elektrificatie Archieven - Utilities

Elektrificatie en elektrochemie bepalen de komende jaren steeds meer het gezicht van investeringsprojecten in de procesindustrie. Op de korte en middellange termijn gaat het vooral om de vervanging van fossiele brandstoffen door duurzame elektriciteit. En groene waterstofprojecten worden steeds talrijker. Pas later volgen mogelijk complexere elektrochemische processen.

Het hele artikel vind je in onze digitale Projecten Special 2021!

For a Dragon’s Den of Transition, the organization of the European Industry and Energy Summit 2021 (EIES2021) is looking for both dragons and innovators. During the closing of the EIES2021 on December 8 in Rotterdam Ahoy, they can make deals to support interesting energy innovations. Sign up now as a dragon or innovator!

Dragon’s Den of Transition is a new part of the Summit. The organization wants to provide a stage for hopeful innovations in the field of European industrial transformation and also help them along the way. These are innovations from start-ups, for example, that could use a boost to reach maturity. The need can be financial, but also support in the areas of marketing, networking, entrepreneurship, business development and more. That is the role of the dragons.

Offers

During the last day part of the two-day Summit, on Wednesday afternoon December 8, five selected companies can pitch their innovations to five Dragons, representatives of development companies, funds, governments, banks and/or investment companies. They can respond to the pitches, make contacts and even make offers.

Journalistic nomination film

Innovators can apply to the editorial staff of Industrielinqs, the organizer of the event. The editors will compile a longlist. Ultimately, at least eight will be selected by a panel (editors and a number of experts). Journalistically prepared nomination films of 112 seconds will be made of these finalists. These films will be published from late October with short articles on the news site www.industryandenergy.eu. Together with the public, the Dragons will determine who will pitch in the Dragon’s Den of Transition on December 8.

Besides innovators, the organization is also looking for dragons. A few organizations have already agreed to provide a dragon, but there are still a few seats available.

Innovators can apply with a brief description of their innovation via redactie@industrielinqs.nl.

For more information about a Dragon chair you can contact editor in chief Wim Raaijen: wim@industrielinqs.nl.

Het is niet voor niets dat we een hele editie van Industrielinqs kunnen wijden aan waterstof. In de transitie van fossiele energie en grondstoffen naar emissieloze vervangers speelt het gas een sleutelpositie. Als energiedrager kan waterstof een rol spelen in de tijdoverbrugging tussen productie en gebruik van duurzame energie van windturbines en zonneparken. Gas is nu eenmaal eenvoudiger op te slaan dan elektriciteit. Bovendien kan waterstof een oplossing bieden voor congestieproblemen op het elektriciteitsnet. Zeker als het bestaande gasnet als transportmiddel wordt ingezet.

De hele column lees je in de speciale (digitale) editie van Industrielinqs, Dossier Waterstof

Europa lijkt vol te gaan voor waterstof. Er zijn in verschillende lidstaten veel plannen voor waterstoffabrieken. Overheden reserveren enorme sommen geld voor steun. En het heeft er alle schijn van dat er een Europese hoofdinfrastructuur – een backbone – voor waterstof komt. Maar hoe zit het met de kosten? Die moeten toch nog fors naar beneden? Een zichzelf vervullende profetie lijkt in de maak.

Het hele artikel lees je in de speciale (digitale) editie van Industrielinqs, Dossier Waterstof

Wereldwijd wordt flink geïnvesteerd in elektrolyzers die water met behulp van groene stroom splitsen. De Nederlandse bijdrage aan deze groene waterstofmarkt is echter nog niet heel groot. Het Elektrolyzer Makersplatform wil hier verandering in brengen. Al was het maar dat Nederlandse bedrijven de technologie kunnen leveren om grootschalige productie mogelijk te maken.

Het hele artikel lees je in de speciale (digitale) editie van Industrielinqs, Dossier Waterstof

Vattenfall voegt  Nobian’s chloorfabriek in Rotterdam toe aan zijn flexibele capaciteit om het stroomnet beter in balans te houden. Door de samenwerking met Vattenfall kan Nobian inspelen op de toenemende fluctuaties in het stroomaanbod. Dit is nodig door het stijgende aandeel van zonne- en windenergie. Door de samenwerking wordt 40MW aan flexibele capaciteit aan het net toegevoegd. Dit staat gelijk aan een vijfde van de chloorproductie van Nobian in Rotterdam.

Nobian zal de chloorproductie aanpassen als er plotseling meer of minder stroom beschikbaar is. Als er minder stroom beschikbaar is, wordt de chloorproductie automatisch afgeschaald. Het tempo wordt weer opgevoerd als het aanbod dat toelaat. Deze aanpassing gebeurt volautomatisch door real-time ondersteuning van Vattenfall.

Regelvermogen

Door het groeiende aandeel zonne- en windenergie kent het stroomaanbod steeds meer en grotere pieken en dalen. Om dit te balanceren gebruikt netbeheerder TenneT regelvermogen. Dit regelvermogen wordt ingekocht bij verschillende leveranciers, waaronder Vattenfall. Het regelvermogen bestaat uit een verzameling van productielocaties, met name gascentrales, die snel meer, of juist minder, stroom kunnen leveren. De chloorproductie van Nobian wordt hier nu aan toegevoegd.

Verminderen van gebruik fossiele elektriciteitsopwekking

Het huidige aanbod van regelvermogen komt tot nu toe vooral vanuit fossiele elektriciteitscentrales. Door de inzet van de flexibiliteit uit de chloorfabriek is minder fossiele energie nodig om het net te stabiliseren.

Industriële vraagsturing

Erik Suichies, wholesale directeur Vattenfall : ‘Stuurbare productie, zoals in gascentrales, gaat zijn basisrol steeds verder verliezen. De huidige energiecentrales zijn straks niet altijd meer nodig en zullen niet altijd meer draaien. Tegelijkertijd moet het elektriciteitsnet wel 24 uur per dag in balans blijven. We hebben nieuwe flexibiliteit nodig die daarop kan inspringen. Door een grote afnameklant toe te voegen aan onze flexibele asset pool maken we een transitie: we sturen niet langer alleen op productie, maar kunnen vanaf nu ook de vraag nauwkeurig aanpassen.’

Marcel Galjee, directeur Energy & New Business Nobian: ‘Met onze flexibele chloorproductie leveren we een belangrijke bijdrage aan de energietransitie. Waarbij de vraag naar elektriciteit het aanbod van (groene) elektriciteit gaat volgen. De samenwerking met Vattenfall is een volgende stap om de flexibiliteit binnen onze processen te gebruiken om te verduurzamen. Een wens voor de toekomst zou zijn dat we regel- en noodvermogen kunnen aanbieden vanaf dezelfde asset.’

Maarten Abbenhuis, COO TenneT: ‘Het belang van vraagsturing neemt toe doordat elektriciteit steeds meer wordt opgewekt met duurzame, maar weersafhankelijke wind en zon, en minder met niet weersafhankelijke beschikbare energiecentrales. Fluctuatie in de elektriciteitsproductie kan gedeeltelijk worden opgevangen met flexibele afname. Juist industriële grootverbruikers kunnen een substantiële bijdrage leveren aan deze flexibiliteit. Zeker als door elektrificatie het elektriciteitsverbruik voor industriële processen verder toeneemt. Met voldoende flexibiliteit kunnen kostbare maatregelen als import of – toch – regelbare centrales worden beperkt. In Nederland is het potentieel van industriële vraagsturing rond de 3.4 GW. De huidige inzet ligt tussen de 700 en 1900 MW. De mogelijke capaciteit van flexibel elektriciteitsgebruik door de industrie is veelbelovend.’

Het Fins-Nederlandse Coolbrook heeft ruim 5,5 miljoen euro subsidie van het ministerie van Economische Zaken en Klimaat ontvangen voor verdere ontwikkeling van hun elektrisch aangedreven naftakraker op de Brightlands Chemelot Campus in Geleen.

Coolbrook werkt al langer aan de ontwikkeling van een duurzame naftakraker, die door middel van een petrochemisch proces de grondstoffen levert voor kunststoffen (plastics) als polyetheen en polypropeen. De energie die daarvoor nodig is wordt nu veelal nog opgewekt met fossiele energiebronnen. De innovatieve Rotor Dynamische Reactor-technologie (RDR) van Coolbrook reduceert de CO2-uitstoot van dit proces volledig bij gebruik van hernieuwbare energiebronnen.

Met de introductie en ontwikkeling van RDR-technologie laat Coolbrook zien een serieuze bijdrage te willen leveren aan de verduurzaming van de petrochemische industrie in Nederland. De recent door de Europese Commissie aangekondigde ‘Fit for 55’ wetgeving en de aangescherpte doelen van het Nederlandse Klimaatakkoord maken de urgentie hiervan alleen maar groter. De subsidie van de Nederlandse regering aan de pilot in Geleen met de RDR-reactor is voor het Fins-Nederlandse bedrijf dan ook als een belangrijke steun in de rug.

> Lees meer over de technologie van Coolbrook

Zowel Nederland als Duitsland kunnen de piekbelasting van hun elektriciteitsnet met wel 10 tot 17 procent verlagen als ze volledig het potentieel benutten van industriële vraagsturing, industrial Demand Side Response (iDSR). Dat toont het onderzoek ‘Unlocking demand side response’, dat Strategy&, onderdeel van PwC, uitvoerde in opdracht van TenneT.

Het belang van vraagsturing neemt toe, naarmate elektriciteit steeds meer wordt opgewekt met duurzame, maar weersafhankelijke wind en zon, en minder met niet weersafhankelijke beschikbare energiecentrales. Fluctuatie in de elektriciteitsproductie kan gedeeltelijk worden opgevangen met flexibele afname.

Het spreekt voor zich dat juist industriële grootverbruikers een substantiële bijdrage kunnen leveren aan deze flexibiliteit. Dat geldt met name als de beschikbaarheid van stroom relatief schaars is en zeker als door elektrificatie het stroomverbruik voor industriële processen verder toeneemt. Met voldoende flexibiliteit kunnen kostbare maatregelen als import of regelbare centrales worden beperkt. Flexibiliteit aan de markt bieden kan bovendien een extra verdienmodel voor de industrie zijn.

Voorwaarden

De omvang van flexibel vermogen die benut kan worden voor vraagsturing was al eerder onderzocht. Wat er voor nodig is om dat flexibel vermogen ook daadwerkelijk beschikbaar te krijgen, bleef tot nu toe onderbelicht. Daarom nam TenneT het initiatief om onderzoek te doen naar de capaciteit, maar ook naar praktische invulling, marktmechanismen en nationale regelgeving voor iDSR in het Verenigd Koninkrijk, Frankrijk, België, Denemarken en Spanje.

Stappen naar iDSR

In Nederland is het potentieel iDSR rond de 3,4 gigawatt en in Duitsland tien gigawatt. De huidige inzet van iDSR in Nederland ligt tussen de 700 en 1900 megawatt. In Duitsland ligt de huidige inzet rond de drie gigawatt.

De mogelijke capaciteit van flexibel elektriciteitsgebruik door de industrie is veelbelovend, maar toegang voor iDSR kent ook barrières. Om het industriële potentieel in de beide landen waar TenneT actief is te benutten, is een aantal veranderingen nodig. Zo krijgen in Nederland bedrijven die hun stroomverbruik stabiel houden tot wel negentig procent korting op het netwerktarief. Vanuit het standpunt van flexibiliteit vormt een dergelijke korting een financiële belemmering die zou moeten worden weggenomen.

Volgens de onderzoekers moeten de mogelijkheden en voordelen van iDSR meer onder de aandacht worden gebracht bij de industrie. Verschillende vertegenwoordigers van de industrie geven aan dat ze de mogelijkheden van iDSR onvoldoende kennen en nieuwsgierig zijn naar de kansen voor hun iDSR-business case.

Wat volgens de onderzoekers ook kan helpen, is het aanstellen van onafhankelijke tussenpersonen: zogenaamde aggregators. Juist in een markt met nieuwe deelnemers zijn er kansen voor vereenvoudigde diensten en risicobeperking.

De huidige eisen aan meters vormen ook een belemmering voor iDSR omdat ze tot hoge kosten leiden. Wellicht kunnen bedrijven af met goedkopere meters.

Effectieve deelname

Het Europese wetgevingspakket ‘Clean energy for all Europeans’ is nog een goede reden om meer inzicht te vergaren in het potentieel voor iDSR en in kansen om die capaciteit te benutten. Dit wetgevingspakket, dat leidend is voor nationale wetgeving, stelt bijvoorbeeld dat klanten moeten kunnen deelnemen aan de elektriciteitsmarkten voor netbalans, day-ahead en intraday-handel – individueel of via een tussenpersoon. Daarnaast dienen TSO’s en DSO’s voor vraagsturing aanvullende diensten beschikbaar te stellen op een manier die transparant en non-discriminatoir is.

Lees ook een eerder uitgebreid artikel van ons over dit onderwerp. ‘Flexibeler omgaan met stroom’.

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.

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?