Volgens een inventarisatie van het Institute for Sustainable Process Technology kan een fabriek voor duurzame waterstof op gigawattschaal in 2030 operationeel zijn in Nederland.

 

Wie het heeft over verduurzaming van de energie, komt al snel bij waterstof terecht. Dit is een zogeheten ‘energiedrager’, die uit wind- of zonne-energie kan worden geproduceerd om vervolgens als brandstof te gebruiken..

Waterstof ontstaat bij de elektrolyse van water. Dit gebeurt in Nederland momenteel op relatief kleine schaal. De huidige productiefaciliteiten hebben samen een capaciteit van enkele megawatts. Dat moet meer worden en dat kan ook, zegt het Institute for Sustainable Process Technology (ISPT).

Het instituut presenteerde vandaag een ontwerp voor een innovatieve en geavanceerde groenewaterstoffabriek op gigawattschaal, en stelt dat die in 2030 operationeel kan zijn. 

 

Doelen

Om de Nederlandse doelstelling voor waterstof in het Klimaatakkoord te halen, is in 2030 een elektrolysecapaciteit van 3 tot 4 gigawatt nodig. Ter vergelijking: de grootste waterstoffabriek van Europa wordt momenteel aangelegd in Delfzijl en mikt op twintig megawatt – ofwel drieduizend ton groene waterstof per jaar. Om de doelstelling te halen zouden daar over acht jaar dus 150 tot 200 exemplaren van nodig zijn. Tenzij we het proces opschalen, en fabrieken bouwen die op veel grotere schaal produceren.

 

Oppervlak

Het ISTP onderzocht de mogelijkheden voor een dergelijke opschaling, en keek meteen in welke regio zo’n grote waterstoffabriek het beste zou passen. Het oppervlak dat een gigawatt-waterstoffabriek inneemt, is afhankelijk van de gekozen elektrolysemethode, en varieert tussen tien en zeventien hectare als alkaline water elektrolyse (AWE) wordt gebruikt, en tussen acht en dertien hectare voor polymer electrolyte membrane (PEM) elektrolyse, schrijft het instituut in een eerste verkenning (zie tekstblokje).

Een deel daarvan is nodig voor de elektrische converters en schakelapparatuur om de windenergie te kunnen gebruiken, een deel voor de elektrolysefabriek zelf en een deel voor de nabewerking van het waterstofgas (zoals compressie). De hitte die bij het proces ontstaat, kan ideaal gesproken gebruikt worden voor verwarmingsdoeleinden van woonwijken of industrieën in de omgeving.
 

Bij alkaline water elektrolyse wordt gebruik gemaakt van twee elektroden in een basische oplossing van kaliumhydroxide (KOH) en natriumhydroxide (NaOH). Bij PEM- elektrolyse wordt water toegevoegd aan de anode-kant van een protonen-transporterend membraan dat onder stroom staat.

 

Langs de Noordzee

Uiteindelijk leverde de eerste verkenning van ISPT een ontwerp op van een fabriek die in 2030 kan starten in een Nederlands havengebied, draait op windenergie van de Noordzee, en negentien ton waterstof per uur kan produceren. De vereisten waaraan een locatie moet voldoen, zijn de beschikbaarheid van een geschikt elektriciteitsnetwerk (namelijk een 380 kilovolt stroomnet) en koelwater, de mogelijkheid tot de aanleg van waterstofleidingen, de nabijheid van de zee, en het liefst ook de nabijheid van de eindgebruikers van de waterstof en de warmte.

Geschikte locaties zijn de haven van Rotterdam, het Eemshavengebied, enkele plekken langs het Noordzeekanaal, de Noordzeehaven bij Vlissingen, en een aantal plekken bij industrieterrein Chemelot in Limburg. De totale investering zal pakweg 800 euro per kilowatt energie bedragen, schat het instituut.

 

Om 2030 daadwerkelijk te halen, is het wel van belang dat de hele keten meegroeit, benadrukten Ulco Vermeulen, directeur bedrijfsvoering bij de Gasunie en Marcel Galjee, directeur van waterstofbedrijf HyCC tijdens een online discussie bij de presentatie van het project. Ook de windmolenparken, gasleidingen en gebruikers zullen dan klaar moeten zijn voor een opschaling.

‘Het is nu aan industriële partijen en kennisinstituten om de handschoen op te pakken en verder te innoveren’, zegt programmamanager Carol Xiao van ISPT. ‘Want de huidige resultaten zijn veelbelovend, maar we zijn er nog niet. Wel werkt ze met haar collega’s in het Hydrohub Innovation Program al hard aan de benodigde innovaties in bijvoorbeeld infrastructuur, optimalisatie van elektrolysetechniek, veiligheid en regelgeving.

 

 

ISPT werkte in dit project samen met industriële partners Dow Chemical, Gasunie, Nobian, OCI, Ørsted en Yara, en kennisinstituten TNO, Imperial College London, TU/e en de Universiteit Utrecht.

 

Beeldmateriaal: ISPT