Industrielinqs 5-2021 Archieven - Utilities

Met de overname door Trafigura, krijgt Nyrstar de financiële slagkracht die het nodig heeft om zijn processen te blijven stroomlijnen en verduurzamen. Vice President European Operations Guido Janssen ziet dan ook een rol weggelegd voor het zinkbedrijf als leverancier van flexcapaciteit. De eenzijdige keuze van de Nederlandse overheid om compensatie voor de CO2-opslag op elektriciteit vooralsnog af te schaffen, helpt daar niet bij.

De Zink, noemen de inwoners van Budel-Dorplein liefkozend de fabriek van Nyrstar in het plaatsje in Brabant. De zinksmelterij kent dan ook een bijna 130 jaar lange historie met de afgelopen jaren veel onzekerheden over het voortbestaan. Nieuwe aandeelhouder Trafigura investeerde recent onder meer twintig miljoen euro in de vernieuwing van de gasbehandelingsinstallatie in Budel. En zo’n dertig miljoen euro in de bouw van een 25 megawatt batterij op de site in het Belgische Balen.

Guido Janssen gaf leiding aan zowel de site in Balen als Budel en is inmiddels als Vice President European Operations verantwoordelijk voor alle Europese en Noord-Amerikaanse smelters van Nyrstar. Janssen toont zich gedurende het gesprek als een zeer betrokken en gepassioneerde voorstander van efficiënte en duurzame productie. Een houding die de sites helpt om continu te verbeteren. Om dieper te kunnen ingaan op hoe hij dat doet, is wel enig inzicht nodig in de wereld van zink.

Schoonschrapen

Janssen: ‘Ons proces begint bij zinkerts dat in mijnen wordt gewonnen en zinkoxides die vrijkomen bij het recyclen van staal. Voor wat betreft deze hele grondstoffenketen is responsible sourcing voor ons de sleutel. In vier stappen werken we de ruwe grondstoffen op tot blokken zink met klantspecifieke legeringen. Specifiek voor de productie van zink is dat je een heel mooie warmtebalans hebt. De eerste stap, het verbranden van het zinkconcentraat en zinkoxide, is namelijk een exotherm proces. De twee wervelbedovens draaien volcontinu. Pas als we ze eens in de vijf jaar in onderhoud nemen, hoeven we ze weer op te stoken. Het surplus aan warmte uit dit proces, zetten we om in stoom en gebruiken we in het tweede proces. In die tweede stap wordt het zogenaamde roostgoed omgezet in zinksulfaat. Daarna kan het zink verder worden gezuiverd en gescheiden van waardevolle bijproducten zoals nikkel, kobalt, lood, zilver en goud. De derde stap is een elektrochemisch proces waarbij aluminium kathodeplaten onder spanning worden gezet waaraan het zink zich gaat hechten. De loden anode produceert dan zuurstof.’

In 22 uur hecht alle zink uit de oplossing zich aan de platen en kunnen ze worden schoon geschraapt. Daarna smelt men het pure zink opnieuw en wordt het in blokken gegoten tot puur zink en zinklegeringen.

‘Als een hogere CO2-prijs een prikkel moet zijn om meer groene stroom te gebruiken, dan zal dat helaas geen effect hebben.’

Guido Janssen, Vice President European Operations Nyrstar

CO2-belasting

Hoewel er bij de productie van zink bijna geen CO2 vrij komt, betaalt Nyrstar wel een hoge CO2-opslag via de ingekochte stroom. Een doorn in het oog van Janssen, met name omdat Nederland daar een eigen pad in trekt. De Europese Unie sprak met de grootverbruikers van elektriciteit af dat ze voor een deel van deze CO2-kosten worden gecompenseerd. De zinkhandel is nu eenmaal een mondiale business die vooral op kosten concurreert.

Janssen: ‘De zinkfabriek koopt zijn stroom volledig groen in, maar we betalen wel de volle CO2-prijs. Nederland is het enige Europese land dat geen duidelijkheid schept vanuit de politiek. Het speelveld is compleet scheef geworden. We concurreren nu niet alleen met landen buiten Europa, maar ook met België, Frankrijk en Duitsland, die wel een vergoeding krijgen. Daarmee schiet de Nederlandse overheid in haar eigen voet.’

Wat misschien nog wel het meeste steekt is dat de assets van Nyrstar in Budel gelden als referentie voor de rest van de wereld. ‘Dankzij de zwavelzuurfabriek hebben we de laagste zwaveloxide-emissie. En we bedrijven als enige ter wereld een biologische waterzuivering die zulk schoon water produceert dat het effluent in de beek kan worden gevoed, waarmee het de natuur herstelt. Het enige effect dat een eenzijdige CO2-heffing heeft, is dat de productie op den duur verschuift naar landen met een minder strikt milieubeleid.’

Veel van de verbeteringen zijn wel een gevolg geweest van overheidsbemoeienis. Het verbod op het storten van reststoffen rondom de site in 2000 leidde tot een levendige handel in allerlei restproducten. De biologische waterzuivering kwam als optie boven toen in 2000 het storten van gips werd verboden. De gaszuiveringsinstallatie biedt de site in Budel de mogelijkheid om ook lagere kwaliteit zinkconcentraat te verwerken. Ook een indirect gevolg van de door de overheid afgedwongen kostenverhoging, dat de site dwong duurdere grondstoffen in te kopen en daarmee minder winstgevend te zijn.

Flexcapaciteit

Janssen: ‘Als een hogere CO2-prijs een prikkel moet zijn om meer groene stroom te gebruiken, dan zal dat helaas geen effect hebben. Energieleveranciers hanteren de marktprijs van grijze stroom plus een opslag voor groene stroom. We kopen al honderd procent groene stroom in via garanties van oorsprong en wellicht in de toekomst ook power purchase agreements. Energiebesparing zal het ook niet in de hand werken omdat je helaas met de fysische grenzen van elektrolyse moet leven. Wat we wel kunnen, is onze productie terugdraaien op momenten dat het duurzame stroomaanbod terugloopt. We onderzoeken momenteel wat wenselijk en haalbaar is. We regelen onze processen tot zo’n zestig procent terug als dit nodig is. Op een totaal vermogen van 150 megawatt is dat best veel. We hebben buffers genoeg om zo’n zes uur lang flexcapaciteit te leveren en we zouden meer kunnen investeren in buffercapaciteit om dit nog eens te verlengen.’

Die investeringen zouden wel mede uit publieke budgetten moeten komen. ‘Uiteindelijk profiteert namelijk de netbeheerder het meeste van deze optie, die veel goedkoper is dan investeringen in verhogen van netcapaciteit. Andersom kunnen we uiteraard ook onze processen inzetten in dat geval met extra investeringen om overschotten op te vangen of netcongestie te voorkomen.’

In de tussentijd helpt Nyrstar in het realiseren van meer duurzame opwek op eigen terrein. Het vermogen van het huidige 43, 8 megawatt zonnepark levert weliswaar een fractie van het stroomverbruik van de site, maar is toch een stapje richting CO2-neutraliteit. De plannen liggen al klaar om de capaciteit te verdubbelen. Daarmee zou een zonnepark van in totaal 178 voetbalvelden ontstaan.

Circulair

Dat verduurzaming in de aderen van Janssen zit, is wel te merken aan de grondstoffen en energiestromen die de site uitwisselt met de omgeving. Janssen: ‘Bij de eerste processtap ontstaat zwavelgas, dat we afvangen, zuiveren en laten condenseren. Het zwavelzuur dat overblijft, is een waardevolle grondstof voor de kunstmestindustrie. Ook de verschillende metalen vinden hun weg naar de afnemers, net als het kopercement.

Tegelijkertijd proberen we zo duurzaam mogelijk in te kopen. Zo voeden we de sulfaatreducerende bacteriën in de waterzuivering met ethanol. Nu zijn die bacteriën niet zo kieskeurig dat ze per se zuivere ethanol nodig hebben. Een zoektocht naar een alternatieve bron leidde naar het Rode Kruis, dat ethanol gebruikt om bloedfracties te splitsen. Na dat proces houdt men het ethanol over. Wij kunnen dat goed gebruiken, terwijl zij het anders hadden moeten laten afvoeren. Als je goed op zoek gaat, zijn veel meer van dit soort winwin-samenwerkingen te bedenken. Het afvalproduct van de een kan een grondstof zijn voor de ander. Zo verbruiken we natronloog in onze waterzuivering dat eerst gebruikt is door de textielindustrie.’

‘We blijven streven naar een combinatie van duurzame producten en productie.’

Guido Janssen, Vice President European Operations Nyrstar

CO2-neutraal

Ondanks de bijna ideale warmtebalans, ziet Janssen nog wel mogelijkheden om de site in Budel helemaal CO2-neutraal te krijgen. ‘Bij een temperatuur van tien graden Celsius is de balans precies in evenwicht, wat wil zeggen dat we beneden die grens extra warmte moeten bijstoken. Daar gebruiken we nu aardgas voor. Dat zou echter met waterstof kunnen of met aardwarmte, maar bijvoorbeeld ook door metaalpoeder te verbranden.’

tekst gaat verder onder de afbeelding

Dat laatste idee leidde tot de samenwerking met Metalot en plannen voor een proeffabriek op Duurzaam Industriepark Cranendonck, op het terrein van Budel. Helaas liepen die plannen stuk op de stikstofproblematiek, maar Nyrstar blijft de ontwikkeling volgen. Janssen: ‘Ook voor de warmteoverschotten in de zomer willen we een oplossing. Denk aan de mogelijkheid om warmte te gebruiken om varkensmest te inertiseren. Dat is namelijk verplicht als we mest willen uitvoeren.’

Blijft alleen nog het transport over. ‘We proberen zoveel mogelijk per schip of trein te vervoeren’, zegt Janssen. ‘Toch gaan er jaarlijks ook nog veel vrachtwagens over de weg. We streven er naar dit zoveel mogelijk te elimineren en investeren momenteel fors in aanpassing van onze laad- en losstations om meer spoorvervoer mogelijk te maken. Zo komen we steeds dichterbij een product dat niet alleen een bijdrage levert aan verduurzaming van staalproducten, maar dat ook koolstofneutraal is. Tegelijkertijd blijven we investeren in verduurzaming van onze producten, bijvoorbeeld nieuwe legeringen die eenzelfde corrosiebescherming bieden terwijl de zinklaag dunner kan zijn. Op die manier wordt je indirect energie-efficiënter. We blijven streven naar een combinatie van duurzame producten en productie.’

Met het toenemende aandeel groene stroom is industriële elektrificatie een belangrijke stap in decarbonisatie van de industrie. Het is de vraag wat deze elektrificatietrend betekent voor het asset management van de proces­industrie. Gekeken naar de kosten, prestaties en risico’s van elektrische kapitaalgoederen valt op dat er nog veel onzekerheden kleven aan de vervanging van bestaande installaties voor elektrische varianten.

In het Klimaatakkoord is afgesproken dat in 2030 zeventig procent van de beschikbare elektriciteit uit hernieuwbare bronnen komt. Rond die tijd staat er zo’n elf gigawatt aan offshore windcapaciteit in de Noordzee. Om ervoor te zorgen dat die groene stroom ook daadwerkelijk tot terugdringing van de CO2-uitstoot leidt, spraken de deelnemers aan het Klimaatakkoord ook af meer te investeren in elektrificatie.

Elektrische processen zijn niet nieuw. Zo produceert ESD-Sic al jarenlang siliciumcarbide door spanning te zetten op een grafietkern in een mengsel van zand en petroleumcokes. In 2017 tekende het bedrijf een contract met Engie, dat mag ingrijpen in de energiehuishouding. Redelijk uniek aan dit proces is dat de productie binnen twee minuten aan en kan worden uitgezet, zonder gevolgen voor de assets en productkwaliteit. Bij dreigende stroomtekorten zet Engie de productie tijdelijk stil en vormt zo een virtuele batterij.

Kosten en baten

Ook de reductie van aluminiumoxide tot aluminium is een elektrochemisch proces. Aldel investeert in aanpassing van zijn assets om eveneens flexibiliteit te kunnen leveren. Volgens COO David Eisma onderzoekt het bedrijf nog wel de impact op de assets van een dergelijke ingreep. ‘Je kunt een installatie die normaal gesproken op vol vermogen werkt, niet even terugdraaien of opschakelen. We moeten aanpassingen doen aan de stroomrails en met name oplossingen vinden voor de zogenaamde magnetische veldcompensatie. Met een ombouw­pakket vangen we de wisselingen in het magnetische veld op.

Hoe goed we de aanpassingen ook doorvoeren, de efficiency van een installatie die op lagere vermogens werkt, zal altijd afnemen. Onze installaties zijn namelijk ontworpen voor een constante flow. Bovendien verwachten we versnelde degradatie van assets door temperatuurschommelingen. We weten bijvoorbeeld nog niet precies hoe die schommelingen de vuurvast bekleding beïnvloeden. Zo’n inzet als groene batterij is dan ook zeker niet gratis en we moeten de kosten blijven afwegen tegenover de baten.’

‘Wil de chemische industrie echt over gaan op elektrochemische processen, dan kan dat niet efficiënt met zestig jaar oude assets.’

Marit van Lieshout, lector proces verduurzaming Hogeschool Rotterdam

Elektrificatie

Inmiddels onderzoeken steeds meer bedrijven de mogelijkheden van elektrificatie. Zo verving Shell onlangs een stoomaandrijving voor een elektrisch exemplaar. Wat betreft CO2-besparing een verstandige keuze. Op jaarbasis bespaart de nieuwe aandrijving 13.000 ton CO2.

Andere bedrijven deden inmiddels ook ervaringen op met elektrificatie. Zo investeerde Dow in elektrische stoomrecompressie, deed papierproducent Smurfit Kappa proeven met een dertig megawatt elektrodenboiler en 2,5 megawatt industriële warmtepomp, terwijl FrieslandCampina een elektrische luchtkanaalverhitter uittestte.

Nu is de impact van de redelijk kleine installaties iets anders dan de volgende stap die Shell, Dow en vele andere chemiebedrijven overwegen: het vervangen van stoomkrakers voor elektrische varianten. BASF, Borealis, BP, LyondellBasell, Sabic en Total richtten onlangs hiervoor nog het ‘Cracker of the Future Consortium’ op. Iets concreter overwegen BASF, Sabic en Linde de bouw van een multi-megawatt demonstratie-installatie bij BASF in Ludwigshafen die naar verwachting al in 2023 kan worden opgestart. Het Finse Coolbrook bereidt wat dat aangaat een interessant alternatief met de roto dynamic reactor (RDR) die warmte opwekt door elektrisch aangedreven rotorbladen op hoge snelheid te laten draaien.

Een veelbelovende elektrificatiestap is de inzet van plasma­technologie. Plasma bestaat uit geïoniseerde atomen en moleculen. Brightlands bekijkt de mogelijkheden van deze technologie voor de omzetting van aardgas naar waterstof en etheen.

Asset management

Het is de vraag wat deze elektrificatietrend betekent voor het asset management van de procesindustrie. Gekeken naar de kosten, prestaties en risico’s van elektrische kapitaalgoederen valt op dat er veel onzekerheden kleven aan de vervanging van bestaande gasgestookte installaties voor elektrische varianten.

Om met de kosten te beginnen. De investeringskosten van veel elektrische systemen zijn relatief laag in vergelijking met mechanische systemen. Elektrische motoren zijn vaak compacter en hebben weinig draaiende delen. Ook elektroboilers zijn redelijk goedkoop en betrouwbaar.

Helaas zijn de operationele kosten van elektrische assets momenteel wel veel hoger omdat stroom bijna twee keer zo duur is als aardgas. Met het toenemend aanbod duurzame stroom, worden de stroomprijzen de komende jaren bovendien steeds volatieler, zo is de verwachting. Bedrijven die flexibel kunnen meeveren met de marktprijzen, kunnen het meeste profiteren van de lage tot zelfs negatieve prijzen.

Tegelijkertijd is de verwachting dat de prijs voor fossiele brand­stoffen kunstmatig wordt opgedreven met CO2-belasting. Wat betreft financiële risico’s kan elektrificatie op de lange duur gunstig uitpakken. Op de korte duur is dat afhankelijk van het stimulerende beleid van Europese en Nederlandse overheden.

Prestaties

Over de prestaties zijn de meeste experts het wel eens dat elektrische assets superieur zijn aan hun mechanische tegenhangers. Zo ziet hoogleraar dynamic based maintenance Tiedo Tinga van de Universiteit Twente met name een voordeel in het feit dat elektromotoren minder draaiende delen hebben. ‘Dat maakt assets doorgaans betrouwbaarder, maar de harde getallen hebben we nog niet in het vizier. We krijgen wel steeds meer vragen over met name het faalgedrag van vermogenselektronica. Voordat bedrijven investeren in elektrificatie willen ze uiteraard wel weten hoe ze de assets veilig in bedrijf kunnen houden.’

‘Met behulp van kunstmatige intelligentie kan je patronen uitfilteren die samenhangen met degradatiemechanisme.’

Simon Jagers, oprichter Samotics

Wat betreft de voorspelbaarheid van degradatie kan Simon Jagers van Samotics asset managers gerust stellen. ‘Er zijn diverse methodes beschikbaar om de conditie van elektromotoren te bewaken. Een voorbeeld daarvan is de analyse van hoogfrequente stroom- en spanningsdata. Met behulp van kunstmatige intelligentie kan je al snel patronen uitfilteren die samenhangen met degradatiemechanismen en daarmee zowel elektrische als mechanische schades in een vroeg stadium detecteren. Bij bijvoorbeeld staalproducent ArcelorMittal zetten we die technologie in om de conditie van een door elektromotoren aangedreven rollenbaan te bewaken. De afgelopen twee jaar hebben we op die manier alle opkomende schades aan zowel de motor als de rollen gedetecteerd. Dat zorgt voor een hoge betrouwbaarheid van de lijn, want het stelt de onderhoudsteams in staat om onderhoud in te plannen ruim voordat de motoren falen.’

Flexvermogen

Maarten Steinbuch, wetenschappelijk directeur van het TU/e High Tech Systems Center, ziet dat elektrische systemen hoger scoren op het gebied van betrouwbaarheid. ‘En gaat er iets stuk, dan kan je dat vaak eenvoudig modulair vervangen. Bovendien is een elektromotor veel efficiënter dan een explosiemotor. Een elektrische auto verspilt minder energie en hoeft minder vaak naar de garage voor een onderhoudsbeurt. Wat ook een significant voordeel biedt, is dat je elektromoren heel compact en goedkoop kunt maken. Daardoor kan je een elektrische auto uitrusten met vier motoren of een elektrisch aangedreven vliegtuig met tien stuks. Daarmee zijn de systemen ook redundant terwijl de motoren minder zwaar worden belast. De industrie zou ook kunnen profiteren van deze eigenschappen, maar dat vraagt wel om een andere inrichting van processen.’

tekst gaat verder onder de afbeelding

 

De grootste bottleneck is nog de energievoorziening. ‘Gelukkig geldt deze beperking minder voor stationaire industriële systemen, maar bedrijven die serieus willen elektrificeren moeten wel nadenken over een fallback-scenario. Als het gehele proces elektrisch is aangedreven, kan een stroomstoring al snel tot grote problemen leiden. Hier kunnen stationaire batterijen een uitkomst bieden, met als bijkomend voordeel dat bedrijven het opslagvermogen ook kunnen inzetten voor het leveren van flexvermogen. Zo levert een noodzakelijke backupvoorziening ook nog een interessant businessmodel op.’

Risico’s

Toch zijn er ook wel wat risico’s te benoemen bij grootschalige elektrificatie. Lector proces verduurzaming Marit van Lieshout van Hogeschool Rotterdam vraagt zich met name af of bedrijven wel voldoende kennis en expertise in huis hebben voor het bedrijven van elektrische systemen. ‘Een elektrische warmtepomp verschilt nogal van een gasboiler in ontwerp, onderhoud en gebruik. Een warmtepomp is meer te vergelijken met een koelkast. Zo’n systeem gedijt beter als het continu een bepaalde temperatuur kan leveren. Wil een bedrijf veel schakelen tussen vollast en deellast, dan moet je een zeven megawatt systeem opsplitsen in een drietal pompen met oplopend vermogen. Om het uiterste uit zo’n systeem te halen, moet je het heel anders bedrijven dan men nu gewend is.’

Over elektrisch kraken heeft Van Lieshout nog wel haar bedenkingen. ‘De huidige stoomkrakers hebben behoorlijke vermogens. Wil je dat één op één vervangen voor een elektrische kraker, dan heb je voor één kraker al een volledig offshore windpark nodig om hem van groene stroom te voorzien. Ik denk dat de chemische industrie duidelijke keuzes moet maken tussen bestaande processen zo efficiënt mogelijk uitvoeren of investeren in nieuwe processen. Voor dat eerste is nog veel mogelijk met procesintensificatie. Maar wil ze echt over gaan op elektrochemische processen, dan kan dat niet efficiënt met zestig jaar oude assets.’

Misschien nog wel het grootste risico is het huidige tekort aan elektrotechnici. De hoge vermogenselektronica van elektrische systemen vraagt om specialistische kennis. De wet stelt hoge eisen aan de veiligheid en integriteit van hoogspanningsinstallaties. Alleen hiervoor gediplomeerde experts mogen een installatie ingaan, afschakelen en onderhouden. Elektrificatie moet dus hand in hand gaan met het doceren van de kennis en vaardigheden van de toekomst.

Het Antwerpse D-CRBN kan met behulp van plasma CO2-moleculen splitsen en er zo chemische bouwstenen van maken. Die kunnen dienen als grondstof voor biobrandstoffen, chemicaliën en polymeren. De start-up wil een plasmareactor in de haven van Antwerpen bouwen in 2029.

Hoe is D-CRBN ontstaan?

‘D-CRBN is een spin-off van de Universiteit Antwerpen’, legt mede-oprichter David Ziegler uit. ‘Het idee achter D-CRBN komt uit de onderzoeksgroep Plasmant. We zijn een zeer nieuw bedrijf, maar hebben al tien jaar onderzoek achter ons. De bedoeling is nu om in de Antwerpse haven een industrieel consortium te maken met een paar grote spelers om te kijken waar onze technologie in het proces past. We focussen ons op de petrochemie en metaalsector.’

Wat doen jullie?

‘Wij gaan CO2 capteren. Via plasmareactoren trekken we de moleculen uit elkaar. Waarna we CO (koolstofmonoxide, red.) en O (zuurstof, red) overhouden. CO wordt gebruikt als bouwstof voor polymeren, chemicaliën en biobrandstof. We gaan van een afvalstof naar een bouwsteen.’

Andere technologieën kunnen ook CO2-moleculen splitsen. Wat is het voordeel van jullie technologie?

‘Ons systeem is heel robuust. In de industrie komt er ook wel eens een zwavelhoudende component in de CO2-stroom terecht. Dat tast de efficiëntie van ons systeem niet aan. Je kunt bij ons injecteren wat je wilt, de CO2 breekt gewoon af. Wat ook heel interessant is, is dat we geen vierkante kilometers nodig hebben om onze installatie te plaatsen. We hebben in ons hoofd om in 2029 een industriële plant te plaatsen die één miljoen ton CO2 per jaar kan verwerken. Het gaat om een vrij kleine fabriek. Dat past perfect in gebieden waar nog weinig plaats is.’

Hoe ver zijn jullie nu?

‘We zijn in contact met alle grote spelers in de haven van Antwerpen. Maar dat zijn beginnende gesprekken. Met behulp van een techno-economische analyse kunnen bedrijven kijken of ons proces in hun werkwijze past. Wij maken een businesscase waarmee bedrijven de technologie kunnen vergelijken met andere technologieën en kunnen beslissen of het wat voor hen is. Dit jaar gaan we een paar van die analyses uitvoeren. Met die kennis willen we in 2021-2023 een pilootinstallatie opstellen. Van daaruit gaan we opschalen.’ Tussen 2023 en 2026 wordt de unit opgeschaald zodat hij 30.000 ton CO2 per jaar kan omzetten. In 2029 moet dan de industriële installatie die één miljoen ton CO2 per jaar om kan zetten klaar zijn.

Hoe gaan jullie de techniek toepassen?

‘Dat hangt van de klant af. Er zijn twee businessplannen. We kunnen werken met een unit on site. Ook willen we een CO2-hub maken op een centrale plek bouwen in de Antwerpse haven. Dat wordt het NextGen District, een plek waar innoverende bedrijven rond een circulaire economie zich kunnen vestigen. Via pijpleidingen kan CO2 naar ons toekomen en producten kunnen wij doorverkopen en doorsturen naar andere bedrijven. Bedrijven die CO2 emitteren en CO rechtstreeks in hun proces kunnen gebruiken, zullen kiezen voor een unit on site. Ben je alleen een uitstoter van CO2, dan verkoop je de CO waarschijnlijk liever en maak je gebruik van onze centrale installatie.’

Wat zijn uitdagingen voor jullie?

‘Een industriële plant in 2029 is heel ambitieus, net als de klimaatdoelstellingen voor 2030 om veertig procent minder broeikasgassen uit te stoten. Alles zit eigenlijk mee om mensen te duwen naar verandering. Het opschalen willen we echt met partners doen. We zijn een customer funded bedrijf. We willen onze technologie niet pushen in de markt. We willen met onze klanten meegroeien. Als blijkt dat de technologie niet iets is dat ze willen, dan zullen we wel ons best doen, maar we gaan niet honderden miljoenen investeren om onze technologie te pushen. De kans op slagen is dan heel klein. De kostprijs van een industriële installatie is natuurlijk een uitdaging. Maar ik denk dat die in een industriële omgeving zeker en vast meevalt. We spreken voor de grote unit over een bedrag van 150 tot 170 miljoen euro. Dat is voor ons heel veel geld. Maar als dat voor de industrie een goede return of investment is, dan valt dat mee. Een andere uitdaging is dat we energie nodig hebben. Die energie moeten we groen aangeleverd krijgen en zal uit wind- en zonne-energie moeten komen.’

Zijn jullie de oplossing voor het CO2-uitstoot in de industrie?

‘Ik denk dat D-CRBN een van de mogelijke oplossingen is om de klimaatdoelen te halen. Naast ons zijn heel veel concurrerende technologieën nodig. Wat ik zie is dat er weinig technologie al op industriële schaal is. Het zit allemaal nog in pilotfases. We moeten heel hard ons best doen om de klimaatdoelstellingen te halen.’

Is jullie technologie ook buiten Antwerpen beschikbaar?

‘We richten nu op Antwerpen om op te schalen, dat is onze achtertuin. Daarna willen we de techniek overal in kunnen zetten.’

Als alle plannen doorgaan, zou medio 2030 bijna één gigawatt aan elektrolysevermogen beschikbaar kunnen zijn voor de productie van groene waterstof. Nog lang niet genoeg om de toenemende vraag te vergroenen. Wel kan het een steeds belangrijkere rol spelen in het balanceren van de energievraag.

Het ligt voor de hand dat in Nederland de meeste elektrolyzers komen te staan waar windenergie aanlandt. De wispelturigheid van windenergie maakt het namelijk aantrekkelijk om productiepieken af te vlakken als de stroomvraag lager is dan het aanbod. De meeste groene waterstofplannen zijn dan ook te vinden in de kustgebieden. Vanaf Groningen, Noord- en Zuid-Holland tot in Zeeland zijn inmiddels ambities uitgesproken voor de bouw van elektrolyzers.

Groningen

Qua ambitieniveau ligt Groningen nog ver voor op de rest. De Eemshaven wordt al het stopcontact van Nederland genoemd en daar zou groene waterstofhub aan kunnen worden toegevoegd. In het NortH2-consortium willen Shell, Gasunie, Groningen Seaports, Equinor, RWE en de provincie Groningen samen de grootste groene waterstofketen van Noordwest-Europa ontwikkelen. De combinatie van een vier gigawatt offshore windpark met in 2030 vier en in 2040 tien gigawatt aan elektrolysecapaciteit moet in 2040 een jaarlijkse waterstofproductie van achthonderdduizend tot één miljoen ton opleveren.

Al eerder kondigden Gasunie en Nobian plannen aan voor het zogenaamde Djewels-project in Delfzijl. In dat licht lijkt een elektrolyzer van twintig megawatt bescheiden. Betrokken partijen Gasunie en Nobian laten de optie voor een grotere installatie dan ook nog open en bekijken ook de mogelijkheid om op te schalen tot zestig megawatt.

Ook Engie kondigde onlangs aan plannen te hebben voor een elektrolyzer, naast zijn gascentrale in de Eemshaven. Dit project met de naam HyNetherlands zou een capaciteit van honderd megawatt moeten krijgen en een investeringssom tussen de vijftig en honderd miljoen euro. Gasunie neemt ook deel aan deze plannen die geleidelijk vorm moeten krijgen tot 2030.

De deelname van RWE in NortH2 is ook niet geheel verrassend. Samen met Innogy kondigde de Duitse energiereus twee jaar geleden plannen aan voor een waterstoffabriek tot honderd megawatt op het terrein van de Eemshavencentrale van RWE. De energiebedrijven willen de elektrolyzer koppelen aan het onshore windpark Westereems van Innogy. Met een vermogen van meer dan honderd megawatt, is er genoeg vermogen aanwezig om groene waterstof te produceren.

Noord-Holland

In de IJmond onderzoeken Tata Steel, Nobian en Port of Amsterdam, onder de naam H2ermes, de aanleg van een honderd megawatt waterstoffabriek op het terrein van de staalproducent. De staalproducent kan de vijftienduizend ton groene waterstofgas goed gebruiken in zijn productieprocessen. Bijkomend voordeel is dat Tata ook de bij de elektrolyse vrijkomende zuurstof inzet in zijn proces.

tekst gaat verder onder de afbeelding

waterstof

Aan vermogen zal het H2ermes project niet snel ontbreken. Zo leveren de windparken Egmond aan Zee en het Prinses Amalia Windpark al gezamenlijk 228 megawatt vermogen. Als in 2023-2025 ook de tender wordt uitgeschreven voor het offshore windpark IJmuiden ver, kan daar vierduizend megawatt bijkomen.

Ook Vattenfall heeft grote plannen met groene waterstof. Op het terrein van de voormalige Hemweg kolencentrale onderzoekt het Zweedse bedrijf de haalbaarheid van een 100 megawatt elektrolyzer.

Zuid-Holland

Uiteraard laat ook de Rotterdamse haven zich niet onbetuigd in de groene waterstofwedloop. Het havenbedrijf heeft al ruimte vrijgemaakt voor een conversiepark op de Tweede Maasvlakte waar ruimte is voor twee gigawatt aan elektrolysecapaciteit. Tweehonderd megawatt daarvan zal waarschijnlijk worden toegewezen aan Shell en Eneco. Samen wonnen ze de aanbesteding voor het 759 megawatt windpark Hollandse kust Noord. Bij de toewijzing van de concessie waren de waterstofplannen in Rotterdam doorslaggevend.

Shell is van plan om de productie in 2023 te starten om vervolgens zo’n vijftig- tot zestigduizend kilogram waterstof per dag te maken. De eerste groene waterstof vervangt de grijze waterstof van Shell Pernis, voor de ontzwaveling van transportbrandstoffen. Shell verwacht jaarlijks zo’n 20.000 ton grijze waterstof te kunnen vervangen.

Ook Nobian en BP hebben plannen in het Rotterdamse havengebied. De bedrijven bekijken de haalbaarheid van een waterstof-elektrolyse-installatie van 250 megawatt.

Zeeland

Wat betreft consumptie spant het Zuidwesten van Nederland de kroon. Bedrijven als Dow, Yara en Zeeland Refinery gebruiken meer waterstof dan de rest van de Benelux. En net over de grens is onder meer ArcelorMittal ook een potentiële grootgebruiker. De regio verbruikt jaarlijks 580 kiloton waterstof, maar men verwacht een doorgroeipotentieel naar meer dan één megaton waterstof per jaar in 2050. De huidige waterstofbehoefte komt op conto van steam methane reforming, ofwel grijze waterstof.

Hoewel de plannen nog niet heel concreet zijn, zien de partijen mogelijkheden voor enkele groene waterstoflocaties op 100 tot 200 megawattschaal in het havengebied rond 2025. Daarna denken de bedrijven en overheden een drietal kickstartlocaties, bij Zeeland Refinery, Sloe en Rodenhuize, op te schalen naar gigawattschaal in 2030.

Rekensom

Als alle plannen doorgaan, is er in 2030 9.365 megawatt aan elektrolysecapaciteit beschikbaar (zie kader). Een één megawatt elektrolyzer produceert zo’n twintig kilo of 200 kuub waterstof per uur. Dat zou betekenen dat alle elektrolyzers samen 187.300 kilo groene waterstof per uur kunnen produceren.

Provincie Project Capaciteit in 2030

Groningen NortH2 4000 MW

Groningen Djewels 60 MW

Groningen HyNetherlands 100 MW

Noord-Holland H2ermes 100 MW

Noord-Holland Hemweg Hub Amsterdam 100 MW

Zuid-Holland Conversiepark 2e Maasvlakte 2000 MW

Zeeland Hydrogen Delta 3000 MW

 

Totaal 9360 MW

De volgende vraag is hoeveel uren de elektrolyzers daadwerkelijk kunnen produceren. Zoals het er nu naar uitziet is het offshore windvermogen in 2030 krap elf gigawatt. De tijd dat een windturbine echt produceert, noemt men de capaciteitsfactor. Die wordt nu op zo’n 34 procent geschat. Dus van de 8760 uren per jaar, produceren de parken maar 2.978 uur.

Als alle stroom van windparken in 2030 wordt omgezet in groene waterstof, wat op zich al een utopie is, levert dat 6,1 megaton op. Dat is echter met de huidige capaciteit niet mogelijk. De geschatte capaciteit in 2030 zal slechts 187.300 kilo x 2978 = 5557.779.400 kilo, oftewel ongeveer een halve megaton groene waterstof produceren. Ter vergelijking: de Nederlandse industrie gebruikt momenteel jaarlijks anderhalf megaton grijze waterstof, onder andere als grondstof voor de productie van ammoniak en voor de ontzwaveling van transportbrandstoffen.

Flexcapaciteit

Omdat de Nederlandse overheid het fossiele gasgebruik wil afbouwen, kijkt zowel de industrie als de gebouwde omgeving en de transportsector naar elektrificatie. Dat betekent dat het stroomverbruik in de toekomst alleen nog maar zal toenemen. Maar in die ontwikkeling zit gelijk de uitdaging dat de dagelijkse fluctuaties en seizoenschommelingen van wind- en zonne-energie op een of andere manier moeten worden opgevangen. En daar kan groene waterstof een goede rol in spelen. In de overwegingen van bedrijven en de overheid om te investeren in elektrolysecapaciteit voor de productie van waterstof zal de kwantiteit dan ook minder een rol spelen dan de leverings- en voorzieningszekerheid.

Dossier waterstof

Waterstof staat volop in de belangstelling. In de digitale uitgave van Industrielinqs Magazine die eind augustus uitkomt gaan we daarom uitgebreider in op de actuele ontwikkelingen rond waterstof. Verschillende onderwerpen komen dan aan bod:

Battle for the elektrolyzer

Een groot deel van de kosten van waterstof hangen samen met de kosten van elektrolyzers. Die kosten zouden omlaag moeten gaan door grootschalige productie en door innovatie. Welke partijen spelen een belangrijke rol bij de ontwikkeling van alkaline- en PEM-elektrolyzers? En is er ruimte voor Nederlandse partijen in die markt? Welke partijen zijn dat, wat doen ze en wat hebben ze nodig om te groeien? FME en TNO zien in ieder geval genoeg kansen.

De Europese waterstofbackbone

Plannen voor een waterstofbackbone in Nederland en Europa krijgen steeds meer vorm. Daarbij speelt ook Gasunie een grote rol. Hoe zien die plannen eruit en wat is er nog nodig? En waarmee concurreert zo’n waterstofleiding? Halen we per schip straks ook waterstof of ammoniak uit Chili of Australië? Havenbedrijf Rotterdam zoekt alvast samenwerking met verre oorden. Of komt dit dichterbij uit Portugal, Spanje of Marokko?

Ruim baan voor blauwe waterstof

Met de toezegging van twee miljard euro subsidie voor het Porthos CCS-project, maakt de Nederlandse overheid de weg vrij voor grootschalige blauwe waterstof. Wat betekent deze investering voor het tijdspad van Porthos ( initiatief van Shell, Exxon, Gasunie, Air Liquide en Air Products)? En hoe staat het met de andere plannen voor CCS? In de Amsterdamse regio rondom Tata Steel liggen plannen klaar voor het Athos CCS-project. Waar komen de waterstoffabrieken te staan? En zijn er al voorbeelden in het buitenland van CCS (Noorwegen)?

Alternatieve routes

Naast blauwe waterstof werken bedrijven ook toe naar groene en turquoise waterstof, of zelfs waterstof dat wordt gemaakt uit afval. De kosten daarvan zijn vooralsnog hoger. Welke factoren spelen een rol bij kostenreductie? Zijn dat alleen technische factoren of zijn er meer mogelijkheden om de kosten te verlagen of te beheersen?

Met de overname door Trafigura, krijgt Nyrstar de financiële slagkracht die het nodig heeft om zijn processen te blijven stroomlijnen en verduurzamen. Vice President European Operations Guido Janssen ziet dan ook een rol weggelegd voor het zinkbedrijf als leverancier van flexcapaciteit. De eenzijdige keuze van de Nederlandse overheid om compensatie voor de CO2-opslag op elektriciteit vooralsnog af te schaffen, helpt daar niet bij.

Verder in dit nummer:

Met het toenemende aandeel groene stroom is industriële elektrificatie een belangrijke stap in decarbonisatie van de industrie. Het is de vraag wat deze elektrificatietrend betekent voor het asset management van de procesindustrie.

Nadat eerder bekend werd dat er een rechtszaak op stapel staat tegen Tata Steel in Velsen-Noord meldt de staalreus zijn Roadmap 2030 naar voren te halen.

Als alle plannen doorgaan, zou medio 2030 bijna één gigawatt aan elektrolysevermogen beschikbaar kunnen zijn voor de productie van groene waterstof. Nog lang niet genoeg om de toenemende vraag te vergroenen, maar het kan een steeds belangrijkere rol spelen in het balanceren van de energievraag.

Techport special: Als er één bedrijfstak is die zichzelf continu heruitvindt, dan is het wel de papierbranche. Crown van Gelder is daar zeker geen uitzondering op.
Technieken die zijn ontwikkeld voor het meten van bewegingen bij paarden worden nu ingezet in de staalfabriek in IJmuiden om de fabriek slimmer te maken, en in het Fieldlab Smart Maintenance Techport werkt de voorhoede van bedrijven, asset owners, mkb’ers, start-ups, ROC en universiteit samen om te experimenteren met nieuwe, slimme technologie.

Dit en veel meer lees je in Industrielinqs 5, op 8 juni bij de lezers en nu tijdelijk alvast online door te bladeren!