Berenschot Archieven - Utilities

Berenschot onderzocht of het mogelijk was waterstof in te zetten voor stadsverwarming. Het onderzoeksbureau kwam met vier verrassende  combinaties van verschillende warmteopties met waterstof. Daarmee hoeft het gas niet tot in de woning te worden gebracht, maar voedt het reeds bestaande centrale netten.

Waterstof voor warmtenetten biedt perspectief en kan in gunstige situaties nu al een duurzame bijdrage leveren aan de energievoorziening. Dat geldt voor warmtenetten dicht bij de huidige waterstofleidingen, uitgaande van invoeding met ‘blauwe’ waterstof gemaakt uit methaan in combinatie met CO2-afvang en ‑opslag. Het gebruik van groene waterstof (gemaakt met wind- of zonnestroom) is vanaf 2030 rendabel wanneer deze voor de piekvraag wordt ingezet naast de hoofdbron (restwarmte of geothermie).

Dat blijkt uit een strategische studie van Berenschot in opdracht van Energie Beheer Nederland (EBN) en Gasterra. In de studie is verkend wat het potentieel van waterstof is als duurzame bron voor warmtenetten. Hierbij is uitgegaan van een voorzieningsmodel waarin waterstof op wijkniveau wordt omgezet in warmte. De waterstof komt dus niet in de woningen zelf, die zijn aangesloten op het warmtenet. Hierdoor kan worden voortgebouwd op reeds opgedane ervaringen rondom warmtenetten en waterstof op industriële schaal. De studie laat voor vier verschillende typen collectieve warmtevoorzieningen zien wat de integrale kosten zijn voor het gebruik van waterstof als CO2-neutrale brandstof.

Als eerste bekeken de experts waterstof voor blokverwarming (casus 1) daarna naar  waterstofketel als primaire voeding voor een warmtenet (casus 2). Als derde case werd het voorbeeld genomen van een geothermie-baseload gecombineerd met een waterstofpiekketel. Als laatste optie koos men nog voor een waterstof-WKK of brandstofcel gecombineerd met een waterstofpiekketel.

De businesscases zijn uitgerekend voor CO2-vrije waterstof, dat is ‘blauwe’ waterstof (uit aardgas met CO2-afvang) of ‘groene’ waterstof (uit duurzame elektriciteit met elektrolyse).

In alle situaties is uitgegaan van de huidige gasreferentie als criterium voor een businesscase, daarnaast is voor de lange termijn een grootschalige waterstofinfrastructuur aangenomen (als ombouw van het huidige hogedrukgasnet). Vanwege de noodzaak van een waterstofnet geeft de studie ook een schets van een gedeeltelijke ombouw van het huidige hoofdgasnet door een kickstart met blauwe waterstof, vooruitlopend op de later in te faseren groene waterstof.

Vier belangrijke lessen

Waterstof voor warmtenetten biedt perspectief en maakt in bepaalde gevallen reeds nu al een businesscase mogelijk met blauwe-waterstofproductie. Het gebruik van groene waterstof is vooralsnog alleen rendabel vanaf 2030 en alleen wanneer deze voor de piekvraag wordt ingezet.

Daar waar nu al een waterstofinfrastructuur aanwezig is, heeft waterstof een kans. Vanuit hier kan het net dan wellicht worden uitgebreid  naar naburige warmtevragen om zo de benodigde schaal van de infrastructuur te bewerkstelligen. Bestaande bijstookketels van warmtenetten bieden wellicht nu al perspectief om CO2-vrij te worden in de vorm van waterstofketels, door de branders te veranderen.

De rentabiliteit van de warmtenetten is beter bij minder goed geïsoleerde woningen en gestapelde bouw. Dit kan gunstig zijn voor oude binnensteden en bestaande flats waar isolatie van panden moeizaam en kostbaar is, wat een ‘all electric’ oplossing veelal moeilijk inpasbaar maakt.

Perspectief ligt in het in samenwerking met stakeholders verder onderzoeken van mogelijke praktijkcases. Hierbij is het van belang de juiste stakeholders te betrekken: warmtebedrijven staan open voor dialoog, maar zijn op zoek naar waterstofaanbieders en geïnteresseerde partijen.

Datacentra boeken de laatste jaren al grote duurzaamheidswinst. Toch kan deze sector verder verduurzamen door het beter benutten van restwarmte. Dat concluderen experts afgelopen week tijdens een bijeenkomst georganiseerd door Berenschot, in opdracht van Nederland ICT en RVO.

Het aandeel van datacenters in de elektriciteitsvraag neemt verder toe. Nederland heeft door de beschikbaarheid van goede dataverbindingen een gunstig vestigingsklimaat voor datacenters. 68 procent van het oppervlak aan datacenters ligt rond Amsterdam en dit was in 2016 met 53,6 megawatt aan additioneel vermogen de sterkst groeiende markt in Europa. Daarnaast zijn er recent diverse grote nieuwe internationale datacenters in Nederland gevestigd. Google en Microsoft hebben honderden miljoenen geïnvesteerd in twee nieuwe enorme datacenters in Eemshaven en Wieringermeer.

Besparen

In afgelopen jaren is verduurzaming van datacenters gerealiseerd door efficiëntie- verbeteringen in het koelen van datacenters en de inkoop van groene stroom. Een volgend stap in de vergroening is nuttig gebruik van restwarmte. Daarbij gaat het om restwarmte op lage temperatuur. Daar kan met name  de gebouwde omgeving van profiteren. Maar ook datacenters kunnen hier direct voordeel bij hebben. Terwijl zij warmte leveren, krijgen ze er koude voor terug. Daarmee besparen ze energie voor de koeling van hun ruimten.

Aanbevelingen

Essentieel is de locatie van datacenters, concludeerden de deelnemers. Er moeten afnemers van restwarmte in de omgeving zitten. Datacenters, afnemers, warmtebedrijven en overheid moeten elkaar tijdig weten te vinden. Aanbevelingen om vraag en aanbod van restwarmte beter te koppelen:

  • Neem datacenters op als lagetemperatuurbronnen in de energie- en warmteatlas en regionale plannen.
  • Identificeer nationaal en regionaal het potentieel van restwarmte van datacenters en kansrijke locaties.
  • Benoem een tussenpersoon bij kansrijke locaties om stakeholders bijeen te brengen en processen te begeleiden.
  • Verbeter de businesscase voor investeringen in lagetemperatuurinfrastructuur.

Adviesbureau Berenschot en instituut TNO gaan bekijken wat de mogelijkheden zijn voor de winning van waterstof uit aardgas, met afvang van CO2. Daarmee zou snel een infrastructuur voor waterstof tot stand kunnen worden gebracht. Ook waterstof uit tijdelijke overschotten aan duurzame energiebronnen, zoals zon en wind, kan te zijner tijd van dit net gebruik maken. De CO2-vrije waterstof kan onder meer gebruikt worden in de industrie of voor schone elektriciteitsopwekking op momenten met minder zon- en windenergie.

Waterstof is een belangrijke nieuwe CO2-vrije energiedrager voor een duurzaam energiesysteem. Het wordt nu vooral gezien als een belofte voor de langere termijn, uitgaande van de gedachte dat duurzame waterstof via elektrolyse gewonnen moet worden uit wind- en zonnestroom, en het aandeel daarvan in de energiemix is daar nu nog niet groot genoeg voor. De komst van een waterstofeconomie kan echter worden versneld. Het is namelijk ook mogelijk waterstof te maken uit aardgas. De CO2 die bij dit proces vrijkomt, kan permanent worden opgeslagen in oude (Noordzee) gasvelden, zonder broeikaseffect. Uit eerdere studies van Berenschot kwam dit naar voren als een goede optie voor verkrijgen van CO2-vrije waterstof en het versnellen van de energietransitie.

De Topsector Energie, programma Systeemintegratie, heeft recentelijk steun verleend aan Berenschot en TNO om dit verder te onderzoeken op haalbaarheid. Het gaat daarbij om de omzetting waarbij de waterstof wordt gewonnen uit aardgas (methaan) en het bijproduct CO2 meteen wordt afgevangen en opgeborgen in een gasveld. De CO2-afvang vindt dus in feite al bij de bron plaats, zodat alleen de klimaatneutrale waterstof in het energiesysteem in omloop wordt gebracht. Hierdoor komt waterstof vrijwel meteen beschikbaar als CO2-vrije energiedrager. Bij de verbranding daarvan komt alleen water vrij, en geen enkel broeikasgas.

Bovendien kan deze waterstof tijdelijk worden opgeslagen. Daarmee kan een grootschalige buffervoorraad worden gecreëerd van flexibele en emissievrije energie die altijd op afroep beschikbaar is, bijvoorbeeld voor de industrie en voor flexibele elektriciteitsopwekking ter dekking van momenten met minder wind- en zonne-energie.

Met de winning van CO2-vrije waterstof uit aardgas voorzien we ook een versnelde uitrol van een infrastructuur voor waterstof (zowel transport als opslag). Waterstof uit overschotten aan duurzame energie (zon en wind) kan daar later gebruik van maken. Het kan gaan om nieuwe infrastructuur, of ombouw van bestaande gasinfrastructuur op waterstof.

Het onderzoek wordt mede gefinancierd en ondersteund vanuit de gassector. Dit in het kader van de actieve ontwikkeling van nieuwe efficiënte oplossingen voor een duurzame energievoorziening zonder CO2-emissies.

Berenschot en TNO doen een integraal haalbaarheidsonderzoek naar de mogelijkheden, waarbij de hele keten wordt beschouwd en waarbij zoveel mogelijk synergieën worden meegenomen. Het is de bedoeling dat de resultaten later dit jaar ter beschikking komen, waaronder voorstellen voor vervolgprojecten.