innovatie

Duurzame en betaalbare energie binnen handbereik?

13 januari 2020 • 4 min leestijd

Met de oplevering van het Hydrohub MegaWatt Test Centre in de loop van 2020 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 naar een hoger plan tillen. Grootschalige productie van duurzaam opgewekte waterstof is nodig om de industrie CO2-arm te maken.

Meer weten over het Hydrohub Innovatie Programma?

Neem contact op met Lennart van der Burg.

Contact

De bouw van het testcentrum is onderdeel van het Hydrohub Innovatie Programma, geïnitieerd door het Institute for Sustainable Process Technology (ISPT) en een aantal industriepartners die het belang van innovatie rond waterstof zagen en dat concreet wilden vormgeven. De samenwerking werd eind 2017 gestart en is inmiddels uitgegroeid tot ruim dertig deelnemers. Het consortium bestaat uit kennispartners zoals TNO, universiteiten en hogescholen; havenbedrijven, industriële clusters en bedrijven als Shell, Nouryon, en Yara; de publieke sector met onder andere de Gasunie, provincie’s waaronder Groningen en gemeenten.

Open innovatiecentrum

Het ‘MegaWatt Test Centre’ is een open innovatiecentrum. In eerste instantie zal rond PEM- en alkaline-technologie een test- en ontwikkelprogramma worden uitgevoerd. 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.

Unieke testfaciliteit

“Het is een unieke testfaciliteit waar kennisinstellingen en bedrijven hun nieuwste vindingen op industriële schaal kunnen beproeven”, zegt Andreas ten Cate, Programmadirecteur Systeemintegratie bij het ISPT. “Dat gaat vrij ver. We kunnen hier electrolysers openmaken en binnenin veranderen, nieuwe componenten toevoegen en wat maar nodig en nuttig is om de prestaties ervan te verbeteren. Er zijn weinig plaatsen waar experts van bedrijven, TNO en van universiteiten samen zo de diepte in kunnen gaan. Deze samenwerking tussen wetenschap en bedrijfsleven helpt ons grote stappen te zetten.”

Kans voor de maakindustrie

In het testcentrum komen twee electrolysers van 250 kilowatt te staan. De schaal van 250 kW is volgens TNO-expert Lennart van der Burg ideaal om proeven te doen op een relevante schaal. Grotere elektrolyse systemen zijn niet makkelijk praktisch hanteerbaar voor onderzoek, of bestaan uit een groot aantal aaneengeschakelde ‘stacks’ waarmee een groter totaal vermogen wordt bereikt. Een voorbeeld daarvan is elektrolyser bij HyStock van Gasunie in Veendam, een PEM systeem met een capaciteit van één megawatt. 

“In ons Faraday lab in Petten doen we met bedrijven onderzoek en testen we op celniveau. Dan gaat het om het ontwikkelen en beproeven van nieuwe technologieën en materialen op kleine schaal. Is de werking daarvan in het lab bewezen, dan is het testcentrum in Groningen de volgende stap. Hier kunnen industriële bedrijven en toeleveranciers wat zij hebben bedacht en ontwikkeld in een zeer geavanceerde omgeving testen. Op deze schaal kun je problemen vrij snel detecteren en zien hoe de technologie zich in een groter systeem gedraagt. We bieden faciliteiten die ze zelf nooit kunnen bouwen of betalen. Het is daarmee ook een grote kans voor de Nederlandse maakindustrie.”

Gigawattschaal noodzakelijk

In het Klimaatakkoord is afgesproken dat er in 2030 meer dan elf gigawatt aan vermogen aan offshore windmolens is geïnstalleerd. Tegelijkertijd gebruikt de industrie nu al meer dan 800 kiloton waterstof per jaar. Voor de koppeling van duurzame stroom uit wind naar waterstof voor verduurzaming van de industrie is elektrolyse op gigawattschaal nodig. Die opschaling wordt onderzocht in het Gigawatt elektrolyse-project van het Hydrohub Innovatie Programma. Hier wordt gewerkt aan het concept-ontwerp van een waterstoffabriek met een dergelijke capaciteit.

Andreas ten Cate: “We doen dit met een groot aantal internationaal opererende industriële bedrijven, TNO, Universiteit Utrecht en Imperial College London. De uitdaging is een fabriek te ontwerpen waarin zo’n duizend electrolysers staan opgesteld die als geheel flexibel kan produceren. Dat is van belang omdat opwekking door zon en wind nu eenmaal variabel is. Door variaties in het ontwerp aan te brengen zijn ze aan te passen voor integratie met de omgeving waarin ze komen te staan. Zo verwachten we inzicht te krijgen in de mogelijkheden kostenreductie te realiseren. Om de waterstof uit zo’n fabriek in prijs concurrerend te laten zijn met huidige fossiele bronnen streven we naar een kostendaling met zeker een factor drie.”

Internationale waterstof keten onderzocht

Als dit alles is bereikt en over tien tot twintig jaar wereldwijd grootschalig duurzame waterstof wordt geproduceerd, heeft dat ingrijpende gevolgen voor het energiesysteem en alle partijen daarin. Daarom doet ISPT met partners onderzoek in het HyChain-project om te begrijpen hoe nieuwe ketens tot stand kunnen komen. Het gaat om vragen als waar wordt groene waterstof straks op grote schaal geproduceerd? Uit zon en wind in de Sahara, in het Midden-Oosten, Australië? Hoe verhoudt dat zich tot onze eigen opwekking, en hoe gaat de hele keten van opwekking, transport en gebruik er mondiaal uitzien en welke consequenties heeft dat voor onze havens en onze industrie?

“Voor ons bedrijfsleven is het met het oog op de toekomst van belang te weten welke scenario’s ze kunnen volgen om de juiste keuzes te maken. Alles en iedereen is wereldwijd bezig met waterstof, maar er zijn behalve technologische drempels ook veel onzekerheden. Met onze partners doen we onderzoek om overheden en bedrijven met feitelijke kennis houvast te bieden. We staan nu met waterstof waar we twintig jaar geleden met windmolens stonden. Ook voor waterstof zul je zien dat door opschaling en innovatie de kosten gaan dalen waardoor grootschalige ketens op basis van groene waterstof dichterbij komen“, aldus Andreas ten Cate.

Lennart van der Burg: “Op dit moment wordt TNO al benaderd door verschillende landen die toekomstige levering van waterstof aan het verkennen zijn.  In de eerste fase van het  HyChain-project hebben we profielen gemaakt van acht landen, waaronder Marokko, Noorwegen en China die in toekomst mogelijk waterstof gaan exporteren.”

blik op de toekomst

Zonnestroom: grenzen rendement verder opgerekt

7 feb '22 - 3 min
De ontwikkeling van zonne-energie gaat razendsnel. De kosten van de opwek van zonnestroom gaan in hoog tempo omlaag, mede omdat het rendement van de zonnemodule... Lees meer
nieuwsbericht

Geothermie volledig CO2-neutraal maken

8 dec '21 - 3 min
Geothermie is een van de schoonste duurzame warmtebronnen en vormt een essentieel onderdeel van de energietransitie. Toch is aardwarmte niet honderd procent CO2-neutraal.... Lees meer
nieuwsbericht

Proeven met nieuwe generatie zonnewegdek

18 nov '21 - 3 min
Wegdek kan een rol van betekenis spelen in het grootschalig opwekken van zonne-energie. TNO werkt in het concept SolaRoad aan technieken en constructies waarbij... Lees meer

Dag van de uitvinder

9 nov '21 - 5 min
Bij TNO werken onze uitvinders al sinds 1932 aan de uitvindingen en innovaties van morgen. In het kader van de Dag van de Uitvinder staan we stil bij enkele TNO... Lees meer
innovatie

TNO’ers bestrijden de stikstofcrisis met programma Brains4Nitrogen

15 okt '21 - 4 min
Na het succes van het Brains4corona-programma, waarin TNO zich richtte op de aanpak van het coronavirus in 2020, is de organisatie nu van plan meer van deze 'Brains4x'-uitdagingen... Lees meer