Om voldoende groene waterstof te kunnen produceren, moet er hard worden gewerkt aan betere, goedkopere en betrouwbaardere elektrolyseapparaten. Hoog tijd dat onderzoeksinstellingen in Europa de handen ineenslaan, zegt TNO in een rapport.
TNO bracht eerder deze week een position paper uit onder de naam ‘HySpeedInnovation’. Daarin doet het, samen met soortgelijke onderzoeksorganisaties uit enkele andere Europese landen, een uitgebreid pleidooi voor samenwerking op het gebied van elektrolyse.
Dat is de technologie die nodig is om waterstof te produceren uit water, met behulp van duurzaam opgewekte elektriciteit. Waterstof, zo wordt steeds meer duidelijk, gaat een belangrijke energiedrager worden. Het gas is te gebruiken om overtollige duurzame stroom tijdelijk op te slaan én om duurzame energie over grotere afstanden te vervoeren, met schepen of door pijpleidingen.
Europese Commissie
Hoe staat het ervoor met de huidige capaciteit van elektrolysefabrieken? Nog niet al te best, schrijft TNO. De Europese Commissie heeft in haar waterstofstrategie een doelstelling voor 2024 staan van zes gigawatt aan productiecapaciteit van waterstof (met elektrolyse dus), en van veertig gigawatt voor 2030. Maar op dit moment staat er wereldwijd nog maar voor 170 megawatt aan (water-)elektrolysers.
‘Om die ambities te realiseren moeten de productiekosten van de apparaten fors omlaag’, valt te lezen in het rapport. Door technologieontwikkeling en verdergaande standaardisatie is hier nog veel winst te boeken, verwacht Lennart van der Burg van TNO, een van de auteurs. ‘De kosten voor elektrolyse-installaties kunnen met een factor twee, misschien zelfs drie omlaag.’
Schaalvergroting
Daarvoor is nodig dat fabrikanten veel meer elektrolysers gaan bouwen. Schaalvergroting leidt immers tot lagere prijzen; dat hebben we eerder ook bij zonnepanelen gezien. Daarnaast kunnen de bouwers van de apparaten nog winst boeken door automatisering. Op dit moment worden elektrolysers nog grotendeels handmatig in elkaar gezet.
Maar ook door de technologie verder door te ontwikkelen, kunnen de kosten voor elektrolysers verder omlaag. Zo kunnen de stacks (de gestapelde cellen binnenin een elektrolyseapparaat) nog groter worden. Ook kan de stroomdichtheid verder omhoog, verwacht Van der Burg. ‘Als je die kunt opschroeven, wordt de elektrolyse efficiënter.’ Dan komt er dus meer waterstof uit bij dezelfde hoeveelheid stroom die erin gaat.
Zeldzame grondstoffen
Speciale aandacht vraagt het rapport voor de zeldzame grondstoffen die worden gebruikt voor de productie van elektrolyseapparaten. Vooral iridium is een teer punt, zegt Van der Burg. ‘Daarvan is de jaarlijkse productie slechts zeven ton. En het zit in de katalysatoren van auto’s, in juwelen en in brandstofcellen. En dus in elektrolysers. Dat is niet vol te houden, dus ofwel verzinnen we een manier om het spul terug te winnen, ofwel vinden we een vervangend materiaal.’
Versnipperd
Volgens Van der Burg moet de Europese elektrolyse-industrie meer samenwerken, want de keten van fabrikanten, hun toeleveranciers en kennisinstellingen is behoorlijk versnipperd. ‘Er is hier ook maar een handjevol bedrijven mee bezig. Neem het maken van membranen, dat doen maar twee bedrijven in de hele wereld.’
Hierbij zien de Europese onderzoeksorganisaties die het rapport schreven een duidelijke rol weggelegd voor nationale regeringen en de beleidsmakers van de EU. Die zouden moeten zorgen voor testfaciliteiten waarvan verschillende bedrijven gebruik mogen maken.
Concurreren op kwaliteit
Verder zou Europa nieuwe normen moeten ontwikkelen op het gebied van de prestaties van elektrolysers en van veiligheid, duurzaamheid en kwaliteit. ‘Ik denk niet dat we in de eerste plaats alleen op prijs moeten gaan concurreren met bijvoorbeeld China’, zegt Van der Burg.
Delen van kennis
Ten slotte kan de doorontwikkeling van elektrolyse-apparaten een duw in de rug krijgen door het beter delen van kennis. ‘Bedrijven moeten meer van elkaar gaan leren om de kennisontwikkeling te versnellen’, aldus Van der Burg.
‘We zien nu dat bedrijven hun kennis heel erg voor zichzelf houden. Wel logisch, maar daardoor komen bedrijven die willen toetreden tot deze sector daar niet tussen. We willen graag een voorbeeld nemen aan onze zusterorganisatie in de VS, NREL. Die slaagde er in het verleden in om bedrijven meer kennis op het gebied van materialen en prestaties van brandstofcellen met elkaar te laten delen. Daar kunnen wij van leren.’
Nederland
Ook binnen Nederland zelf probeert TNO de kennis die bedrijven hebben van elektrolysers te bundelen. Onlangs nog bracht het een rapport uit met als belangrijke aanbeveling om een Elektrolyser Makersplatform op te richten. Dit moet een actieve gemeenschap worden van bedrijven die zich toeleggen op de productie van elektrolysers of de componenten die daarin gaan.
Openingsfoto: onderzoeker van TNO bij een testopstelling waarin elektrolyse plaatsvindt, type PEM. Beeldmateriaal TNO / Eric de Vries
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.