energieopslag Archieven - Utilities

De enige optie die windparkoperators hebben, is windturbines stil te zetten als ze te veel produceren. En dat is natuurlijk zonde. De energiebranche zoekt dan ook naarstig naar een goedkope en efficiënte manier van opslag van overtollige windenergie. Ocean Grazer zegt dé oplossing te hebben gevonden met de Ocean Battery.

De komende jaren groeit de offshore windproductie naar zo’n twaalf gigawatt. En ook zonnestroom krijgt de komende jaren een behoorlijke boost. Het grote verschil met de kolen- en gascentrales is dat duurzame energie moeilijk te sturen is. Wat tot nog toe tot problemen kan leiden als vraag en aanbod niet synchroon lopen. Bovendien is het de vraag hoe zwaar het offshore stroomnet moet worden ingericht om piekproductie bij harde wind te kunnen transporteren.

In de basis is het concept kinderlijk eenvoudig. Bij productieoverschotten pompt het systeem water uit starre reservoirs in flexibele zakken op de zeebodem. Hierdoor slaat het systeem energie op in de vorm van water onder hoge druk. Bij hoge stroomprijzen, stroomt het water terug van de flexibele balgen naar de starre reservoirs met lage druk. Daar zetten meerdere hydro-turbines de druk weer om in elektriciteit.

CEO Frits Bliek van Ocean Grazer ziet dan ook weinig belemmeringen voor grootschalige aanleg van het opslagsysteem. ‘Misschien nog wel de grootste uitdaging is om de balgen goed en goedkoop aan de zeebodem te bevestigen. Maar we hebben een innovatieve offshore branche die ook de installatie van windturbines betaalbaar maakte. Onderwaterrobots zouden het werk bijvoorbeeld ook kunnen uitvoeren.’

Modulair systeem

Wat rendement betreft, scoort de installatie zeer hoog. Bliek: ‘Natuurlijk kost het verpompen van water energie, maar dat is uiteindelijk maar twintig procent van de totale capaciteit. Vergelijk dat maar eens met een elektrolyzer: de helft van de energie gaat al verloren in de conversie en als je het gas weer wil omzetten in elektriciteit blijft er nog maar dertig procent over van de oorspronkelijke stroomcapaciteit. Natuurlijk zijn er wel rendementswinsten te halen door hergebruik van warmte en zuurstof, maar dat kan eigenlijk alleen maar als de installatie dicht bij de industrie staat.

Ook lithium-ion batterijen kennen hun beperkingen, met als voornaamste dat ze duur zijn. Daar komt bij dat de batterijen nog steeds zeldzame metalen nodig hebben, wat om meerdere redenen niet wenselijk is. Ook redox-flow batterijen wil je liever niet op zee bouwen, vanwege de kans op lekkages.’

Hoewel de technologie geen raketwetenschap is, heeft Ocean Grazer wel degelijk patenten liggen voor zijn oplossing. ‘De turbines die we gebruiken, kunnen we min of meer van de plank kopen’, zegt Bliek. ‘Stuwdammen werken al decennia met dit soort turbines die al die jaren probleemloos hebben gedraaid. De innovatie zit vooral in het systeem. Dat is robuust en modulair. De balgen zijn via een buis aangesloten op de turbines. Hoe meer opslag je nodig hebt, hoe langer de buis wordt en hoe meer balgen je daaraan koppelt. Tot nog toe testen we systemen met een capaciteit van twee tot tien megawattuur per eenheid, maar op den duur moet dat naar utility schaalgrootte.’

Zandafgraving

Om er zeker van te zijn dat het systeem blijft werken onder de barre omstandigheden in de Noordzee, testte Ocean Grazer het systeem in de haven van Groningen Seaports. Binnenkort test Ocean Grazer het systeem zelfs op ware grootte in een zandafgraving. Bliek: ‘Simpel gezegd geldt voor het rendement van het systeem dat hoe dieper de balg ligt -en hoe hoger de druk- hoe beter hij presteert. In Nederland zijn veel zandwinlocaties met een behoorlijke diepte. We zijn nu bezig om in een van die afgravingen een gat te graven van zo’n honderd meter diep. Dit soort plassen zijn te gevaarlijk om in te zwemmen, maar er zijn wel partijen die er drijvende zonnepanelen op willen plaatsen. De combinatie met zo’n zonnepark is ideaal voor ons opslagsysteem. Grootschalige zonneparken lopen namelijk tegen dezelfde problemen op als windparken.’

Over de businesscase maakt Bliek zich geen zorgen. ‘We zijn al meerdere keren meegenomen in aanbiedingen voor offshore windparken. Helaas hebben die partijen de concessie niet gekregen, maar er moet een opslagoptie komen bij zoveel capaciteit. We berekenden nu al een terugverdientijd van vijf tot acht jaar, maar dat is gerekend met de huidige marktomstandigheden en energieprijzen. We hebben een eenvoudig en robuust systeem dat geen schaarse metalen gebruikt en geen risico’s of overlast oplevert voor mens en milieu.

Northern Enlightenmentz tijdens Eemsdeltavisie

Tijdens Eemsdeltavisie 2021: Truth or dare gaan we in gesprek met onder meer innovators, wetenschappers en experts uit de industrie over innovaties..Eemsdeltavisie (4 november CIC Delfzijl) is ook dit jaar weer het podium voor de Northern Enlightenmentz-verkiezing. In willekeurige volgorde presenteren Uppact, Senbis, Ocean Grazer en Purified Metal Company hun innovaties aan het publiek in het Chemport Innovation Center.

> Bekijk het volledige programma en schrijf snel in!

Gasunie injecteerde succesvol waterstof in een boorgat op de locatie Zuidwending. Na verdere succesvolle afronding kan Gasunie verder met de ontwikkeling van opslag in vier zoutcavernes, waarvan de eerste in 2026 volledig in bedrijf kan zijn.

Gasunie inecteerde tijdens het demonstratieproject op de locatie Zuidwending waterstof in een boorgat om onderzoek te kunnen doen. De druk werd daarbij stapsgewijs opgevoerd tot meer dan 200 bar. Ook zijn materialen en onderdelen die nodig zijn voor gasopslag beoordeeld op geschiktheid voor de opslag van waterstof. De lopende fase van werkzaamheden neemt circa vier tot zes weken in beslag. Vanaf november tot voorjaar 2022 volgen nog verdere demonstraties en tests. Zoals gebruikelijk worden omwonenden van tevoren geïnformeerd over de activiteiten.

Vier cavernes

Wanneer het vervolgtraject eveneens succesvol verloopt, volgt volgend jaar naar verwachting een definitief besluit voor grootschalige waterstofopslag in zoutcavernes op de locatie Zuidwending. De eerste zoutcaverne zou in 2026 volledig operationeel kunnen zijn. Met groeimogelijkheden naar vier opslagcavernes in 2030. Daarmee ontstaat een opslagvolume dat past bij de huidige Nederlandse ambitie om in 2030 drie tot vier GigaWatt groene waterstof uit duurzame elektriciteit te realiseren. Aandachtspunt hierbij is wel dat Gasunie zal moeten voorinvesteren. Zo moet onder meer de benodigde infrastructuur direct gereed zijn voor een eindsituatie met vier zoutcavernes. Ook is voor ingebruikname van een zoutcaverne voor opslag een grote hoeveelheid waterstof nodig als ‘kussengas’ om de techniek haar werk te kunnen laten doen. Dat zijn kosten die in beide gevallen niet direct kunnen worden terugverdiend.

EnergyStock

Waterstof is een essentieel onderdeel van de duurzame energiemix van de toekomst. Om vraag en aanbod met elkaar te verbinden, ontwikkelt Gasunie een landelijke infrastructuur voor het transport van waterstof. Daarbij is grootschalige opslag van waterstof van onmisbaar belang.

Ondergrondse waterstofopslag in zoutcavernes is een veilige, efficiënte en betrouwbare manier om grote hoeveelheden energie op te slaan, ook voor langere tijd. De locatie Zuidwending biedt unieke omstandigheden om grootschalige waterstofopslag gereed te hebben voor de beoogde ontwikkeling van de waterstofmarkt. Bovendien beschikt Gasunie via dochteronderneming EnergyStock over de benodigde kennis en expertise, omdat al meer dan tien jaar op een veilige manier aardgas wordt opgeslagen in de zoutcavernes in Zuidwending.

Ocean Grazer sloot met succes de eerste live testfase in de Eemshaven af van het energieopslagsysteem Ocean Battery. Dit modulaire systeem kan op de zeebodem bij windturbines worden geplaatst. De werking van Ocean Battery lijkt op een waterkrachtcentrale en kan een belangrijke rol spelen in de energietransitie.

Ocean Battery is een modulair systeem dat op de zeebodem bij windturbines kan worden geplaatst. Deze batterij slaat energie op door water te verpompen, net als een waterkrachtcentrale dat doet. Ocean Grazer gebruikt hiervoor  beproefde techniek dat nauwelijks onderhoud vergt. CEO Frits Bliek: ‘We plaatsen een met water gevuld reservoir op de zeebodem. Bij een energieoverschot pompt Ocean Battery zijn reservoir leeg tegen de druk in van de zee. Wanneer een energietekort dreigt te ontstaan, stroomt het water terug het reservoir in en wekken turbines elektriciteit op.’

Test

Ocean Grazer test zijn batterij uitgebreid om tegen relatief lage kosten de hoogste risico’s te kunnen ontdekken en uitsluiten. Na een succesvolle test in de Eemshaven verhuist het project naar een zandafgraving. Daar plaatst men op de bodem een model op werkelijke schaal met de afmetingen van zeventig bij zeventig meter. Hier zijn de condities nagenoeg hetzelfde als op de zeebodem. In de zandafgraving koppelen de onderzoekers het testmodel aan drijvende zonnepanelen.

 

Giga Storage en Eneco starten met de realisatie van de grootste batterij van Nederland; Giga Buffalo. De batterij krijgt een vermogen van maar liefst 24 megawatt en 48 megawattuur. Met Giga Buffalo is het mogelijk productie van en vraag naar energie met elkaar in balans te brengen met behulp van groene energie. Hiermee is een verdere integratie van duurzame productiemiddelen in de elektriciteitsmarkt mogelijk en het levert naar verwachting een CO2-besparing op van ruim 23 duizend ton per jaar.

De bouw van GIGA Buffalo gaat dit jaar nog van start, zodat de batterij na de zomer van 2022 operationeel is. De elektriciteit die jaarlijks in de batterij wordt opgeslagen is ruim 30.000 megawattuur, te vergelijken met het jaarlijkse energieverbruik van circa 9.000 huishoudens. Daarmee wordt Giga Buffalo ruim zes keer zo groot als de huidige Giga Rhino batterij. Eneco gaat de batterij langjarig huren van Giga Storage en inzetten voor haar energiediensten.

Energiebalans

Om het doel van verdere integratie van duurzame productiemiddelen te bereiken, gaat Eneco Giga Buffalo vooral inzetten voor voorspelfouten in vraag en aanbod van energie op de intraday handelsmarkt. Daarnaast zet men de batterij in voor ondersteunende diensten aan TenneT. Dit gebeurt dan dus volledig duurzaam. In de komende maanden wordt gewerkt aan de voorbereidingen van de bouw, zoals het finaliseren van de benodigde contracten met leveranciers en de financiering.

Smartgrid

Giga Buffalo wordt aangesloten op het smartgrid van Windnet op het terrein van Accres, onderdeel van Wageningen University & Research, nabij Lelystad. Hier wordt onder meer onderzocht hoe er zoveel mogelijk duurzame energie op het huidige elektriciteitsnet gezet kan worden.

Nu wind- en zonne-energie een groter deel van de energieproductie voor hun rekening nemen, begint het energiesysteem te wankelen. De combinatie van energieopwekking en -opslag of koppeling van energieproductie aan bijvoorbeeld waterontzilting ontlast de netbeheerders en versterkt de businesscase. Innoveren is dan ook steeds vaker combineren.

Energieopslag is nog steeds de achilleshiel van hernieuwbare energiesystemen die afhankelijk zijn van wind en zon. Tweederde van deze energie wordt namelijk opgewekt in een derde van de tijd. Dit is niet alleen lastig voor de producenten, maar ook een steeds groter probleem voor de netbeheerders. Die moeten hun netten immers zeer ruim bemeten voor misschien een paar stroompieken per jaar.

Wat betreft die nachtvraag en dagelijkse schommelingen in vraag en aanbod kunnen batterijen de productiepieken opslaan en een paar uur later weer afgeven. Op de langere termijn biedt waterstof een efficiënter en goedkoper alternatief. Ook is er een keur aan andere opslagmethoden die interessant kunnen zijn voor de korte en middellange termijnopslag.

Het is dan ook niet vreemd dat steeds meer partijen die zich bezighouden met energieproductie nadenken over transport en opslag van die energie. De total cost of ownership van een windturbine of zonnepark valt immers grotendeels samen met het aantal uren dat ze produceren. Bovendien kan het in sommige gevallen goedkoper zijn om een gas te transporteren dan een elektriciteitskabel aan te leggen. Zeker offshore is de aanlanding van de opgewekte energie een belangrijk deel van de totale kosten van een windpark. Op plekken met een volwassen gasinfrastructuur, zoals in de Noordzee, zou het zelfs redelijk eenvoudig zijn om de elektriciteit om te zetten naar waterstof.

De overheid houdt nu bij het gunnen van offshore concessies rekening met oplossingen van de potentiële concessiehouders voor transport en opslag. Zo won Crosswind, een samenwerking van Shell en Eneco, onder meer de aanbesteding van het park door de investering in een elektrolyzer.

Waterstofmolen

Een van de eerste partijen die de combinatie van windturbine en elektrolyzer onderzocht was de laatste Nederlandse windturbinebouwer Lagerwey. Samen met waterstofexpert Hygro en een aantal publieke en private partijen startte men drie jaar geleden met het Duwaal-project. Het demoproject moet aantonen dat waterstofproductie van wind tot wiel mogelijk is. Idee van de projectpartners is om een vier megawatt windturbine te voorzien van een geïntegreerde elektrolyzer met een vermogen van twee megawatt. De waterstof gaat vervolgens naar een vijfhonderd bar opslag- en distributiesysteem dat op zijn beurt levert aan een vijftal tanklocaties. Het eerste waterstofstation is die van NXT Boekelermeer in Alkmaar. Daar zouden publieke voertuigen zoals vuilniswagens waterstof kunnen tanken, wat via een brandstofcel energie levert.

opslag

Duwaal-project (c) Hygro

Inmiddels bouwt Enercon, die Lagerwey vorig jaar overnam, een waterstofturbine op het ECN Windturbine Testveld Wieringermeer, nu van TNO. Deze zou in het tweede kwartaal waterstof moeten leveren. Bij dit project zijn windturbine en de elektrolyse nog fysiek gescheiden, maar wel al op elkaar afgestemd. Dankzij deze afstemming voorkomt men conversieslagen en bijbehorende energieverliezen.

Hygro en TNO staan niet meer alleen in hun ambities. Begin dit jaar kondigden de twee afsplitsingen van Siemens, Siemens Gamesa en Siemens Energy, hetzelfde te doen. In een tijdsspanne van vijf jaar investeren de bedrijven gezamenlijk 120 miljoen euro in onderzoek naar de combinatie van de grootste windturbine die het bedrijf levert, de SG14-222 DD met een capaciteit van vijftien megawatt, en een elektrolyzer. Siemens Energy past de elektrolyzer zodanig aan dat het ook onder zware offshore omstandigheden kan produceren en synchroniseert de productie met die van de windturbine. Beide bedrijven denken rond 2025 een offshore demonstratie te leveren.

Golfenergie

De plannen blijven niet bij windturbines alleen. De WaveRoller van het Finse AW-Energy is een apparaat dat energie uit oceaangolven omzet in elektriciteit. De heen- en weergaande beweging van het water, aangedreven door de golfslag, brengt het WaveRoller-paneel in beweging.

Het apparaat werkt in gebieden ongeveer 0,3 tot twee kilometer van de kust op een diepte tussen acht en twintig meter. Op die diepte is de golfslag namelijk het krachtigst. Afhankelijk van de getijdenomstandigheden dompelt men de Waveroller geheel of gedeeltelijk onder en verankert hem aan de zeebodem. Een enkele WaveRoller-eenheid heeft een vermogen van 350 tot 1000 kilowatt met een capaciteitsfactor van 25 tot 50 procent, afhankelijk van de golfcondities op de projectlocatie.

Terwijl het WaveRoller-paneel beweegt en de energie van oceaangolven absorbeert, pompen hydraulische zuigerpompen die aan het paneel zijn bevestigd, hydraulische vloeistoffen binnen een gesloten hydraulisch circuit. De onder hoge druk staande vloeistoffen worden naar een energieopslag- en afvlakkingssysteem gevoerd, dat in verbinding staat met een hydraulische motor die een elektriciteitsgenerator aandrijft. De elektrische output van deze duurzame golfenergiecentrale wordt vervolgens via een onderzeese kabel aangesloten op het elektriciteitsnet.

Ook AW-energy ontwikkelt tegelijkertijd met de WaveRoller plannen om de energie op te slaan of in ieder geval nuttig in te zetten. In de plannen die het bedrijf onlangs ontvouwde, zit dan ook ondermeer een investering in een elektrolyzer. Het voordeel van golfenergie is dat deze vaker beschikbaar is dan windenergie. De Finnen beloven dan ook dat ze de elektrolyzer zestig procent van de tijd kunnen inzetten. Om waterstofgas te produceren, heeft het bedrijf ook zuiver water nodig. Dat wil AW-energy produceren via zeewaterontzilting. Een deel van het water wil men inzetten als vloeiwater voor de landbouw. Het is dan ook niet voor niets dat de eerste projecten nu in Portugal, Mexico, Sri Lanka en Indonesië zijn gepland.

Rainmaker

Die laatste plannen lijken weer op een Nederlandse innovatie die inmiddels al een aantal jaren zijn weg vindt naar droge gebieden: De Dutch Rainmaker. Inmiddels is de naam van het bedrijf omgedoopt naar Rainmaker Worldwide. Dat is overigens niet de enige verandering. Want waar de innovatie destijds nog de combinatie van windturbine en waterproductie betrof, zijn die systemen toch weer losgekoppeld. Het bedrijf biedt inmiddels ook twee smaken watertechnologie: ontzilting en condensatie.

Basistechnologie achter de innovatie is een klein koelsysteem dat de buitenlucht afkoelt en de hierbij vrijkomende condensdruppels opvangt. Elektrische compressoren persen buitenlucht door een warmtewisselaar, die de lucht afkoelt. De benodigde koude komt van een elektrische warmtepomp.

opslag

Rainmaker, een koelsysteem koelt de buitenlucht af en vangt hierbij vrijkomende condensdruppels op. (c) Rainmaker

Het mooie van dit systeem is dat het eerst waterdamp creëert om het vervolgens neer te slaan. Hetzelfde principe bleek ook goed toepasbaar op zeewaterontzilting. Normaal gesproken ontzilt men zeewater via reverse osmose. Het systeem van Rainmaker verdampt het zeewater onder lage druk via een warmtepompcondensatieproces. Een verdamper recupereert daarbij de warmte. De damp die vrijkomt bij het verwarmen van het water passeert daarna damp-selectieve en hydrofobe membranen. Dit membraan laat alleen waterdamp door, in tegenstelling tot omgekeerde osmose waar water met opgeloste zouten en andere vaste stoffen door het membraan gaat. De poriën in dit membraan zijn ook groter dan de poriën in omgekeerde osmose-membranen, zodat er minder druk en energie nodig is. De drijvende kracht van deze technologie is het partiële drukverschil, dat ontstaat door het temperatuurverschil tussen beide zijden van de membraanporiën.

Dit principe maakt de technologie ook zeer geschikt voor restwarmtebenutting. Bedrijven of bijvoorbeeld hotels die veel warmte moeten wegkoelen, kunnen deze ook inzetten om water te ontzilten. De meeste klanten van Rainmaker zitten dan ook in waterstressgebieden of eilanden met weinig zoetwaterinfrastructuur.

Battolyser

In een artikel over combinatietechnologieën kan de Battolyser niet ontbreken. De combinatie van elektrische opslag in zogenaamde Edison batterijen en waterstofproductie als de batterijen vol zijn bereikt een nieuwe fase. De innovatie van Fokko Mulder van de TU Delft wordt binnenkort geïnstalleerd bij de Magnum-centrale van Vattenfall. De demonstratie-installatie heeft een elektrische opslagcapaciteit van vijftien kilowattuur en een waterstofproductievermogen van vijftien kilowatt. Daarna verwacht Proton Ventures, dat de Battolyser ontwikkelt, snel op te schalen naar installaties van tien megawatt.

De nikkel-ijzerbatterij die Edison in 1901 ontwikkelde had een relatief laag elektrisch opslagvermogen en bij het opladen trad bovendien elektrolyse op. Zodra de batterij verzadigd was, begon hij waterstof te produceren. Hoogleraar Fokko Mulder van de TU Delft zag met name die laatste eigenschap als pluspunt. Gekoppeld aan zonne- of windenergie kan de batterij eerst stroomtekorten opvangen als de productie terugloopt. De geproduceerde waterstof kan zelfs langer worden opgeslagen of ingezet in de industrie.

‘De Battolyser wordt een essentieel hulpmiddel om de productie van grondstoffen groen te maken.’

Fokko Mulder, hoogleraar duurzame energiesystemen TU Delft

Mulder ziet meerdere voordelen van de Battolyser vergeleken met alkaline elektrolyzers. ‘Conventionele alkaline elektrolyzers moeten blijven doorwerken wanneer de elektriciteit te duur is om waterstof te produceren. Het Battolyser-systeem doet dat niet. Het systeem kan direct schakelen tussen volledige waterstofproductie en het ontladen van de batterij. Daardoor kan het systeem overschakelen van elektriciteit-inkoop bij lage prijzen, naar elektriciteitverkoop bij hoge prijzen.’

opslag

Battolyser (c) TU Delft

Door zijn vermogen om continu waterstof te leveren, is de Battolyser geschikt voor de productie van ammoniak, methanol en andere processen zoals DRI, of directe reductie van ijzer. De continue aanvoer van waterstof is nodig om shutdowns van fabrieken of procesfluctuaties te voorkomen. De huidige technologieën kunnen dit niet, waarmee de Battolyser een essentieel hulpmiddel wordt om de productie van dergelijke grondstoffen groen te maken.

Voor installaties op grotere schaal zou de Battolyser de voorkeur kunnen krijgen in de energietransitie, omdat wordt vertrouwd op elektroden gemaakt van nikkel en ijzer, materialen die in de mijnbouw onder eerlijke werkomstandigheden in ruime mate beschikbaar zijn. Daardoor wordt het mogelijk om Battolyser-technologie wereldwijd op te schalen.

Volgens Mulder behaalt de Battolyser een uitstekende totale efficiëntie van maximaal tachtig tot negentig procent. ‘En dankzij zijn zeer robuuste en duurzame karakter levert hij energie voor vele jaren, wat ook beter is dan bestaande technologieën.’

Voor grootschalige energieopslag is de redox-flowbatterij veelbelovend. Een team onderzoekers van de TU Eindhoven, DIFFER en MIT ontwikkelde een compleet nieuwe electrode met honingraat-poriën die de elektrochemische reactie verbetert. Het materiaal maakt de batterij efficiënter en breder inzetbaar voor verschillende toepassingen. Bovendien kan men het nieuwe membraan makkelijker, goedkoper en op grote schaal produceren.

Batterijen werken op redoxreacties; moleculen die elektronen uitwisselen. De reductor verliest een elektron waarna de oxidator een elektron absorbeert. In het geval van een batterij zijn ze gescheiden van elkaar. Het resulterende ladingsverschil creëert een stroom van elektronent.

Hoewel redox-flow-batterijen veelbelovend zijn, zijn de kosten nog te hoog voor grootschalige toepassing. Onderzoekers van de TU/e en DIFFER werkten samen met MIT-wetenschappers aan het ontwerp van nieuwe elektroden om de efficiëntie van dit type batterij te verhogen.

Stroomsnelheid én reactieoppervlak

Hoe sneller de elektronen stromen, hoe meer elektriciteit de batterij genereert. De elektrode van een redox-flowbatterij heeft daarom een poreuze structuur. Hoofdonderzoeker Antoni Forner-Cuenca van de TU/e: ‘Hoe groter de poriën, hoe makkelijker het elektrolyt er doorheen kan stromen en hoe lager het drukverlies. Maar als de poriën te groot zijn, doen we afstand van het grote oppervlak. Idealiter wil je dus een hoge stroomsnelheid én een groot reactieoppervlak.’

Op dit moment gebruiken redox-flowbatterijen conventionele koolstofvezelelektroden. Deze zijn ontworpen voor lage temperatuur brandstofcellen. Maar deze elektroden zijn complex en duur om te produceren. Het productieproces maakt het bovendien moeilijk om de driedimensionale structuur van de poriën aan te passen aan de gewenste toepassing.

Forner-Cuenca: ‘We moesten terug naar de tekentafel om een beter presterende elektrode te ontwikkelen. Het ontwerp en de keuze van de materialen is daarbij volledig heroverwogen en verbeterd. Geïnspireerd door de membraanwetenschap en -technologie gebruikten we polymeerfasescheiding om de elektrodestructuur te kunnen controleren.

We beginnen daarbij met een vloeibare oplossing en twee polymeren. Door het materiaal onder te dompelen in water, krijg je een poreuze structuur. Eén van de polymeren lost namelijk op. Door te spelen met de samenstelling, het oplosmiddel, de temperatuur en andere parameters kunnen we de poreuze structuur van de elektrode zo nauwkeurig regelen. Het waren deze inzichten die de basis vormden voor ons nieuwe ontwerp.’

Eenvoudiger en goedkoper

Na talloze computersimulaties én experimenteel werk wisten de onderzoekers een materiaal te ontwikkelen waarbij de poriegrootte en -vorm in de elektrode gemakkelijk kunnen worden aangepast. Dat kan door de hoeveelheden oplosmiddel en polymeren te variëren. Forner-Cuenca: ‘Het fabricageproces van ons nieuwe materiaal is veel eenvoudiger en goedkoper. Daarbij biedt het een grotere veelzijdigheid en is het gemakkelijker op te schalen. Het toont aan dat het wel degelijk mogelijk is om een elektrode te maken met zowel een gunstig bulk-elektronentransport als een groot reactieoppervlak.’

Honingraat

Eén van de ontwikkelde structuren bleek een schot in de roos: een ‘honingraat’-elektrode met een zeer veelbelovende combinatie aan grote en kleine poriën. Dat maakt deze structuur geschikt voor grootschalige energieopslag. De grote poriën garanderen de hoge stroomsnelheid, als ware het een snelweg. En de kleine poriën daartussen zorgen voor voldoende reactieoppervlak, de N-wegen.

Hoewel het aandeel duurzame energie in de Nederlandse energiemix nog niet groot is, neemt deze rap toe. Nu al moeten windparken soms stil worden gezet omdat het aanbod de vraag overschrijdt. Grote industriële elektriciteitsverbruikers kunnen een rol spelen in netbalancering en zo een virtuele batterij vormen. Als dat goed gebeurt, profiteert daar zowel de industrie als de netbeheerder van.

Nederland kent momenteel een drietal industriële bedrijven dat de netbeheerder al kan ondersteunen in de onbalansmarkt. Siliciumcarbide-producent ESD-Sic, aluminiumproducent Aldel en chloorproducent Nouryon. Onderzoeksdirecteur Marco Waas van Nouryon wil daarbij wel direct vermelden dat het bedrijf nog aan het begin van een ontwikkeling staat. ‘We moesten een chloorfabriek van tweehonderd megawatt zodanig ombouwen dat je hem in een tijdsframe van vijftien minuten kunt op- en afschakelen. Overigens is dat schakelen niet van nu naar tweehonderd of andersom. We kunnen nu tien procent op- en afregelen. Dat moet op den duur naar de twintig of misschien zelfs vijftig procent gaan. Voordat we dat konden doen, moesten we wel wat aanpassingen aan de productie-units doen. We gebruiken alkaline elektrolyzers die niet om hun flexibiliteit bekend staan. Toch blijken ze, met aanpassingen in de besturing, wel degelijk te kunnen worden ingezet. Het grootste deel van de aanpassingen betrof echter de automatisering van de fabriek.’

‘We zien deze stap als een volgende efficiencyslag in onze productie.’

Marco Waas, onderzoeksdirecteur Nouryon

Voordat je de regie min of meer uit handen kunt geven, moet je wel zeker weten dat de systemen dit aan kunnen, legt Waas uit. ‘Bovendien moet je heel goed weten wélke cellen je wilt afschakelen. Het is natuurlijk zonde om de best presterende elektrolyzers terug te regelen. En dus zal je per cel de prestaties moeten monitoren. Nu krijgen onze operators nog een seintje dat ze moeten terugregelen. Maar straks moet dat allemaal automatisch gebeuren. Als dat goed gaat, kunnen we de regie overgeven aan Vattenfall.’

Cybersecurity

Op de vraag of Nouryon nu zijn businessmodel omgooit naar energie, kan Waas kort antwoorden. ‘We zijn en blijven een chemiebedrijf. We zien deze stap als een volgende efficiencyslag in onze productie. Als we het goed doen, verdienen we er ook nog geld aan. Maar onze klanten blijven de afnemers van chloor. Als de nood heel hoog wordt en meer flexcapaciteit gewenst is, zullen we die klanten bij onze plannen moeten betrekken. Zij kunnen immers ook voorraden aanleggen en daarmee tijd winnen. Zover is het echter nog niet.’

Voor wie en vergelijkbare stap wil maken als Nouryon heeft Waas nog wel wat tips: ‘In de discussies die we voerden over dit onderwerp ging een derde deel over cybersecurity. Je wil niet dat malafide partijen je productieprocessen kunnen verstoren. We kiezen dan ook bewust voor een directe, bekabelde verbinding. Vergeet ook niet het sociale aspect van een dergelijke wending in de productieomgeving. Onze operators moesten er best aan wennen dat ze een derde partij de regie moeten laten meebeslissen over de inzet van de assets. Tegelijkertijd vinden ze het wel heel gaaf dat ze in een van de meest geavanceerde fabrieken werken, met een zeer hoge automatiseringsgraad.’

Cargill

Hoewel er niet veel bedrijven zijn met zoveel elektriciteits-verbruik als Nouryon, is de idee van een virtuele batterij ook interessant voor de kleinere verbruikers. Voedingsmiddelenbedrijf Cargill heeft weliswaar geen elektrolyzers, maar investeerde in het verleden wel in warmtekrachtinstallaties (WKK).

Industrielinqs nu 3 maanden gratis ontvangen?

Dit artikel komt uit de tweede editie van het Industrielinqs magazine, dat zich richt op de procesindustrie, energiesector en onderlinge infrastructuur. Met het magazine verbinden we industriële ketens zodat ze van elkaar kunnen leren. Belangrijke thema’s zijn: innovatie, energietransitie, onderhoud en veiligheid.

Gebruik kortingscode ILQS20GRATIS voor een gratis proefabonnement

Elektriciteitsproductie specialist Michiel Smets onderzoekt dan ook wel degelijk de flexmarkt. ‘Zoals bij veel bedrijven, en zeker in de voedingsmiddelenindustrie, bestaat tachtig procent van ons energieverbruik uit warmte. Dat we met gas opwekken. De overige twintig procent zit in het bewerken en transporteren van onze producten. Daarvoor gebruiken we wel elektriciteit. In zo’n omgeving is een WKK ideaal. Doordat we eenvoudig kunnen schakelen tussen warmte of elektriciteitsopwekking, kunnen we ook een rol spelen in de flexmarkt. Bij lage elektriciteitsprijzen maken we stoom via de gasboiler terwijl we bij hoge prijzen direct elektriciteit kunnen leveren.’

Smets ziet wel duidelijke verschillen tussen de chemische sector en de voedingsmiddelenindustrie. ‘Omdat de kwaliteit van onze producten samenhangt met de procescondities, kunnen we daar niet aan tornen. We kunnen niet even een lagere temperatuur inzetten in de cacaobereiding omdat dat nadelig voor de smaak zou kunnen zijn. We focussen ons dan ook meer op het geautomatiseerd inzetten van onze warmtekrachtcentrales, afgestemd op de energiemarkt.’

tekst gaat verder onder de afbeelding

megabatterij

‘Niet iedereen heeft de vermogens zoals Nouryon of Aldel, maar gezamenlijk kan je wel degelijk een rol spelen op de onbalansmarkt.’

Wim Vaasen, optimalisatiedirecteur Centrica

Smets: ‘We kijken tegelijkertijd ook wel degelijk waar we onze warmteopwekking kunnen elektrificeren. Het kan bijvoorbeeld aantrekkelijk zijn om laagwaardige restwarmte elektrisch op te hogen via mechanische damprecompressie. Ook de inzet van elektrische boilers kan interessant zijn in die gevallen dat de elektriciteitsprijs lager ligt dan de gasprijs. Dat komt nog niet zo heel veel voor, maar dat kan met een toenemend aandeel duurzame energie best veranderen. Een bottleneck is nog wel de aansluiting op het elektriciteitsnet. Elektriciteit is doorgaans al duurder dan aardgas, maar de transportkosten zijn ook fors. Als we al een aansluiting kunnen krijgen, is dat wel een businesscase killer. Wellicht dat toetreding tot de balansmarkt de businesscase aantrekkelijker kan maken. We hebben veel processen met driehonderd graden verzadigde stoom op een druk van achttien bar. Die zijn prima te elektrificeren of wellicht via een hybride systeem te bedienen. Dan gebruiken we elektriciteit tot een bepaalde temperatuur en zorgt gas voor de laatste stap.’

E-boiler

TNO-onderzoeker Earl Goetheer ziet ook kansen voor e-boilers, zeker als de kwestie rondom de aansluiting ervan op het net wordt opgelost. ‘De investeringskosten zijn zeer laag, wat interessant is voor een flexproduct. Bovendien zijn ze in zeer korte tijd op te schakelen naar volle productie. De industrie zal dan ook met de netbeheerders om tafel moeten zitten om de baten en lasten te verdelen. Nu betaalt de industrie namelijk een hogere transportvergoeding terwijl de netbeheerder profiteert van de balanceringscapaciteit. Maar als die hobbel is weggenomen, kan de industrie de e-boilers snel uitrollen. In de Scandinavische landen met veel duurzame waterkracht gebruiken ze al jaren dit soort boilers.’

Virtual power plant

Hoewel de individuele mogelijkheden voor balancering interessant zijn voor bedrijven, zit de meeste waarde in de samenwerking tussen al deze individuele elektrische gebruikers. Dit is het deel waar Centrica in is gespecialiseerd. Wim Vaasen is optimalisatiedirecteur van het bedrijf dat inmiddels meerdere industriële partijen helpt deze interessante stap te maken. ‘Uit ervaring weten we dat de sterkste stijging per uur naar extra vermogen rond de drie gigawatt ligt’, zegt Vaasen. ‘Zo’n negentig procent van die energie komt direct van het opvoeren van gascentrales. Als je stuurt op CO2-besparing is dat niet gunstig. Vraagzijdesturing is een veel milieuvriendelijkere optie, maar vraagt wel om afstemming binnen de keten. Door flexibele vermogens te aggregeren in een virtuele centrale is het mogelijk dezelfde vermogens te leveren als een gascentrale. Het vergt wel een sterke automatiseringsgraad om dit goed voor elkaar te krijgen.’

Voordat Centrica de regie neemt over een deel van de energiebalans, gaat daar wel een lang traject aan vooraf. ‘We zullen eerst moeten scannen waar de flexibiliteit zit binnen het bedrijfsproces’, zegt Vaasen. ‘Uit zo’n scan komt een advies dat we pas implementeren na uitgebreid overleg met de klant hoe en wanneer ze de controle overlaten aan de aggregator. Dit is voor bedrijven het meest spannende deel en we zijn dan ook zeventig procent van onze tijd bezig met afstemming hierover. Overigens gaan we er vanuit dat de capaciteit nooit volcontinu beschikbaar is. We werken dan ook altijd met een poel van bedrijven. Juist in de combinatie zit de kracht van een virtual power plant. Niet iedereen heeft de vermogens zoals Nouryon of Aldel, maar gezamenlijk kan je wel degelijk een rol spelen op de onbalansmarkt.’

 

De hele aflevering van deze online talkshow Industrielinqs Live is terug te kijken via ons Youtube-kanaal.

Met een jaarlijks energieverbruik van 1,7 terawattuur is aluminiumproducent Aldel een van de grootste elektriciteitsconsumenten van Nederland. Die hoge positie heeft een voordeel: door processen te flexibiliseren, kan de smelterij als virtuele batterij fungeren. CFO Eric Wildschut en COO David Eisma: ‘We zijn onderdeel van een keten die waardevolle producten zoals aluminium levert, maar die ook duurzame energie faciliteert.’

De geschiedenis van Aluminium Delfzijl (Aldel) is verweven met energie. Niet geheel vreemd met een jaarlijks energieverbruik van zo’n 1,7 terawattuur. Met dat gebruik is de aluminiumsmelter een van de grootste elektriciteitsverbruikers van Nederland. De toenmalige Hoogovens namen de aluminiumsmelterij in 1966 in gebruik. Toen was al duidelijk dat de gasbel in Groningen zoveel gas zou leveren, dat de elektriciteitsvoorziening voorlopig verzekerd was. En goedkoop, niet te vergeten. De gasgestookte energiecentrales kregen op hun beurt een betrouwbare afnemer van basislast die 24/7 doorging. Een win-winsituatie die tot midden jaren negentig succesvol bleef.

Mede dankzij lage aluminiumprijzen en hoge energieprijzen, kende Aldel sindsdien meerdere eigenaren en is het twee keer failliet verklaard. Uiteindelijk besloot een Amerikaans investeringsbedrijf in 2017 de fabriek over te nemen en ging het bedrijf verder onder de naam Damco Aluminium Delfzijl. In de tussentijd was één productiehal gesloten en werkte nog maar twintig procent van de 304 ovens. Het duurde even om de oude en slecht onderhouden fabriek weer draaiend te krijgen, maar het bedrijf zit inmiddels op bijna tachtig procent van de maximale productiecapaciteit. Het personeelsbestand is dan ook gegroeid van 180 naar 350. En dan zijn er ook nog dagelijks zo’n 150 contractors in de weer om de fabriek draaiende te houden.

Dominante factor

CFO Eric Wildschut en COO David Eisma zijn nog redelijk vers in het bedrijf. Al zijn hun track records volwassen genoeg om de uitdagingen van Aldel het hoofd te bieden. Wildschut verdiende zijn sporen bij Shell en NAM, terwijl chemisch technoloog Eisma een lange carrière in de aluminiumwereld doorliep. De verschillende achtergronden vormen een mooie combinatie. Energie is namelijk nog steeds de dominante factor in de bedrijfsvoering, terwijl grondige proceskennis tot significante kostenvoordelen kan leiden. Met name in de toekomst, die zich kenmerkt door de inzet van de aluminiumsmelterij als onderdeel van de energietransitie.

CO2-handel

Wildschut: ‘Veertig procent van de variabele kosten betreft elektriciteit, dus heeft energie uiteraard onze volle aandacht. We gebruiken stroom om aluinaarde via een elektrolyseproces te scheiden in vloeibaar aluminium en zuurstof. De rest van de variabele kosten zit in anodeblokken en aluinaarde. Wereldwijd zijn al onze concurrenten strategisch gevestigd in de buurt van goedkope energiebronnen. Grote smelterijen staan bijvoorbeeld in het Midden-Oosten, Rusland en China, die grote voorraden aardolie, aardgas en steenkool hebben. Landen die geen rekening hoeven te houden met extra kosten voor de uitstoot van hun CO2, zoals Nederland.’

Voor een elektrolyse-proces is elektriciteit een grondstof. ‘Daarom krijgen wij gedeeltelijk compensatie voor de emissiehandels-opslag die verwerkt zit in de elektriciteitsprijs. Deze compensatie moet oneerlijke concurrentie met producenten in andere landen die niet aan het emissiehandelssysteem (ETS) van de EU deelnemen voorkomen. Maar die regeling loopt eind dit jaar af. Vrijwel alle deelnemende landen met een energie-intensieve industrie hebben vergevorderde plannen om de regeling te continueren. Helaas heeft juist Nederland nog geen toezegging gedaan over de verlenging. Ik snap de grondgedachte van ETS om bedrijven te stimuleren hun uitstoot te beperken. Aluminium wordt echter verhandeld op een wereldmarkt tegen een wereldprijs. Als anderen wel worden gecompenseerd, binnen Europa, of geen CO2-toeslag kennen, buiten Europa, is er geen sprake meer van eerlijke concurrentie.’

Industrielinqs nu 3 maanden gratis ontvangen?

Dit artikel komt uit de eerste editie van het Industrielinqs magazine, dat zich richt op de procesindustrie, energiesector en onderlinge infrastructuur. Met het magazine verbinden we industriële ketens zodat ze van elkaar kunnen leren. Belangrijke thema’s zijn: innovatie, energietransitie, onderhoud en veiligheid.

Gebruik kortingscode ILQS20GRATIS voor een gratis proefabonnement

Zogenaamd carbon leakage, het verschuiven van CO2-uitstoot naar andere langen, ligt dan ook op de loer, waarbij de netto CO2-uitstoot alleen maar zal toenemen als China zijn productie verhoogt.

Fundamentele keuze

De Europese Unie worstelt al langer met zijn positie in de wereldmarkt. De ambities als gidsgemeenschap naar een emissieloze productie, zijn vanuit meerdere kanten begrijpelijk en ondersteunen wij volledig. Zolang grote producenten uit het Midden-Oosten, Rusland en China echter niet meegaan in belasting van de kooldioxide emissies, blijft het speelveld ongelijk voor mondiaal opererende bedrijven. Om dit gelijk te trekken, onderzoekt de EU nu de invoering van het carbon border adjustment mechanism. Producten die buiten de EU zijn geproduceerd, zouden vanaf 2023 extra importheffing moeten betalen om de CO2-emissie te compenseren.

tekst gaat verder onder de afbeelding
aluminium

David Eisma bij een oven in de elektrolysehal. Foto: Simon van der Woude

‘Wij kunnen onze productie mee laten veren met het energieaanbod, zodat we een belangrijke rol krijgen in de netstabilisering.’

David Eisma, COO Aldel

Op papier een mooi idee, maar volgens Wildschut zal dat in de praktijk anders uitpakken. ‘Landen die fossielvrij produceren, zullen graag naar Europa exporteren. Maar er staat ze niets in de weg om vervolgens zelf weer aluminium uit China te importeren. De schone, duurdere producten gaan naar Europa, terwijl de landen zelf de goedkopere, uitstootverhogende producten invoeren. Als de coronacrisis ons één ding heeft geleerd, dan is het wel dat Nederland het zich niet kan permitteren volledig van import afhankelijk te worden. In crisistijden, kiezen landen toch voor hun eigen markt. De EU, en ook Nederland, is netto-importeur van aluminium en er zijn al heel wat Europese smelters verdwenen. We zullen dan ook een fundamentele keuze moeten maken: Willen we afhankelijk worden van import of houden we een eigen strategische industrie met goedbetaalde werkgelegenheid?’

Batterij

Een extra argument voor behoud van de elektriciteitsgrootverbruiker is de rol die het kan spelen in de energietransitie. Niet dat die 1,7 terawattuur snel kan worden vergroend, maar de fabriek biedt wel een grote virtuele opslagcapaciteit. Eisma: ‘Het volatiele karakter van wind- en zonne-energie stelt de netbeheerders voor behoorlijke uitdagingen. Productiepieken veroorzaken congestie in het net, terwijl bij een productiedip snel extra regelvermogen moet worden ingeschakeld. Wij kunnen onze productie echter mee laten veren met het aanbod, zodat we een belangrijke rol krijgen in de netstabilisering. Momenteel kunnen we dat vooral door onze productie af te schakelen bij tekorten, ook wel noodstroom genoemd. Maar met een paar aanpassingen kunnen we dat veel subtieler doen. We werken al met onze partner Energy Pool samen, die ons helpt met de benodigde soft- en hardware om te flexibiliseren.’

Voordat het zover is, moet wel een aantal aanpassingen worden gedaan aan zowel de hoogspanningsinstallaties als de gelijkrichters die het aluminium smelten. De gelijkrichters kunnen met enige aanpassingen de variabele belasting opvangen. Om dit te kunnen doen bouwt Aldel samen met Energy Pool tien installaties om. Iedere installatie heeft een capaciteit van 40.000 Ampère en een spanning tot ongeveer 800 Volt. Aldel verwacht een variabele belasting van vijftien megawatt te kunnen bereiken om de netfrequentie te ondersteunen.

tekst gaat verder onder de afbeelding

aluminium

Degradatie

Eisma: ‘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. En dan zullen we ook de regelmechanismen zodanig moeten aanpassen dat we efficiënt kunnen blijven werken. 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 stroom. Sterker nog: als we langer dan drie tot vier uur uit bedrijf zouden zijn, zijn we de gehele productie kwijt. Dan moeten we een half tot driekwart jaar uit bedrijf om de ovens uit te bikken. Bovendien verwachten we versnelde degradatie van assets door temperatuurschommelingen. We weten bijvoorbeeld nog niet precies hoe die schommelingen de vuurvaste bekleding beïnvloeden. Zo’n inzet als groene batterij is dan ook zeker niet gratis en we zullen de kosten moeten blijven afwegen tegenover de baten. Gelukkig onderscheidt onze fabriek zich van die in het Midden-Oosten en China door onze jarenlang opgebouwde proceskennis. We doen nu al mee aan verschillende flexmarkten, maar met de nodige investeringen denken wij dit de komende jaren nog veel verder te kunnen uitbouwen.’

Groene stroom

Daarmee stoppen de groene ambities van Aldel niet. Naast investeringen in flexcapaciteit, bood het ook zijn fabrieksdaken en een stuk braakliggend terrein aan als ruimte voor zonnepanelen. Uiteindelijk selecteerden Eisma en Wildschut het Vlaamse bedrijf Ecorus als leverancier van de in totaal vijftigduizend vierkante meter zonnepanelen. Goed voor een zonnecapaciteit tussen de acht en twaalf megawatt.

‘Zogenaamd carbon leakage, het verschuiven van CO2-uitstoot naar andere landen, ligt op de loer.’

Eric Wildschut, CFO Aldel

Gaandeweg ontstond het idee om meer zonneparken te koppelen aan de aansluiting van Aldel. ‘Wildschut: ‘Momenteel houdt de beschikbare netcapaciteit investeringen in grootschalige zonneparken in dit gebied tegen. De netbeheerders kunnen de aanvragen niet aan en hebben jaren nodig om de stroom bij de eindgebruiker te krijgen. Samen met Ecorus bedachten we dat we dit soort parken met een kleine investering ook aan ons net konden koppelen.’ Meer specifiek bouwt Ecorus een microgrid in Farmsum die twee zonneparken in de buurt ontsluit.

Dienstverlening

Wildschut: ‘We trekken een paar honderd meter kabel en koppelen die zonne-installaties aan Aldel. Dat is technisch geen enkel probleem, want onze aansluiting is zwaar genoeg en wij kunnen de stroom van die lokale energiehub direct gebruiken. Bovendien is het een investering die je snel terugverdient. Rijk worden we er niet van, maar het zorgt er wel voor dat we weer een schakeltje in de energietransitie verbinden. Juridisch is dit overigens nog niet heel eenvoudig omdat de autoriteit consument en markt hier nog geen goedkeuring voor heeft gegeven.’

tekst gaat verder onder de afbeelding
aluminium

Aluminium palen. Foto: Simon van der Woude

In het tienjarenplan dat het herboren bedrijf schreef, is verder nog ruimte voor extra recycling-capaciteit. Aluminium is namelijk zeer eenvoudig te hergebruiken en dat met een fractie van het energieverbruik van primair aluminium. De warmte die bij het proces ontstaat kan uiteraard ook nuttig worden ingezet in de nabije omgeving. Zelfs de kooldioxide die bij de productie vrijkomt zou op den duur kunnen worden opgevangen en opgeslagen, dan wel gebruikt als grondstof voor de chemische industrie (CCUS).

Wildschut: ‘We denken dat we een goed verhaal en een heldere visie op de toekomst hebben. We zullen het echter moeten blijven vertellen. Als we als energiegrootverbruiker willen overleven, moeten we laten zien dat we veel meer zijn dan alleen een aluminiumproducent. We zijn onderdeel van een keten die waardevolle producten levert zoals aluminium, maar die ook duurzame energie faciliteert. Daarmee ontlenen we ons bestaansrecht in de regio niet alleen aan het product aluminium, maar ook aan onze dienstverlening op het gebied van netstabiliteit.’

Aluminiumproductie bij Aldel

De aluminiumfabriek van Aldel in Delfzijl is bijna een kilometer lang. In de twee hallen staan 304 elektrolyse-ovens waar het aluminium met een enorme elektrische stroom uit aluinaarde wordt gemaakt. Het vloeibare primaire aluminium gaat daarna naar de gieterij waar het weer in andere ovens wordt gegoten. Hier wordt het vloeibare aluminium gemengd met andere metalen om legeringen te maken, afhankelijk van de wensen van de klant. Vanuit deze ovens wordt het metaal gegoten in drie soorten gietvormen: stangen (billets), dikke plakken (slabs) en korte, dikke stukken (bars).

Aldel heeft al een van de schoonste en meest geavanceerde smelters en werkt hard om zowel emissies als afvalbijproducten volledig te elimineren. Tegenwoordig wordt honderd procent van de fluoride-uitstoot opgevangen en teruggekoppeld naar het proces en wordt gewerkt aan de integratie van nieuwe geavanceerde processen en controlesystemen die andere emissies volledig zullen verminderen of elimineren.

Paulien Herder, hoogleraar Energy Systems aan de TU Delft, en haar onderzoeksteam binnen het interdisciplinaire consortium Reversible Large-scale Energy Storage (Release), krijgen ruim tien miljoen euro toegekend van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) voor hun onderzoek naar grootschalige energieopslag.

Release werkt aan nieuwe technologische mogelijkheden op het gebied van energieopslag. Het project concentreert zich op drie technologieën voor de korte (2030) en lange termijn (2050): waterstofproductie, koolwaterstofproductie uit CO2 en flowbatterijen.

Herder: ‘Het doel van ons consortium is om de handen ineen te slaan op het gebied van energieopslag en versnelling van de verduurzaming. TU Delft werkt daarvoor samen met wetenschappers uit sterk uiteenlopende disciplines en publieke -en private partners. Voor het bereiken van wetenschappelijke doorbraken op dit gebied is een actieve samenwerking binnen de kennisketen van groot belang. Met elkaar willen wij voor 2030 en 2050 technologische oplossingen en beleidsmaatregelen realiseren die essentieel zijn voor het verbeteren van de prestaties. Maar ook voor het verlagen van de kosten van grootschalige energieopslag, gebaseerd op elektrochemische omzettingen.’

Alliantie

Het consortium bestaat uit universiteiten, hogescholen, bedrijven, field-labs en overheden, in een ongeëvenaarde alliantie van lab schaal tot implementatie. Ruim 40 onderzoekers van zeven universiteiten en 25 partners kunnen binnen dit consortium met hun teams aan de slag met interdisciplinair onderzoek waarmee maatschappelijke en wetenschappelijke doorbraken binnen bereik komen. Het onderzoek binnen het Release project past ook mooi binnen het Delftse onderzoeksinitiatief e-Refinery.

Crossover-programma NWO

NWO steekt vanuit het Crossover-programma in totaal 39 miljoen euro in vijf grote, interdisciplinaire onderzoek consortia om vooruitgang te boeken binnen diverse maatschappelijke en economische uitdagingen.

Het Crossover-programma is nieuw binnen NWO en is onderdeel van de NWO-bijdrage aan het Kennis- en Innovatie Contract 2018-2019. Met dit contract onderschrijven overheid, bedrijfsleven en kennisinstellingen de inhoudelijke ambities voor de topsectoren, met als doel het Nederlandse kennis- en innovatiesysteem te versterken.  In vergelijking met de ‘reguliere’ publiek-private samenwerkingen bestrijken de projecten in het Crossover-programma een breder palet van topsectoren en andere onderzoeksagenda’s.

Hoewel de opslag van energie in opgestapelde composietstenen wel erg exotisch klinkt, is de Tower of Power van Energy Vault een stapje dichter bij uitvoering gekomen. Het Zwitserse bedrijf dat hijskranen en de zwaartekracht gebruikt voor energieopslag, voltooide een financieringsronde van 110 miljoen dollar.  

De opslagtechnologie van Energy Vault is geïnspireerd door waterkrachtcentrales die de zwaartekracht en water gebruiken om elektriciteit op te slaan en weer op te wekken. Het bedrijf vervangt water door op maat gemaakte composietstenen. De stenen, elk met een gewicht van 35 ton, worden met een zestal elektrische hijskranen opgestapeld. Zodra de stroomprijs gunstiger wordt, regenereren de kranen de energie door de blokken neer te laten. Het bedrijf zegt opslagvermogens te kunnen leveren van tussen de twintig tot tachtig megawattuur. Vervolgens kan het vier tot acht megawatt stroom leveren voor een tijdsperiode van tussen de acht tot zestien uur. Daarmee is de Tower of Power een ideaal middentermijn opslagmedium voor wind- en zonne-energie.

Financiering

Hoewel de opslagmethode veelbelovend is, is de initiële investering ook behoorlijk groot. Het bedrijf was dan ook blij dat het een serie B-financieringsronde van 110 miljoen euro kon aankondigen. De investering werd gedaan door SoftBank Vision Fund. Energy Vault zal de fondsen gebruiken om de wereldwijde inzet van haar technologie te versnellen.

Kranen

Het bedrijf ontwierp zelf de kranen, de composietstenen en machine vision-software. De software orkestreert autonoom de energieopslagtoren en het laden danwel ontladen van elektriciteit. Het gebruikt voorspellende intelligentie en eigen algoritmen die rekening houden met een verscheidenheid aan factoren, waaronder energievoorziening en vraagvolatiliteit, netstabiliteit en weersomstandigheden.

Lage opslagkosten

Het opslagmedium gebruikt overtollige wind- en zonne-energie en rekent daardoor met heel lage laadkosten. Daardoor zegt Energy Vault stroom te kunnen leveren tegen een kostprijs van onder de zes cent per kilowattuur.

Demonstratie

Energy Vault heeft een aanzienlijke groei doorgemaakt sinds de lancering in november 2018. Het bedrijf sloot al overeenkomsten met The Tata Power Company, waarmee het bedrijf nog dit jaar de eerste 35 megawattuur opslagtoren in het noorden van Italië zal demonstreren.