Onderzoekscentrum voor groene waterstof
Met het Hydrohub MegaWatt Test Centre op het EnTranCe terrein van de Hanzehogeschool in Groningen beschikt ons land over een state-of-the-art onderzoeksfaciliteit voor het optimaliseren en opschalen van elektrolyse. Dat moet de productie van groene waterstof op een hoger plan te tillen. Grootschalige productie van duurzaam opgewekte waterstof is nodig om de industrie CO2-neutraal te maken in 2030-2050.
Het Hydrohub Innovatieprogramma is gericht op het ontwikkelen van grootschalige, duurzame en kosten efficiënte waterstofproductie. Onderdeel van dit programma is het Hydrohub MegaWatt Test Center. Een centrum voor het onderzoeken en testen van grootschalige kleine industriële Proton Exchange Membrane (PEM) Electrolyser en Alkaline Electrolyser (AE) eenheden van elk 250 kW.
Voor het op grote schaal kunnen produceren van groene waterstof zijn grote stappen nodig. Een daarvan is het sterk verbeteren van de capaciteit en kwaliteit van electrolysers. In het Hydrohub MegaWatt Testcentrum op de Zernike Campus in Groningen kunnen bedrijven vanaf mei 2023 hun nieuwe apparatuur, electrolyser stack, componenten en materialen testen. Deze state-of-the-art onderzoeksfaciliteit voor het optimaliseren en opschalen van elektrolyse is uniek in de wereld.
Samenwerken met partners
Hier brengt TNO met partners toekomstige waterstofproducenten, de fabrikanten van electrolysers en hun toeleveranciers samen. Dat is bijzonder, want waterstofproducenten zijn doorgaans niet erg transparant naar de maakindustrie die hen de onderdelen levert. Bedrijven die innovatieve componenten ontwikkelen zoals membranen of elektroden, moeten weten hoe hun nieuwe product in de electrolyser van de fabrikant presteert. In deze testomgeving kunnen bedrijven in een gecontroleerde, realistische omgeving hun innovaties te beproeven op industriële schaal
Internationaal voortrekkersrol
Hoewel TNO hier vooral samenwerkt met de Nederlandse maakindustrie, zijn ook buitenlandse bedrijven welkom. Er is al belangstelling van grote partijen uit Europese landen en de VS. Dat vergroot de kansen van innovatieve bedrijven in ons land om nieuwe partners elders te vinden en zo hun afzetmarkt te vergroten.
We werken al samen met ondernemersorganisatie FME in het Elektrolyser Makersplatform NL om Nederlandse bedrijven sterker te positioneren in de toeleveringsketen van elektrolyse en de concurrentiepositie van de maakindustrie te verstevigen. Dat sluit hier mooi op aan. Nederland kan met dit testcentrum internationaal een voortrekkersrol spelen.
Groene waterstof op grote schaal
Het uiteindelijke doel is om door innovatie de robuustheid, flexibiliteit en efficiency van grootschalige productie van groene waterstof te verbeteren en daarmee kosten te verlagen om zo de energietransitie te versnellen. Elektrolyse is een onmisbare schakel in de verduurzaming van onze energievoorziening.
In het Hydrohub MegaWatt Testcentrum werkt een groot aantal partijen samen. Naast TNO en ISPT zijn dat onder meer de Hanzehogeschool, Rijksuniversiteit Groningen, Gasunie, Shell, Nouryon, Yara en Yokogawa.
Opschalen elektrolyse noodzakelijk
De momenteel beschikbare elektrolyse-installaties, met een capaciteit van enkele megawatts, zijn veel te klein om de industrie van waterstof te voorzien. Om volledig over te schakelen op duurzame waterstof heeft de industrie elektrolyse-installaties nodig met een totaal vermogen van vele gigawatt (1 gigawatt = 1000 megawatt). Deze planten moeten relatief goedkoper in aanschaf en veel slimmer zijn dan de huidige kleine plantjes. Bovendien moeten ze betrouwbaar en onderhoudsarm zijn.
De voorbereidingen, ontwerp en bouw hebben bijna vier jaar geduurd. Het project met TNO en ISPT als initiatiefnemer is mede mogelijk gemaakt door de topsector Energie (TKI Energie & Industrie)en bijdragen vanuit de industrie. Wat het testcentrum bijzonder maakt is het in een industriële setting kunnen testen op megawattschaal. Het is daarmee een nieuwe stap in de opschaling van elektrolyse. Die is hard nodig om in de naaste toekomst groene waterstof op gigawattschaal te kunnen produceren. Waar in het Faradaylab van TNO in Petten experimenten worden gedaan op kleine oppervlakken (10 cm2 actief celoppervlak) en stacks van 100 kilowatt, kan het testcentrum grotere PEM stacks aan met een actief oppervlak van 2.500 cm2 voor de PEM. Het gaat om twee gangbare elektrolyse technologieën: PEM, waar TNO een electrolyser voor heeft ontwikkeld en alkaline, waar ISPT zich op richt.
Open innovatiecentrum
Het ‘MegaWatt Test Centre’ is een open innovatiecentrum. In eerste instantie voeren we onderzoek rond PEM- en alkaline-technologie een test- en ontwikkelprogramma. Vervolgens biedt het testcentrum op termijn de mogelijkheid aan leveranciers om hun innovatieve producten, zoals componenten voor electrolysers, op industriële schaal te testen en optimaliseren.
Het uiteindelijke doel is om door innovatie de robuustheid, flexibiliteit en efficiency van grootschalige productie van groene waterstof te verbeteren en daarmee kosten te verlagen om zo de energietransitie te versnellen.
Productie groene waterstof
TNO en partners doen onder ander in het Faraday lab van TNO in Petten onderzoek naar de ontwikkeling van Alkaline en Proton Exchange Membrane (PEM) elektrolysetechnologie. Dit zijn de twee technologieën die momenteel in de handel verkrijgbaar zijn, maar beide moeten nog aanzienlijk in kosten worden verlaagd om op grote schaal te kunnen worden toegepast.
In beide typen zijn stapels elektrolysecellen geïnstalleerd. Voor de stapels die in de Hydrohub zijn geïnstalleerd, is het belangrijk dat de grootte van de cellen representatief is voor de grootte van de huidige commerciële systemen. Door inzicht in de schaalbaarheid van het elektrolyseproces, zal het binnenkort mogelijk zijn om de resultaten verkregen met kleinere cellen in het lab toe te passen op de prestaties van grote systemen. Dit is een belangrijke stap om de implementatie van innovaties uit het lab in commerciële systemen te versnellen.
Beter en goedkoper produceren
Hoe kunnen we goedkopere en gemakkelijk verkrijgbare materialen gebruiken en tegelijkertijd de levensduur en efficiëntie van het elektrolyseproces verlengen? De ontwikkeling vindt plaats samen met Nederlandse leveranciers van bijvoorbeeld membranen en coatings. Het gaat bijvoorbeeld om het gebruik van duurtesten om op kleine schaal innovatieve materialen te onderzoeken, maar ook om te kijken hoe we de fabricageprocessen van elektrolysers verbeteren en opgeschalen.
Samen leiden deze aspecten tot verbeteringen in het ontwerp van de elektrolyser, die uiteindelijk op representatieve schaal moeten worden toegepast. De combinatie van het Faraday-laboratorium en het Hydrohub-onderzoekscentrum zorgt ervoor dat er meer kennis en ervaring beschikbaar komt met betrekking tot de ontwikkeling en implementatie van waterstofproductie door middel van waterelektrolyse. TNO leidt het onderzoek op het gebied van PEM-elektrolyse binnen de Hydrohub en levert tevens de faciliteiten van het Faraday lab.
Opschalen elektrolyse noodzakelijk
De momenteel beschikbare elektrolyse-installaties, met een capaciteit van enkele megawatts, zijn veel te klein om de industrie van waterstof te voorzien. Om volledig over te schakelen op duurzame waterstof heeft de industrie elektrolyse-installaties nodig met een totaal vermogen van vele gigawatt (1 gigawatt = 1000 megawatt). Deze planten moeten relatief goedkoper in aanschaf en veel slimmer zijn dan de huidige kleine plantjes. Bovendien moeten ze betrouwbaar en onderhoudsarm zijn.
De industrie CO2-neutraal
De ontwikkeling van betaalbare waterstofproductie vormt een essentiële stap in de industriële energietransitie naar duurzame circulaire productie, waarbij fossiele grondstoffen en energiedragers plaats maken voor duurzaam geproduceerde grondstoffen en energiedragers.
Van de optimalisatie van de waterstofproductie in het Faraday-lab tot het gebruik van waterstof in mobiliteit en de toepassing ervan in de chemische industrie binnen het VoltaChem-programma, is TNO actief in de hele waterstofketen. De opschalingsactiviteiten in de Hydrohub vormen een belangrijke schakel in de keten tussen materiaalonderzoek en toepassing.
Projecten
De productie van waterstof uit hernieuwbare energiebronnen vereist een dynamische werking van elektrolysers. Procescontrole speelt daarbij een belangrijke rol. Naast de bouw van het Hydrohub MegaWatt Test Center heeft TKI Energie & Industrie de opdracht voor een eerste project gegeven.
De Hydrohub-partners waaronder TNO modelleren en onderzoeken de impact van de variabele werking van de elektrolyser op de prestaties en het elektriciteitsnet. TNO ontwikkelt het besturingsmodel. Het doel is om de algehele operationele efficiëntie van elektrolyse voor groen waterstof productie te verbeteren.
Neem contact met ons op
Laat je verder inspireren
Nederland wereldwijde hub voor waterstofimport, transport en opslag
De eerste waterstofketen vanuit het buitenland naar Nederland is een feit. Spanje wordt een belangrijke leverancier van groene waterstof aan Noordwest-Europa en ons land gaat een hubfunctie vervullen in het verder exporteren.


Waterstof ontwikkelingen in volle gang in de energie- en materialentransitie
Wat valt er te vertellen over de toekomst van groene waterstof? Welke rol speelt het de komende decennia in de energietransitie? Een gesprek met TNO-waterstof experts Marcel Weeda en Lennart van der Burg.


Tijdmakers: 200 keer minder iridium nodig voor groene waterstof productie
In deze aflevering van Tijdmakers, spreken we tijdmaker Lennart van der Burg, Cluster manager Green Hydrogen over de doorbraak ontwikkeling in elektrolysers, en over hoe we op grotere schaal groene waterstof kunnen produceren.


Nederland neemt voortouw in ontwikkeling derde generatie electrolyser
In het project 'Derde-generatie electrolyzers' werkt een consortium onder leiding van TNO aan de ontwikkeling van een compleet nieuw type electrolyser. Dit nieuwe ontwerp zal hogere efficiency, lagere kosten en een circulair ontwerp bieden, met als doel het faciliteren van grootschalige productie van groene waterstof.


Combinatie offshore wind en drijvende zonnepanelen om kosten groene waterstof te verlagen
Nieuw onderzoeksproject SENSE-HUB, onder leiding van TNO, onderzoekt hoe de integratie van verschillende energiesysteemmodules op de Noordzee tot een toekomstig stabiel en betrouwbaar energiesysteem kan leiden. Er wordt gekeken naar de synergie tussen offshore wind, zonnepanelen en waterstofproductie op zee.

