TNO Archieven - Utilities

Het kabinet Rutte III maakt 18,3 miljoen euro vrij voor versterking van de onderzoeksfaciliteiten gericht op de energietransitie. TNO EnergieTransitie gebruikt het geld voor het oprichten van vijf onderzoekslaboratoria. Onderzoeksgebieden zijn nieuwe generatie zonne-energietoepassingen, afvang en hergebruik van CO2, industriële elektrificatie, industriële droogtechniek en de ecologische en veiligheidseffecten van zonne- en windenergieprojecten.

De onderzoeksfaciliteiten moeten een bijdrage leveren aan de versnelling van de energietransitie. Maar ook aan verbetering van de kennispositie van het Nederlands bedrijfsleven en aan de bedrijvigheid en werkgelegenheid. De vijf onderzoekslaboratoria ontwikkelen en testen verschillende pilot- en demonstratieprojecten met potentie voor opschaling.

Eric Wiebes, Minister van Economische Zaken en Klimaat: ‘Ook in deze onzekere tijden is het belangrijk om te investeren in versnelling van de energietransitie. Door slimme inzichten, technieken en toepassingen uit de wetenschap in samenwerking met Nederlandse bedrijven in de praktijk te testen, kunnen wij nieuwe bedrijvigheid en banen creëren. Die kunnen een impuls geven aan een duurzaam herstel van de Nederlandse economie.’

Paul de Krom , Voorzitter Raad van Bestuur/CEO TNO: ‘De faciliteiten leveren door de innovaties en een nauwe samenwerking met het Nederlandse bedrijfsleven, overheid en andere kennisinstellingen een substantiële bijdrage aan de klimaatdoelen en concurrentiepositie van Nederland. Zo willen we in de zonne-energieketen door onderzoek en innovatie de productie van de volgende generatie zonne-energie toepassingen voor integratie in onze leefomgeving, weer naar Nederland toetrekken.’

TNO opent de volgende vijf labs:

  1. Mass Customization Lab Solar

Dit lab onderzoekt de volgende generatie zonne-energietoepassingen (halffabricaten) met een hoog rendement. Voor toepassing in de gebouwde omgeving, de infrastructuur en voer- en vaartuigen.

  1. Negative Emissions Technology Lab (NET-LAB)

In het NET-LAB creëert TNO een test- en demonstratie omgeving  voor negatieve emissie-technologieën.

  1. Het Fieldlab Industriële Elektrificatie

Dit onderzoekslab wordt samen met Deltalinqs, FME, Havenbedrijf Rotterdam, InnovationQuarter en Voltachem in de haven van Rotterdam vormgegeven. Het lab is gericht op integratie, demonstratie en verbetering van Power-to-Heat technologie, Power-to-Chemicals/-Fuels en CO2 hergebruik technologie.

  1. Het Mollier Lab

Het onderzoek in het Mollier Lab richt zich op innovatieve en energie-efficiënte industriële droog- en ontwateringstechnologieën.

  1. Environmental Impact and Safety Lab for Renewable Energy

In dit (mobiele) lab kan de impact van windturbines en zonneparken op de ecologie van land en water worden vastgesteld.

Op donderdag 5 maart 2020 is het ‘Rijswijk Centre for Sustainable Geo-energy’ (RCSG) geopend. Het RCSG is een fieldlab voor aardwarmte onderzoeken op ware schaal. Aardwarmte kan een belangrijke rol spelen in de energietransitie; in 2050 kan met aardwarmte in een kwart van de warmtebehoefte in Nederland voorzien. Om die ontwikkeling te versnellen, hebben het Ministerie van Economische Zaken en Klimaat, Energie Beheer Nederland, Provincie Zuid-Holland, Gemeente Rijswijk en TNO het RCSG opgericht.

Het RCSG bevindt zich in het voormalige ‘boorput onderzoeks- en testcentrum’ van Shell in Rijswijk. Bedrijven die aardwarmte onderzoeken kunnen gebruik maken van het laboratorium. Alle faciliteiten zijn aanwezig om onder hoge druk en temperatuur te testen en te experimenteren met nieuwe boortechnieken en materialen. Bijna alle ondergrondse condities in Nederland kunnen worden nagebootst. Wereldwijd bestaan er slechts enkele vergelijkbare centra.

Nabootsen praktijk

Het centrum beschikt over 20 installaties die het hele spectrum van boren in de ondergrond bestrijken. Er staat een grote boorinstallatie boven een bijna 400 meter diepe put, waarin nieuwe materialen en technieken zijn te testen. Er zijn hydraulische persen van 300 en 400 ton, drukvaten tot 1.000 bar en leidingenstelsels om vloeistoffen in te pompen en te testen. Ondergrondse condities zijn reëel na te bootsen om vast te stellen hoe materialen en componenten zich onder hoge druk of bij hoge temperaturen gedragen op kilometers diepte.

Belang van aardwarmte

De winning van aardwarmte kan een belangrijke rol spelen in de energietransitie. Het is een van de belangrijke bronnen binnen de duurzame energievoorziening. In Nederland produceren we nu 3,5 petajoule aan aardwarmte per jaar maar dat aandeel moet in de toekomst groeien. De verwachting is dat geothermie in 2050 ongeveer een kwart (200 PJ) van de totale vraag naar warmte in ons land produceert. Er moet nog veel gebeuren als het gaat om efficiënter boren. Het moet kosteneffectiever worden, met blijvende aandacht voor veiligheid. Er zijn veel technische innovaties nodig. Het RCSG biedt de mogelijkheid deze innovaties onder de condities die aanwezig zijn in de ondergrond (zoals hoge druk en hoge temperatuur) te ontwikkelen en te beproeven.

Testcentrum bedrijven

Het centrum is toegankelijk voor bedrijven die willen experimenteren met nieuwe boortechnieken en materialen (of deze willen testen), voor aardwarmte of andere duurzame toepassingen. Het verschaft ze toegang tot moderne faciliteiten waar ze anders niet of moeilijk gebruik van kunnen maken. De bedrijven hoeven nu niet zelf te investeren in testfaciliteiten. Dat is normaal gesproken veel te duur waardoor potentieel mooie vindingen ongebruikt blijven.

 

 

EnergieTransitie onderzocht  de haalbaarheid van het ombouwen van industriële gasketels naar hybride ketels met elektrische elementen. Uit het onderzoek blijkt dat ketels met een thermisch vermogen van 5-20 MW potentieel geschikt zijn om te retrofitten met een capaciteit tussen 13 en 25 procent van het huidige vermogen.

Binnen industriële bedrijven, glastuinbouw en bijvoorbeeld ziekenhuizen wordt voor de warmte/stoomvoorziening momenteel voornamelijk gebruik gemaakt van gasgestookte boilers of Warmte Kracht Centrales die CO2 en NOx uitstoten. Door elektrificatie zou een ketel langer kunnen draaien met dezelfde uitstoot of korter met een lagere uitstoot en daarmee effectiever werken.

Er zijn verschillende manieren om deze warmtevoorziening te elektrificeren en te verduurzamen, waarbij meestal wordt gekeken naar het plaatsen van een elektrische boiler, parallel aan of als vervanging van de bestaande gasketel. Een andere optie is het retrofitten van een bestaande gasboiler. Hierbij wordt een elektrisch weerstandselement in het boilervat geplaatst.

Technische haalbaarheid

Uit het onderzoek blijkt dat alleen gasgestookte vlampijpketels geschikt zijn voor retrofit. Daarnaast heeft een ketel minimaal een thermisch vermogen van 5 MW nodig om potentieel geschikt zijn om te retrofitten. Ketels met een lager thermisch vermogen zijn te klein om een elektrisch element te plaatsen. Voor ketels <20 MW is het mogelijk om door middel van een retrofit tot 10% van het thermische vermogen te elektrificeren. Bij ketels met groter vermogen neemt dit percentage af omdat beschikbare elektrische elementen tot een bepaalde maximale lengte kunnen worden toegepast. Voor gasgestookte vlampijpketels met een thermisch vermogen van 5-20 MW is het retrofit concept technisch haalbaar.

Economisch haalbaarheid

De investeringskosten voor het retrofitten van een bestaande gasketel zijn vergelijkbaar met de kosten voor het installeren van een 1 MW elektrische weerstandsboiler. De kosten voor de hardware zijn lager bij een retrofit, echter de ombouw leidt tot extra keuringen aan de boiler die tot extra kosten leiden. Daardoor is het alleen gunstig om een retrofit uit te voeren als er onvoldoende ruimte is voor het plaatsen van een elektrische boiler.

Uit het onderzoek blijkt dat de business case voor het plaatsen van 1 MW elektrificatie, door retrofit, in een proces met een constante warmtevraag niet positief is. Dit komt ten eerste doordat het toegenomen elektriciteitsverbruik leidt tot hogere kosten voor netbeheerder door capaciteitstarieven. Daarnaast is voor warmteproductie in de huidige situatie de gasprijs gunstiger dan de elektriciteitsprijs. Additionele inkomsten door middel van flexibiliteitsdiensten leveren onvoldoende op om de investering binnen 10 jaar terug te verdienen.

Het onderzoek deed EnergieTransitie samen met een consortium met Eneco, Cal Trading, Huikeshoven, LTO Glaskracht en MVO (ketenorganisatie voor oliën en vetten).

 

TNO ECN wordt EnergieTransitieECN part of TNO heeft op 1 januari 2020 de naam ‘EnergieTransitie’ aangenomen. Dit onderdeel uit Petten ontstond in 2018 na de krachtenbundeling tussen ECN Duurzaam en de TNO-unit Energie. Dat leverde een nieuw onderzoekscentrum op met een breed scala aan eersteklas onderzoeksfaciliteiten en 700 onderzoekers die zich elke dag richten op alle relevante onderdelen van de energietransitie.

De ambitie van de unit EnergieTransitie is om samen met kennisinstellingen, bedrijven en de overheid de energietransitie te versnellen zodat Nederland in 2050 een energiehuishouding zonder CO₂-emissies heeft.

Hiervoor richt de unit de aandacht op acht speerpunten:

  • Een significante toename van zonnestroom
  • Grootschalige opwekking van windstroom
  • Een breed gedragen energietransitie
  • Energie producerende gebouwde omgeving
  • CO₂-neutrale brand- en grondstoffen
  • CO₂-neutrale industrie
  • Duurzaam gebruik van de ondergrond
  • Duurzaam en betrouwbaar energiesysteem

Bij het onderdeel CO2-neutrale industrie is onder meer de verschuiving naar elektrische processen in de industrie een belangrijk onderdeel. Daarbij wordt ook gekeken naar de rol van bijvoorbeeld waterstof en het opvangen, opslaan en hergebruiken van CO2 bij industriële processen.