede transportnetwerken kunnen we duurzame energie niet van productielocaties (zoals windparken op zee) naar gebruikers (zoals industrieclusters of woonwijken) brengen. Bovendien stelt de juiste infrastructuur ons in staat om energie op te slaan wanneer er meer wordt geproduceerd dan nodig is, zodat het later gebruikt kan worden. Dit verkleint onze afhankelijkheid van fossiele energiebronnen.

Met de huidige geopolitieke spanningen wordt eigen energieproductie steeds belangrijker. Nederland is momenteel sterk afhankelijk van geïmporteerde fossiele brandstoffen, wat ons kwetsbaar maakt bij internationale conflicten en prijsschommelingen. Door duurzame, lokaal geproduceerde energie – zoals offshore windenergie – goed te kunnen transporteren en opslaan, worden we minder afhankelijk van import uit andere landen.

Een goede energie-infrastructuur versnelt de energietransitie, want zonder geschikte transportmogelijkheden investeren bedrijven minder snel in duurzame energie. Met betrouwbare infrastructuur creëren we zekerheid en stimuleren we investeringen in duurzame energie, wat vervolgens weer kan leiden tot meer vraag naar transportcapaciteit en innovatieve oplossingen.

Nederland beschikt over een uitgebreid netwerk voor aardgas, dat steeds minder gebruikt wordt. Door dit soort bestaande infrastructuur slim te hergebruiken voor nieuwe energiedragers – bijvoorbeeld door aardgaspijpleidingen geschikt te maken voor waterstof of CO2-transport – besparen we kosten, verminderen we de milieu-impact en versnellen we de transitie.

Met technisch onderzoek naar materiaalgeschiktheid, nodige aanpassingen en veiligheidsvereisten zorgen we dat deze infrastructuur op een veilige manier een tweede leven krijgt.

Systeemintegratie betreft het verbinden van verschillende energiedragers in één samenhangend systeem. Bij TNO onderzoeken we hoe elektronen (elektriciteit) en moleculen (zoals waterstof en groen gas) optimaal kunnen samenwerken.

We werken aan methoden om de voordelen van beide energiedragers te combineren. Het elektrische systeem is efficiënt voor directe energielevering via kabels, terwijl moleculaire systemen zoals waterstof geschikt zijn voor energieopslag.

Een praktijkvoorbeeld: windenergie kan worden omgezet in waterstof via elektrolyse wanneer er een overschot aan elektriciteit is. Deze waterstof kan worden opgeslagen en later weer omgezet naar elektriciteit, bijvoorbeeld wanneer de vraag naar elektriciteit hoog is.

Met systeemintegratie, werken we aan een energiesysteem dat flexibeler, betrouwbaarder en kostenefficiënter is dan wanneer deze systemen afzonderlijk zouden opereren.

CO2-afvang en -opslag (CCS) is essentieel in de strijd tegen klimaatverandering, vooral tijdens de overgangsperiode waarin we nog fossiele brandstoffen gebruiken. CO2 kan zowel direct bij de emissiebron als uit de atmosfeer worden afgevangen, en kan zo zowel de uitstoot als het gehalte in de lucht verlagen.

Het transport van CO2 van afvang naar opslag brengt echter uitdagingen met zich mee. CO2 gedraagt zich anders dan andere gassen en bestaande infrastructuur kan niet één op één gebruikt voor CO2 worden ingezet. Drukveranderingen en temperatuurschommelingen kunnen voor onverwachte faseovergangen zorgen en verontreinigingen in CO2-stromen kunnen leiden tot corrossie van de infrastructuur.

TNO heeft geavanceerde flow assurance modellen ontwikkeld waarmee we kunnen voorspellen hoe CO2 zich gedraagt onder verschillende omstandigheden, zodat we kunnen bepalen binnen welke temperatuur- en drukwaarden het transport veilig blijft.

Onze unieke testinfrastructuur de Colorado Flow Loop vormt een waardevolle tussenstap tussen theoretisch onderzoek en volledige implementatie, waarmee we we het gedrag van CO2 simuleren en meten onder verschillende condities.

Daarnaast voeren we pulsatie- en vibratiemetingen uit bij bestaande apparatuur, om te bepalen hoe compressoren, kleppen en andere componenten optimaal kunnen functioneren wanneer ze worden ingezet voor CO2-transportinfrastructuur.

Lees meer over ons werk op het gebied van CO2-infrastructuur en transport.

Waterstof kan een sleutelrol spelen bij het balanceren van ons energiesysteem door overschotten aan duurzame elektriciteit op te slaan, en biedt industrieën een alternatief voor fossiele brandstoffen. Om deze potentie te benutten, is een robuust systeem van productie, transport en opslag nodig.

We werken in diverse projecten aan de ontwikkeling van een landelijk netwerk van pijpleidingen voor waterstofdistributie tussen industrieclusters. Waar mogelijk maken we hierbij gebruik van bestaande gasinfrastructuur, wat kosten bespaart en de uitrol versnelt.

Ook op de Noordzee onderzoeken we mogelijkheden om oude gaspijpleidingen om te bouwen voor waterstoftransport en werken we aan nieuwe concepten voor offshore waterstofproductie.

Om te bepalen of (bestaande) infrastructuur geschikt is voor waterstoftransport, testen we in onze faciliteiten materialen en componenten onder hoge druk. Ook ontwikkelen we modellen waarmee we het gedrag van waterstof in pijpleidingen kunnen simuleren en beter begrijpen.

Aan de hand van deze modellen adviseren we over de aanpassingen die nodig zijn aan infrastructuurcomponenten om een veilig en efficiënt transport te garanderen.

PosHYdon is een demonstratieproject waarbij TNO een waterstoffabriek op zee heeft ontwikkeld, ongeveer tien kilometer uit de kust van Den Haag. De installatie, met een capaciteit van één megawatt, produceert groene waterstof uit zeewater met behulp van offshore windenergie. Geplaatst op het geëlektrificeerde productieplatform Q13a van Eni, integreert het project offshore wind, gas en waterstof.

TNO ontwikkelde het concept, voert het testprogramma uit en onderzoekt de haalbaarheid van grootschalige toepassing rond 2030-2035. Een belangrijk voordeel is dat de waterstof via bestaande gaspijpleidingen naar land kan worden getransporteerd, wat kostenefficiënter is dan het aanleggen van elektriciteitskabels.

Lees meer over het PosHYdon project.

Het North Sea Energy Program richt zich op de verduurzaming van de energieproductie in de Noordzee, met innovatieve oplossingen voor offshore wind en waterstofproductie.

Lees meer over het North Sea Energy programma.

HyDelta is een groot onderzoeksprogramma dat zich richt op de ontwikkeling van grootschalige elektrolyse voor de productie van groene waterstof.

Lees meer over HyDelta.

OESTER onderzoekt de mogelijkheden van offshore waterstofproductie met behulp van windenergie, gericht op de opschaling van technologieën en de integratie in het energiesysteem.

Lees meer over OESTER.

Hy3+ richt zich op het verbeteren van de efficiëntie en kosteneffectiviteit van elektrolyse technologieën voor waterstofproductie, met als doel grootschalige toepassing.

Lees meer over Hy3+.

HEROW bevordert de ontwikkeling van offshore waterstofproductie door kennisdeling, innovatie-uitdagingen en het aanbieden van trainingsmateriaal voor de industrie.

Lees meer over HEROW.

Porthos is een innovatief project voor de grootschalige opslag van CO₂ onder de Noordzee, als onderdeel van de Nederlandse strategie voor de verduurzaming van de industrie.

Lees meer over Porthos.

Aramis richt zich op het ontwikkelen van infrastructuur voor de grootschalige opslag en transport van waterstof, essentieel voor de energietransitie in Nederland.

Lees meer over Aramis.

De Colorado Flow Loop is een testfaciliteit voor geavanceerde technologieën in de energiesector, zoals waterstof en CO₂-opslag, ter ondersteuning van de transitie naar duurzame energie.

Lees meer over de Colorado Flow Loop.