OCI investeert in een uitbreiding van haar importterminal voor ammoniak in de haven van Rotterdam. In een eerste fase gaat het om een verdrievoudiging van de importcapaciteit, maar het bedrijf wil met een nieuwe derde tank naar 3 miljoen ton overslag per jaar toe.
In een eerste fase gaat de capaciteit van 400 kiloton naar maximaal 1.200 kiloton per jaar. Deze uitbreiding realiseert OCI met relatief goedkope upgrades van de bestaande infrastructuur van OCI. De totale investeringskosten voor deze fase worden geschat op minder dan 20 miljoen dollar. Naar verwachting is deze eerste uitbreiding in 2023 klaar.
Voor de tweede fase heeft OCI een basis engineeringpakket afgerond voor de bouw van een nieuwe ammoniaktank op de terminal. Deze maakt een toename van de overslag tot boven de 3 miljoen ton per jaar mogelijk. Hiervoor moet ook de aanlegsteigerinfrastructuur worden uitgebreid. OCI wil nog dit jaar met de activiteiten voor vergunningverlening beginnen.
Hub
OCI Nitrogen beschikt sinds 2011 over de ammoniakterminal in de haven van Rotterdam. In 2015 en 2016 zijn de twee ammoniaktanks op de terminal volledig gerenoveerd. Dit zorgde toen al voor een verdubbeling van de capaciteit.
De terminal ligt strategisch en kan de opkomende vraag naar ammoniak voor het bunkeren van zeeschepen vergemakkelijken. Ook kan de terminal een hub zijn voor waterstof die wordt geïmporteerd in de vorm van ammoniak uit regio’s met voldoende aardgas en hernieuwbare bronnen, zoals het Midden-Oosten en Noord-Afrika.
De scheepvaart is momenteel goed voor bijna 3 procent van de wereldwijde CO2-uitstoot, maar is een van de moeilijkst te decarboniseren sectoren vanwege de kosteneffectiviteit van zware stookolie en verspreid tanken. Ammoniak en methanol, twee van OCI’s kernproducten, zijn alternatieve producten die de decarbonisatie van de maritieme industrie kunnen stimuleren.
Gasunie, HES International en Vopak ontwikkelen samen een importterminal voor groene ammoniak als waterstofdrager op de Maasvlakte. Nog dit kwartaal begint het werk aan het basisontwerp van de importterminal, die de naam ACE Terminal zal gaan krijgen. Het streven is dat de terminal vanaf 2026 operationeel is.
Naast de productie van groene waterstof in Nederland, zal er in Noordwest-Europa ook behoefte zijn aan grootschalige import van groene waterstof om aan alle toekomstige vraag te kunnen voldoen. Groene ammoniak als waterstofdrager zal hierin een belangrijke rol spelen. Waterstof kan na verbinding met stikstof in de vorm van ammoniak eenvoudiger en veilig in grotere hoeveelheden worden getransporteerd, opgeslagen en weer worden omgezet naar groene waterstof. Daarnaast is groene ammoniak ook direct toepasbaar als CO2-vrije brandstof voor bijvoorbeeld de scheepvaart of als grondstof voor bijvoorbeeld de productie van kunstmest.
Locatie
De drie partners hebben een locatie op de Maasvlakte in Rotterdam op het oog. Daar kunnen schepen vanuit de gehele wereld aanleggen om groene ammoniak, en in de beginfase mogelijk ook blauwe, te lossen. Bovendien kan op die locatie gebruik worden gemaakt van de bestaande infrastructuur en de logistieke faciliteiten van de Rotterdamse haven. Op het terrein is ook ruimte voor de ontwikkeling van een installatie waar ammoniak weer kan worden omgezet naar waterstof. In de toekomst zal deze installatie worden aangesloten op het landelijke waterstofnetwerk van Gasunie waarmee de toekomstige waterstofmarkt in Noordwest-Europa kan worden bediend.
Krachten bundelen
HES beschikt op de Maasvlakte over een strategische locatie met kadecapaciteit en directe toegang vanaf zee. Gasunie heeft een infrastructuur met bestaande opslagtanks en pijpleidingen. Vopak heeft met zes ammoniakterminals over de hele wereld ruime ervaring in het veilig opslaan van ammoniak. Door deze krachten te bundelen, kunnen de partners binnen enkele jaren de importlocatie voor groene ammoniak in Rotterdam kunnen realiseren. Het uiteindelijke investeringsbesluit moet nog worden genomen en zal worden gebaseerd op onder andere klantcontracten en de benodigde vergunningen inclusief een m.e.r.-procedure.
Uitgangspunt is een onafhankelijke en open access infrastructuur waarbij de partners zelf geen eigenaar zullen zijn van de groene ammoniak. Binnenkort start een marktconsultatie waarin geïnteresseerde partijen hun interesse kenbaar kunnen maken voor de aanvoer, opslag en doorvoer van groene ammoniak en waterstof. Er lopen op dit moment al verkennende gesprekken met internationale marktpartijen.
Yara wil in Noorwegen groene waterstof inzetten bij de productie van ammoniak. Het bedrijf heeft Linde Engineering opdracht gegeven een elektrolyser te bouwen op de site in Porsgrunn. Deze moet medio 2023 in productie gaan.
De 24 MW elektrolyser in Porsgrunn gaat gedeeltelijk de waterstofproductie op basis van koolwaterstoffen in het bestaande ammoniakproces van Yara vervangen. De nieuwe installatie krijgt een capaciteit van zo’n 10.000 kg groene waterstof per dag. Dit is voldoende om 20.500 ton groene ammoniak per jaar te produceren. En dit kan vervolgens worden omgezet in 60.000 tot 80.000 ton groene meststoffen.
Voor Linde Engineering wordt het de twee 24 MW PEM-elektrolyser die ze bouwt. De eerste wordt op dit moment gebouwd in het Leuna Chemical Complex in Duitsland. Deze gaat vanaf de tweede helft van dit jaar 3.200 ton groene waterstof per jaar produceren.
In januari kondigde Yara al een commerciële overeenkomst met Lantmännen aan om vanaf 2023 fossielvrije meststoffen op de markt te brengen. > Lees meer
Gebak bij Yara Sluiskil, want ammoniakfabriek C is vijftig jaar geworden. Het is de oudste van de drie ammoniakfabrieken op de site. Toch draait hij nog altijd mee in de top van de wereld. En dat blijft voorlopig zo, want voor volgend jaar staat een grote onderhoudsstop in de planning.
In 1971 nam de toenmalige Nederlandse Stikstof Maatschappij de fabriek in bedrijf. Hij was ontworpen om maximaal 900 ton ammoniak per dag te produceren. Die capaciteit is door de jaren heen opgeschroefd naar 1.300 ton ammoniak per dag. En in 1996 heeft de fabriek een revamp gehad om aan de moderne eisen van destijds te voldoen.
Bovendien is er elke drie jaar een grote onderhoudsstop voor inspectie en revisie, waarbij vaak ook andere verbeterprojecten worden geïmplementeerd. De voorbereidingen voor de turnaround van ammoniakfabriek C in 2022 zijn nu al in volle gang. Het doel is om zowel de efficiëntie als het veiligheidsniveau te verhogen en er wordt gekeken naar verdere automatisering van de fabriek. Daar worden ook de toekomstplannen van Yara in meegenomen. Dit betekent dat er wordt gekeken hoe de uitstoot van CO2 verder kan verminderen, hoe de energie-efficiëntie verder kan verbeteren en ook hoe groene waterstof in het proces kan worden ingevoed.
Elektrolyser
Yara heeft plannen om een honderd megawatt elektrolyser in Sluiskil te bouwen. Deze moet windenergie van Ørsted omzetten in groene waterstof. Daarmee kan Yara vervolgens zo’n 75.000 ton groene ammoniak per jaar produceren. Eind dit jaar of begin 2022 neemt Yara hierover een definitieve investeringsbeslissing.
Lees hier meer over de elektrolyser-plannen en vergroening van Yara Sluiskil
Havenbedrijf Rotterdam heeft een intentieovereenkomst gesloten met het Noorse Horisont Energi voor de import van blauwe ammoniak.
In de overeenkomst is afgesproken dat Horizont Energi en het Havenbedrijf de mogelijkheden onderzoeken voor het verschepen van blauwe ammoniak van Noord-Noorwegen naar Rotterdam. Deze blauwe ammoniak wordt gemaakt uit aardgas waarbij de vrijkomende CO2 wordt afgevangen en opgeslagen. Vanuit de haven van Rotterdam kan het worden getransporteerd naar afnemers in Noordwest-Europa.
De definitieve investeringsbeslissing voor de productie van blauwe ammoniak bij het Barents Blue project wordt eind 2022 verwacht. Blauwe ammoniak kan dan vanaf 2025 naar Rotterdam worden verscheept. Barents Blue moet een productiecapaciteit krijgen van 3.000 ton ammoniak per dag, oftewel 1 miljoen ton per jaar.
Honderd miljoen ton
Ammoniak (NH3) is behalve een essentiële grondstof voor de productie van kunstmest en voor de chemie, ook een zeer efficiënte waterstofdrager. Dit maakt CO2-neutrale ammoniak een van de meest veelbelovende brandstoffen om de scheepvaart CO2-neutraal te maken.
De haven van Rotterdam is een energie-hub voor West-Europa. Ongeveer dertien procent van de Europese energievraag komt nu via Rotterdam de Europese Unie binnen. De haven heeft de ambitie om in 2050 CO2-neutraal te zijn terwijl het tegelijkertijd zijn centrale rol in het Europese energiesysteem houdt. Het Havenbedrijf verwacht dat in 2050 de vraag naar waterstof in Rotterdam ongeveer twintig miljoen ton groot is. Dat staat gelijk aan honderd miljoen ton ammoniak.
De landbouwsector gebruikt ammoniak al grootschalig als kunstmest. Waar de kunstmestfabrikanten nu nog grijze waterstof inzetten, kunnen ze dit vervangen door een groene variant. De anorganische verbinding is bovendien een zeer handige, vloeibare energiedrager die gemakkelijk is te transporteren. De maritieme sector lijkt vaart te willen maken met groene ammoniak als brandstof. Daar kan ook de industrie van profiteren.
Waterstof komt in veel onderzoeken naar voren als energievorm voor langetermijnopslag. Waar elektriciteit moeilijk is op te slaan, is gasopslag een stuk eenvoudiger. Toch kent ook waterstof de nodige uitdagingen. Het gasmolecuul is veel kleiner en heeft een lagere energiedichtheid dan aardgas. Om met aardgas vergelijkbare energiewaarden te krijgen, moet er veel gas worden aangeleverd. En om het economisch op te slaan is compressie nodig of koeling naar zeer lage temperaturen (-275 graden Celsius), waarbij het gas vloeibaar wordt. Toch lijkt er een redelijk eenvoudige oplossing: bindt drie waterstofmoleculen aan stikstof en er ontstaat ammoniak. Deze anorganische verbinding blijft vloeibaar bij iets verhoogde druk of temperaturen van rond de -33 graden Celsius.
Nabehandeling
Fokko Mulder, hoogleraar aan de TU Delft, breekt al langer een lans voor ammoniak als energiedrager. Dat zijn missiewerk nu meer aansluiting krijgt, heeft volgens hem zelf vooral met ontwikkelingen in de scheepvaart te maken. ‘De International Maritime Organization schudde de scheepvaart op door beperkingen te stellen aan het zwavelgehalte van zware stookolie. Een van onze studenten onderzocht al eerder of ammoniak als schoon alternatief kan worden ingezet op de zeevaart. Schepen transporteren nu al ammoniak de wereld over dat als kunstmest wordt ingezet in de agrarische sector. Waarom dan niet ammoniak inzetten als brandstof? Je zou het direct kunnen verbranden, eerst kraken en alleen het waterstof gebruiken of de ammoniak via een brandstofcel laten oxideren waarbij stroom ontstaat.’
Inmiddels zijn al meerdere scheepbouwers en vlooteigenaren op het idee gesprongen. Zo werkt het Finse Wärtsila samen met Eidesvik Offshore aan het zogenaamde Viking Energy Project. Met als doel een schip te laten varen op brandstofcellen met ammoniak als voeding. Tegelijkertijd experimenteren de Finnen ook al met directe verbranding van ammoniak. Met name dat laatste heeft wel wat voeten in de aarde omdat bij verbranding ook stikstofoxiden (NOx) kunnen ontstaan, wat natuurlijk zeer ongewenst is vanwege schadelijkheid voor mens en milieu. Toch denkt Wärtsila dat de uitstoot van NOx kan worden voorkomen door nabehandeling van de rookgassen of optimalisatie van het verbrandingsproces.
Fokko Mulder (TU Delft): ‘Ook voor ammoniak geldt dat het een onderdeel moet zijn van een nieuw energiesysteem.’
Energiezuiniger
Er zitten dus ook nadelen aan ammoniak. Mulder: ‘Vergeet ook niet dat ammoniak giftig is. Je moet wel voorzorgsmaatregelen nemen om emissies of contact met de vloeistof te voorkomen. Maar dat is met waterstofgas onder cryogene condities niet veel anders. Toch wegen de nadelen in mijn ogen niet op tot de voordelen. Een van de grote pluspunten is dat er al veel ervaring is met ammoniakproductie via de kunstmestindustrie. Bedrijven als Yara en OCI produceren al jarenlang ammoniak door waterstof via het Haber-Bosch proces te laten reageren met stikstof. De hiervoor benodigde waterstof onttrekt men nu nog aan aardgas. Vervang je dat echter door groene waterstof, dan ontstaat ineens een veel duurzamere variant.’
Het stoomreforming-proces en de water-shift-reactie die de koolstoffen uit het gasmengsel verwijdert, zijn zeer energie-intensief. ‘Je vervangt dus niet alleen een fossiele bron voor een duurzame, maar verwijdert ook een energie-intensieve processtap. Het Haber-Bosch proces daarentegen heeft al een efficiency van rond de negentig procent. Overigens zijn er ook onderzoeken gaande om ammoniak direct op elektrochemische wijze te maken. Eenvoudig gezegd voldoet het om stikstof toe te voegen aan de elektrode die waterstof produceert. Maar dergelijke technologie staat nog wel in de kinderschoenen.’
Seizoensopslag
Vergroening van de kunstmestindustrie kan dus de weg vrijmaken voor andere toepassingen van ammoniak. Mulder: ‘De kunstmestsector vergroenen zet op zich al zoden aan de dijk, aangezien de sector goed is voor 1,5 procent van het wereldwijde energieverbruik. Maar de wereldwijde groei van duurzame energiebronnen als wind- en zonne-energie overstijgt die energievraag ruim. Zoals bekend hebben die bronnen weer als nadeel dat ze intermitterend zijn. Grof gezegd produceren de bronnen tweederde van de energie in een derde van de tijd. De onbalans tussen energieproductie en -consumptie maakt een vorm van opslag noodzakelijk.’
Op de korte termijn kunnen batterijen of vraagsturing nog een oplossing bieden, maar met name seizoensopslag is nog een uitdaging. ‘De meeste duurzame energie is nu eenmaal beschikbaar in de zomer, terwijl de energievraag in de winter het hoogst is. Daar is ammoniak een zeer goede kandidaat voor. Hoewel Gasunie nu onderzoekt of ze waterstofgas in ondergrondse zoutcavernes kan opslaan, is de energiedichtheid van die opslag niet heel groot. Stel dat een zoutcaverne vijfhonderdduizend kuub waterstof onder druk kan opslaan, dan heeft de ammoniakproductie van Yara Sluiskil die voorraad in drie dagen opgemaakt. Ammoniak daarentegen kan je in dezelfde soort omvang opslagtanks bewaren als aardolie. Een opslagtank van zeg honderdduizend ton ammoniak vertegenwoordigt een vermogen van twee derde terawattuur. Daarmee kan je veel eenvoudiger strategische energievoorraden aanleggen. En de Vopaks van deze wereld kunnen dit soort parken op dezelfde manier beheren als ze nu al doen.’
Bovendien kan je ammoniak vanuit alle delen van de wereld importeren. Mulder: ‘Daarmee wordt het interessanter om zonne-energie van landen dichter bij de evenaar te importeren via schepen. In de VS ligt al een vierduizend kilometer lange ammoniakleiding, dus ook binnenlands transport is geen probleem.’
Businesscase
Natuurlijk kleven aan ammoniakproductie dezelfde nadelen als aan de productie van waterstof. Groene ammoniak moet concurreren met grijze ammoniak die nog altijd veel goedkoper is. Bovendien kunnen de elektrolyzers alleen maar groene waterstof maken bij overschotten aan groene energie. Dat betekent in de praktijk dat ze maar tweeduizend uur per jaar aan kunnen staan. Dat maakt de businesscase niet heel aantrekkelijk. Naast het feit dat niet iedere elektrolyzer zomaar aan en uit kan worden gezet.
Mulder: ‘Ook voor ammoniak geldt dat het een onderdeel moet zijn van een nieuw energiesysteem. Dat heeft baat bij een sterk verknoopt elektriciteitsnetwerk dat zowel de zonne-energie uit zuidelijke landen als windenergie uit het noorden met elkaar verknoopt.’
tekst gaat verder onder de afbeelding
(c) Yara
De elektriciteitsprijs moet gedurende een aanzienlijk deel van de tijd fors omlaag om elektrolyse aantrekkelijk te maken. Daarnaast moet de capex van elektrolyzers omlaag. Voor een deel kan dat door fundamenteel onderzoek, maar ook schaalvergroting kan bijdragen aan kostenverlaging. ‘Tegelijkertijd moeten we ook de businessmodellen onder de loep nemen. We zijn namelijk in de energiewereld gewend aan relatief lage investeringen in assets terwijl de operationele kosten die ruimschoots overschrijden. Nu gaan we naar hogere investeringen aan de voorkant, terwijl de zon en wind gratis zijn. De total cost of ownership is op den duur dan ook lager. Maar dat neemt niet weg dat er nog wel forse investeringen nodig zijn.’
Elektrificatie
Dat de procesindustrie onderdeel wordt van de keten, is energetisch een logische stap. Mulder: ‘Veel processen zijn min of meer redoxprocessen. Die reductieprocessen kunnen ook prima met waterstof plaatsvinden. De staalindustrie experimenteert al met de productie van sponsijzer via directe reductie. Ook de cementindustrie zou Portland-cement met hitte uit groene waterstof kunnen produceren. Bij de reactie komt bovendien zeer zuiver CO2 vrij, dat de koolstofchemie prima kan gebruiken als grondstof.
Het goede nieuws is dat waterstof veel fossiele grondstof of brandstof kan vervangen voor de meest energie-intensieve en CO2-producerende processen. Zoals het maken van staal, beton en ammoniak. Je moet dat dan wel betaalbaar krijgen door alleen goedkope elektriciteit hiervoor te gebruiken. Dat is die elektriciteit die de zonne- en windparken produceren in circa een derde van de tijd. Onderwijl moeten de assets wel rendabel blijven voor de elektriciteitsproducent, ook bij lagere prijzen. Om die balans te houden, moet de uitbouw van duurzame opwekcapaciteit hand in hand gaan met de industriële transitie naar elektrische en elektrochemische processen. Als dat lukt, profiteren zowel de industrie als de energiebedrijven van de toenemende schaalgrootte.’
Wereld omarmt groene ammoniak
Inmiddels heeft de energiebranche de ammoniakindustrie gevonden. De Europese Unie legt zelfs de groene loper uit voor initiatieven op dit vlak. Die uitnodiging is inmiddels opgepakt. Zo kondigden Yara, Statkraft en Aker een samenwerkingsovereenkomst aan waarbij de partijen de ammoniakfabriek in het Noorse Porsgrunn willen elektrificeren en voeden met groene elektriciteit. De partijen willen zelfs al verder gaan en onderzoeken ook de mogelijkheid voor de bouw van een nieuwe groene ammoniakfabriek. De Noren rekenden al uit dat alleen voor verduurzaming van de scheepvaart vijfhonderd tot zeshonderd miljoen ton ammoniak nodig is. Dat is vier keer meer dan nu wereldwijd wordt geproduceerd.Dichter bij huis, wordt ook de fabriek van Yara in Sluiskil vergroend. Het bedrijf ging daarvoor een samenwerking aan met het Deense Ørsted. Een honderd megawatt elektrolyzer, gevoed door offshore windenergie van Ørsted, kan dan jaarlijks ongeveer 75.000 ton groene ammoniak produceren. Dat is circa tien procent van de capaciteit van de grootste van de ammoniakfabrieken in Sluiskil.
Denemarken
Denemarken heeft in de tussentijd ook zelf plannen om toe te treden tot de groene ammoniak business. Investeringsmaatschappij Copenhagen Infrastructure Partners (CIP) wil een groot deel van de offshore windenergie van de Deense westkust inzetten voor de productie van ammoniak. Als de bouw van de één gigawatt elektrolyzer daadwerkelijk doorgaat, kan het project wel eens een van de grootste van Europa worden. Gezien de partners in het project (Arla, Danish Crown en DLG) wordt de ammoniak vooral ingezet in de landbouw en veeteelt, maar ook zeevlooteigenaren A.P. Moller – Maersk en DFDS zijn aangesloten.
Saudi-Arabië
Wat betreft de grootste ammoniakfabriek gaan de Denen de competitie aan met Saudi-Arabië. In het noordwesten van het land moet een ammoniakfabriek verrijzen die jaarlijks 1,2 miljard ton groene ammoniak produceert. Air Products, Thyssenkrupp en Haldor Topsoe hebben al een overeenkomst getekend met investeerder Acwa Power en projectontwikkelaar Neom. De partijen schatten de totale investering op zo’n vijf miljard dollar.
Daarvoor bouwt Thyssenkrupp vier gigawatt elektrolysecapaciteit voor de dagelijkse productie van 650 ton waterstof. Air Products zet zijn luchtscheidingstechniek in voor de productie van de benodigde stikstof. De technologie van Haldor Topsoe produceert vervolgens de ammoniak.
Yara heeft ammoniakfabriek Reforming-D in Sluiskil uit bedrijf genomen voor grootschalig onderhoud. Turnaround manager Maarten Van De Ginste bereidde de stop met zijn team gedegen voor. ‘We willen in de eerste plaats een veilige stop zonder ongevallen, en in dit geval een stop zonder coronauitbraak.’
Operators van Reforming D zetten donderdag 22 oktober de stopmanoeuvres in gang om hun ammoniakfabriek uit bedrijf te nemen. Na zes jaar non-stop produceren, was het tijd voor een grote onderhoudsstop. De fabriek van Yara in Sluiskil is in de dagen erna gespoeld en veilig gezet om de maandag erop met de turnaround te kunnen beginnen.
Omdat de fabriek zes jaar lang niet uit bedrijf is geweest, is er een uitgebreid inspectiepakket. ‘We verwachten diverse klussen te moeten aanpakken die we van tevoren niet hebben ingepland’, vertelt turnaround manager Maarten Van De Ginste. ‘Dat is bij elke stop natuurlijk wel zo, maar nu nog net iets meer omdat de fabriek zo lang door kon produceren. We hebben daardoor weinig informatie. Maar ook dit hebben we voorbereid door extra materiaal in te kopen.’
Record
Naast de wettelijke inspecties pakt Yara complexe onderhoudsklussen aan. Zo worden onder andere compressoren en turbines onderhouden. ‘Die zijn ook al die jaren, meer dan vijftigduizend uur, onafgebroken in bedrijf geweest. En dat is echt indrukwekkend. Reforming D heeft met zijn zes jaar non-stop produceren een wereldrecord behaald. Niet alleen binnen Yara, maar ook binnen de ammoniakindustrie wereldwijd. Het vorige record van deze fabriek staat op drieënhalf jaar productie zonder stop, ook al een record.’
Het doel is natuurlijk om deze prestatie te evenaren, maar dat is niet gemakkelijk, stelt Van De Ginste. ‘Vaak is er toch iets kleins waardoor de fabriek uit bedrijf moet worden genomen. Het vorige stopteam heeft het gewoon heel erg goed gedaan. Maar ook het design van de plant is goed, en de mensen die haar dagelijks opereren en onderhouden, hebben hun werk erg goed gedaan.’
Op de vraag of hij extra druk op zijn schouders voelt vanwege voorgaande prestaties, reageert Van De Ginste nuchter. ‘We kunnen het niet beter doen, want we zitten aan onze maximale termijn van zes jaar. En als we het even goed doen, is dat heel mooi. Maar we willen in de eerste plaats een veilige stop zonder ongevallen, en in dit geval een stop zonder Covid-uitbraak. Daarnaast gaan we voor een rustige en veilige opstart. En vervolgens pas dat de fabriek zo veilig en betrouwbaar mogelijk in bedrijf kan blijven tot de volgende stop.’
Rust uitstralen
Ook over de manier waarop hij al die doelen kan behalen, is Van De Ginste nuchter. ‘Het komt erop neer om tijdig te beginnen aan de voorbereiding en om je niet te laten opjagen, ook als de afwerking nabij is. Veiligheid is onze eerste prioriteit, maar kwaliteit de tweede. Deze moet hoog blijven. Als we daarvoor een dag extra nodig hebben, dan moeten we die tijd nemen. Controles zijn uitermate belangrijk.’
tekst gaat verder onder de afbeelding
Maarten Van De Ginste (Yara): ‘We dachten in maart misschien wel naïef dat de uitvoering zou kunnen plaatsvinden op een normale wijze.’
Zijn collega, turnaround manager Martin Walhout, had de vorige stop en ook die daarvoor van Reforming D onder zijn hoede. Van De Ginste: ‘Martin had er tijdens de vorige turnaround een groot project bij, waarvoor extra tijd was ingepland. Onder andere daardoor konden ze de zaken dubbel controleren en dat heeft geloond. Het is echt belangrijk om rust te blijven uitstralen. Alle checks zijn belangrijk en die moeten een voor een worden uitgevoerd. Daarover sluiten we geen compromissen.’
Ook dit jaar is er iets meer tijd voor de turnaround ingepland. ‘Normaal gesproken duurt de stop van Reforming D drie tot vier weken. Maar omdat we een aantal uitgebreide projecten uitvoeren, hebben we meer tijd nodig. Het langste project van de stop duurt vijf weken.’
Complex
Een van de grotere klussen tijdens deze turnaround is het inspecteren van een absorptietoren. Daarvoor heeft Yara een steiger laten bouwen van 74 meter hoog, vertelt Van De Ginste. ‘Vroeger zou er gewoon een steiger zijn neergezet, maar nu berekenen we of de toren de extra krachten van de wind op de steiger kan opnemen. We voorzagen daar problemen mee en hebben er een andere oplossing voor gezocht. Een brede, zelfdragende steiger neemt veel ruimte in, dus dat is niet werkbaar voor andere deelprojecten. Daarom hebben we nu een slanke steiger gebouwd en de toren getuid met staalkabels. Met deze tuien kunnen we de extra windbelasting opvangen.’
Het werk aan de toren is verder niet zo spannend. Alle isolatie moet eraf, hij moet worden gezandstraald en vervolgens geïnspecteerd, onder andere met wanddiktemetingen. Daarna volgt schilderwerk voor de komende twintig jaar. Van De Ginste: ‘Soms moet je vooraf iets complex doen, om iets simpels te kunnen uitvoeren. We hebben de steiger ook helemaal met folie ingepakt om de meest ideale werkcondities te creëren. Want op het moment dat de absorptietoren is gezandstraald, blijft er naakt staal over, wat snel zou roesten.’
45 miljoen
Naast inspecties en onderhoud investeert Yara tijdens de turnaround, die ruim 45 miljoen euro kost, in projecten om de veiligheid, betrouwbaarheid en energie-efficiency verder te verbeteren. ‘De fabriek is gebouwd in 1984 en ondanks haar nummer-1 status dus al behoorlijk op leeftijd’, vertelt Van De Ginste. ‘Ze heeft in de loop van de jaren al veel veranderingen ondergaan, waaronder projecten om de productie te verhogen. Tijdens deze turnaround zetten we met name in op projecten die gericht zijn op energie en het milieu.’
Zo zijn er energiebesparende projecten op de lucht- en synthesegascompressoren. ‘We vervangen de internals, waardoor die tien procent efficiënter worden. Van het fornuis vervangen we warmtewisselaars. Verder vervangen we de coldbox en enkele koelbanken.’ De extra projecten leveren samen een energiebesparing op die resulteert in 23.700 ton CO2-reductie per jaar.
Aparte ingang
Bij al deze projecten staat steeds centraal dat het uitvoeren van de geplande werkzaamheden de dagelijkse bedrijfsvoering in andere afdelingen op het terrein niet mogen ontregelen of in gevaar brengen. De onderhoudsstop vindt dan ook plaats op een afgebakend terrein. De medewerkers in de controlekamers worden zoveel mogelijk geïsoleerd van de mensen die in de onderhoudsstop zelf bezig zijn.
Yara heeft een aparte ingang voor de onderhoudsstop gecreëerd, met een zogenoemde ‘onboarding tent’. Daar wordt iedereen die in de onderhoudsstop werkt, gecheckt op gezondheidsklachten. Er zijn ook temperatuurmeetstraten waar medewerkers en contractors doorheen gaan voor ze het terrein kunnen betreden. Ook zijn er coronatesten beschikbaar en heeft Yara afspraken gemaakt met laboratoria om snel een testuitslag te hebben.
Naïef
Toen in maart de coronacrisis begon, was het turnaround-team eerst nog vooral bezorgd over de levering van materialen. ‘We dachten indertijd misschien wel naïef dat de uitvoering zou kunnen plaatsvinden op een normale wijze’, vertelt Van De Ginste. ‘Iets later bleek dat zeker niet het geval te zijn en hebben we diverse scenario’s overwogen. Doen we de stop? Kunnen we hem verplaatsen? Op welke manier doen we de stop? We kregen informatie van ons moederbedrijf in Noorwegen over andere stops binnen Yara, en van andere chemiebedrijven. En we gingen op bezoek bij collega-chemiebedrijven in de buurt, die op dat moment een turnaround hadden.’
tekst gaat verder onder de afbeelding
Maarten Van De Ginste (Yara): ‘Alle checks zijn belangrijk en die moeten een voor een worden uitgevoerd. Daarover sluiten we geen compromissen.’
Het concept van de temperatuurmeetstraat heeft Yara overgenomen van een collega in de sector. ‘We hebben daarnaast geleerd om met verschillende tijd
slots te werken voor elke contractor, zodat mensen elkaar niet allemaal tegenkomen. Je kunt de ruimtes dan ook efficiënt benutten en tussendoor goed schoonmaken.’ Van De Ginste legt uit dat de kastjes in de kleedruimtes allemaal naast elkaar zijn geplaatst, maar verschillende kleuren hebben gekregen. ‘Door alleen teams van een bepaalde kleur op hetzelfde moment te laten binnenkomen, kun je de afstand op die manier mooi garanderen. En zo creëer je ‘bubbels’ die geïsoleerd van elkaar zijn. In geval van een besmetting kun je dan ook gericht in die specifieke bubbel de nodige maatregelen nemen.’
Voor de contractors is het ook goed om in een gelijkaardige situatie terecht te komen, stelt Van De Ginste. ‘Veel contractors die bij ons aan de slag zijn, hebben eerder bij andere bedrijven in een Covid-proof onderhoudsstop gewerkt. Het is voor hen belangrijk om een bepaalde uniformiteit in de aanpak te zien, dat de regels niet opeens helemaal anders zijn.’
Accepteren
De testafspraken met laboratoria zijn voortgevloeid uit Yara’s bedrijfspolicy voor het dagelijkse werk. ‘Ook dan werken de mensen in onze ploegen nauw samen. Dus als iemand verdacht is, dan wil je heel snel uitsluitsel hebben voor de andere mensen van die ploeg en een besmetting isoleren om verspreiding tegen te gaan. Dat traject hebben we doorgetrokken naar de stop.’
De situatie is nu anders dan in het voorjaar, vindt Van De Ginste. ‘In het begin van de coronacrisis was een mondkapje of gelaatscherm nog niet vanzelfsprekend, maar nu is iedereen eraan gewend geraakt. Bovendien zijn de mensen heel gemotiveerd om aan de slag te gaan. Ze beseffen dat er zonder die maatregelen geen werk is. Niemand wil een totale lockdown, niemand wil thuis zitten wachten tot hij weer aan de slag kan. Mensen beseffen dat deze maatregelen nodig zijn om het werk veilig te kunnen uitvoeren. Dat helpt zeker om de maatregelen te accepteren.’
Planning
De planning van de werkzaamheden is in ieder geval niet aangepast vanwege de extra coronamaatregelen. ‘We gaan ervan uit dat we het werk min of meer op de normale wijze kunnen uitvoeren en verwachten dat we begin december weer terug in bedrijf zijn.’
Eind 2021 of begin 2022 neemt Yara een definitieve investeringsbeslissing voor de bouw van een honderd megawatt elektrolyzer in Sluiskil. Het bedrijf ziet kansen om hiermee de CO2-footprint van de ammoniakproductie te verkleinen en wil tegelijkertijd een markt voor groene kunstmeststoffen opbouwen. Bij de beslissing of het project al dan niet doorgaat, zal co-funding een belangrijke rol spelen.
Een honderd megawatt elektrolyzer op de site van Yara in Sluiskil moet windenergie van Ørsted omzetten in groene waterstof. Daarmee kan Yara vervolgens zo’n 75.000 ton groene ammoniak per jaar produceren. Dat is ongeveer tien procent van de capaciteit van de grootste ammoniakfabriek in Sluiskil. ‘Er staan drie ammoniakfabrieken in Sluiskil, dus dan kom je uit op zo’n vier procent groene ammoniakproductie’, rekent Sammy Van Den Broeck, vice president Climate Neutrality bij Yara International, voor. ‘Dat kan klein lijken, maar groene ammoniak, afgeleid van groene waterstof, bestaat vandaag de dag niet. Er is nog geen bestaande markt voor.’
Als Yara alle groene ammoniak omzet in kunstmeststoffen, dan kan het bedrijf een half miljoen hectare in Europa voorzien van groene kunstmest, stelt Van Den Broeck. ‘En dat is dan weer niet zo klein voor een product dat vandaag nog niet bestaat. Het is voor Yara aan de marktkant een heel grote stap. Het is een eerste stap in een veel langer verhaal waarvoor nog meer puzzelstukjes op hun plaats moeten vallen.’
Aanpassingen
Ook Gijsbrecht Gunter, manager externe relaties en communicatie bij Yara, erkent dat een honderd megawatt elektrolyzer niet groot genoeg is om heel Sluiskil te vergroenen. ‘Als we verder kijken, zien we een regionaal waterstofnetwerk waar andere partijen om de hoek komen kijken. Het is met honderd megawatt niet gedaan. Je hebt uiteindelijk veel meer partijen nodig. Maar om het behapbaar te maken, zien wij het in fasen. Dit project kunnen we integreren in de bestaande site. Het is een praktisch en realistisch project, waarmee we bestaande productie kunnen vergroenen zonder dat we onze processen volledig moeten aanpassen.’
Om de site helemaal te vergroenen zou het project een factor 20 tot 25 keer groter moeten zijn. ‘Maar als je alleen al een factor tien groter zou gaan, zou je veel significantere aanpassingen nodig hebben’, legt Van Den Broeck uit. ‘De fabrieken in Sluiskil zijn gebouwd met aardgas als designparameter. De productie van waterstof uit aardgas op de site is volledig geïntegreerd met de ammoniakproductie. Energie en warmte zijn voor die twee processen operationeel in balans gebracht. Dus als je de waterstofproductie loskoppelt en vervangt door een ander proces – elektrolyse – dan breek je de energie- en warmtebalans. Het is dan niet evident om de ammoniakproductie weer één op één te gaan integreren.’
Sammy Van Den Broeck (Yara): ‘We hebben ook groene projecten in Australië en Noorwegen. Waar is de co-funding het meest forward leaning?’
Tot tien procent bijmenging van groene waterstof is dus nog relatief eenvoudig voor een bestaande ammoniakfabriek. Boven de tien procent zijn er heel grote aanpassingen nodig. ‘Wil je boven de tien procent gaan, dan heb je eerder een greenfield design nodig’, vult Gunter aan. ‘Dat is precies het unieke van dit project. Het gaat niet om een losstaande elektrolyzer in the middle of nowhere. We integreren hier een elektrolyzer met bestaande ammoniakproductie, waarbij we zowel het geproduceerde waterstof als zuurstof gebruiken in bestaande processen. Het is dus geen greenfield, maar we vergroenen de bestaande plant, die overigens de grootste in haar soort is in Europa.’
Businesscase
De technologie voor een honderd megawatt elektrolyzer zal geen probleem vormen, stelt Van Den Broeck. ‘In Glomfjord, in het noorden van Noorwegen, heeft Yara lange tijd – tussen 1953 en 1991 – groene waterstof via elektrolyse gemaakt, en daarmee groene ammoniak. Dat was met een capaciteit van rond de honderdvijftig megawatt. Tot dertig jaar geleden heeft Yara de technologie op deze schaal dus al toegepast. In die tijd was in Noorwegen zeer goedkope hydropower beschikbaar. In 1991 is de productie stopgezet omdat het economisch gunstiger was om waterstof uit aardgas te maken.’
Juist de economische kant vormt voor deze schaal van waterstofproductie een grote uitdaging. Van Den Broeck: ‘In eerste instantie is het kostenplaatje voor hernieuwbare energie een belangrijke factor, aangezien het grootste deel van de productiekosten wordt bepaald door de energiekosten. Ook moeten de kosten van elektrolyzers voldoende laag zijn om een businesscase te hebben. Kostenverbetering door schaalgrootte is dus absoluut nodig. Maar dat lukt alleen als er projecten op die schaal komen. Bovendien moeten die projecten er vervolgens voor zorgen dat zich een downstream-markt ontwikkelt, voor groene waterstof en in ons geval groene ammoniak. De drijfveer voor ons is ervoor te zorgen dat er voldoende vraag is aan de marktkant. Als we klein blijven bouwen, is er een risico dat we een veel langere aanloop gaan kennen voor zo’n markt zich opbouwt.’
Kip-ei-situatie
Bij eerdere experimenten met groene waterstof liep Yara steeds aan tegen het feit dat daarmee de prijs van eindproducten twee tot vier keer hoger werd dan bij productie met grijze waterstof. ‘En de markt kiest nog steeds vooral voor de laagste prijs’, weet Gunter. ‘Nu willen we 14,5 kiloton grijze waterstof vervangen door groene, maar daarvoor is dus vooralsnog wel overheidssteun nodig. Niet alleen de bouw van een elektrolyzer kost nog te veel, ook de productie met (groene) elektriciteit in plaats van aardgas als grondstof is duurder.’
In SDE++ heeft Planbureau voor de Leefomgeving echter geadviseerd om maximaal tweeduizend uur waterstofproductie te subsidiëren. De reden daarvoor is dat er anders zoveel elektriciteit nodig is, dat die niet groen voor handen zou zijn. In dat geval kun je beter waterstof maken uit aardgas, zoals Yara nu doet, in plaats van met grijze stroom.
Gijsbrecht Gunter (Yara): ‘Je hebt stroom nodig, of die nu grijs of groen is, om elektrolyzers verder te ontwikkelen.’
Dat klinkt logisch, maar het gevolg is dat de schaalvergroting met bijbehorende kostenverbetering voor elektrolyzers niet van de grond komt. ‘Je hebt stroom nodig, of die nu grijs of groen is, om elektrolyzers verder te ontwikkelen’, stelt Gunter. ‘Als het een op het ander gaat wachten, ontstaat er een kip-ei-situatie. Nu je niet meer dan tweeduizend uur gesubsidieerd krijgt met ook nog eens een beperkt maximum bedrag per vermeden ton CO2, wordt de ontwikkeling van een businesscase een stuk lastiger. Je krijgt dan dekking op nog geen kwart van het totale aantal bedrijfsuren van een elektrolyzer waarmee je het liefst 24/7 produceert. Daarom pleiten wij ervoor om de ontwikkeling van elektrolyzers los te zien van de ontwikkeling van de groene elektriciteitsmarkt. Laat het een niet op het ander wachten.’
Rechtstreeks linken
De Europese Commissie heeft Nederland op dit punt echter ook nog op de vingers getikt. Ze vindt dat zelfs die tweeduizend uur eigenlijk nog te hoog is. De insteek is, begin lager en loop mee met de ontwikkeling van groene energie in Nederland. De Europese Commissie kijkt dus kritisch naar de wijze waarop de Nederlandse overheid subsidie verstrekt aan projecten waarbij waterstof wordt gemaakt via elektrolyse. Van Den Broeck: ‘Het mooie van ons project is dat we twee partners bij elkaar hebben, die dit samen rechttrekken. Onze overeenkomst met Ørsted maakt dat we de elektrolyzer rechtstreeks kunnen linken aan windenergie. We kunnen dus garanderen dat deze volledig op groene winduren draait.’
tekst gaat verder onder de afbeelding
Yara Sluiskil
Nederland heeft grootse ambities op het gebied van offshore wind, stelt Van Den Broeck. ‘Die ambitie zorgt samen met de site in Sluiskil – de grootste van Europa – voor een unieke combinatie. Nederland is de ultieme kandidaat voor waterstofnetwerken. Maar publieke co-funding blijft een belangrijk element en zal zeker een rol spelen bij portfoliobeslissingen in een internationaal bedrijf als Yara. We hebben bijvoorbeeld ook groene projecten in Australië en Noorwegen. Waar is de co-funding het meest forward leaning? Co-funding speelt een belangrijke rol in waar het eerst actie wordt ondernomen.’
Zero emission
Yara heeft de afgelopen jaren overigens al fors geïnvesteerd in Sluiskil om de uitstoot van broeikasgassen te verlagen. De site realiseerde een reductie van zestig procent ten opzichte van 1990 en daarmee heeft het de doelen van het Nationale Klimaatakkoord al bereikt. De ambitie reikt echter verder. Via een roadmap tot 2030 met drie sporen wil het bedrijf een zogenoemde ‘zero emission plant’ worden.
Spoor één is vooral op de korte termijn gericht, waarbij verschillende CO2-reductieprojecten worden uitgevoerd. Denk hierbij aan het aanpassen van installaties en het opsporen van onnodig energieverlies tijdens het productieproces door data te analyseren. Gunter: ‘We hebben hiervoor een projectportfolio lopen van ongeveer 25 projecten. Het gaat dan bijvoorbeeld om elektrificatie, andere warmtewisselaars met een hoger rendement, vergroening van de elektriciteitsproductie en tweede generatie De-N2O catalyst (katalytische omzetting van lachgas (N2O) naar stikstof en water, red.). Deze projecten moeten samen voor 0,3 tot 0,4 megaton CO2-reductie zorgen voor 2025.’
Het tweede spoor focust op het opslaan van CO2 in lege gasvelden. Dit spoor kan op korte termijn 0,7 megaton CO2-reductie opleveren, maar heeft op dit moment nog een belangrijke bottleneck, stelt Gunter. ‘We vangen nu al zuiver CO2 af om vloeibaar te maken of in gasvormige fase te gebruiken voor eigen productie van bijvoorbeeld ureum-meststoffen of rechtstreekse levering aan de naastgelegen glastuinbouw. We kunnen dat prima uitbreiden. Vervolgens kunnen we het vloeibaar gemaakte CO2 per schip naar een injectiepunt vervoeren. Maar binnen het Europese systeem voor emissiehandel is dat niet toegestaan. Je mag CO2 alleen per pijpleiding naar een opslagpunt brengen. Overigens heeft de Europese Commissie inmiddels wel aangegeven dit te willen aanpassen.’
Het derde spoor, dat parallel aan het tweede loopt, is om in Sluiskil over te stappen op groen waterstof. Op dat spoor heeft het bedrijf nu een eerste stap gezet. Met dit project hoopt Yara 0,1 megaton CO2 te besparen. Het bedrijf neemt eind 2021 of uiterlijk begin 2022 een definitieve investeringsbeslissing over de bouw van de elektrolyzer. Het project kan dan in 2024/2025 operationeel zijn.
Yara Sluiskil produceert jaarlijks ruim 1,8 miljoen ton ammoniak in drie fabrieken, die de ruggengraat vormen van de site. Het zijn de grootste ammoniakfabrieken van Yara en in Europa. De fabrieken zetten waterstof – 340.000 kiloton per jaar, gemaakt uit aardgas en water – met stikstof uit de lucht om in ammoniak. De CO2 die daarbij ontstaat, wordt voor een deel gebruikt voor de productie van ureum. Ook gaat een deel naar industriële klanten, zoals de tuinbouw, bierbrouwers en frisdrankproducenten.Het bedrijf valoriseert verreweg het grootste deel van de ammoniak lokaal tot een breed scala eindproducten. Zo maakt Yara naast ureum ook salpeterzuur. Dit gaat deels naar de voedingsmiddelenindustrie, maar wordt hoofdzakelijk gebruikt voor de productie van ammoniumnitraathoudende meststoffen voor akkerbouwers. De producten worden in Europa verkocht, maar ook een aanzienlijk deel wordt verscheept, hoofdzakelijk naar Noord- en Zuid-Amerika.
Een joint-venture tussen Air Products, ACWA Power en Neom moet in 2025 leiden tot een grootschalige ammoniakfabriek in het noordwestelijke deel van Saoedi-Arabië. Het grootste project voor groene waterstof ter wereld levert 650 ton waterstof per dag en vermindert de CO2-uitstoot jaarlijks met drie miljoen ton.
Air Products ondertekent samen met ACWA Power en NEOM een overeenkomst voor de bouw van een grootschalige faciliteit voor de productie van ammoniak met behulp van groene waterstof. De installatie zal groene ammoniak voor exportdoeleinden produceren. De productie-installatie, die een investering van vijf miljard dollar vergt, wordt in gelijke aandelen eigendom van de drie partners. Het project wordt gebouwd in Neom, een nieuw model voor een duurzame maatschappij in het noordwestelijke deel van Saoedi-Arabië.
Beproefde technologie
Het joint venture project voor de bouw van de nieuwe ammoniakfabriek is het eerste partnership van Neom met internationale en nationale partners. Het project is een belangrijke pijler van de strategie, die van Neom een grote speler in de wereldwijde waterstofmarkt moeten maken. De installatie is gebaseerd op bewezen technologie. Het integreert onder meer de opwekking van meer dan vier gigawatt hernieuwbare energie afkomstig van zonne- en windenergie. De productie van 650 ton waterstof per dag afkomstig uit elektrolyse geschiedt met behulp van technologie van Thyssenkrupp. De voor de ammoniakproductie benodigde stikstof komt van een air separation unit met Air Products-technologie. En de productie van 1,2 miljoen ton groene ammoniak per jaar komt tot stand met behulp van technologie van Haldor Topsoe. Het project moet in 2025 in gebruik worden genomen.
Air Products wordt de exclusieve afnemer van de groene ammoniak. Het bedrijf is van plan die over de hele wereldwijd aan te bieden. Bijvoorbeeld voor de productie van groene waterstof voor de transportsector.
Pionier
Mohammad A. Abunayyan, CEO van ACWA Power: ‘Dit project is in overeenstemming met onze visie voor 2030 en de ambitie van onze kroonprins Mohammed bin Salman om van Neom de wereldwijde pionier op het gebied van duurzaam leven te maken. ACWA Power heeft een track record in de ontwikkeling van hernieuwbare technologie om koolstofvrije energie te leveren tegen de laagst mogelijke kosten.’
Een Europees consortium onder leiding van Wetsus bouwde een proefinstallatie om stikstof uit reststromen op te werken naar hoogwaardige kunstmest. Kennisconsortium Newbies gebruikt een elektrochemisch proces om ammoniak af te scheiden van percolaat, digestaat, urine of mest. Vervolgens slaat men het stikstof op als ammoniak, dat als basis voor kunstmest kan dienen.
Binnen het Europese kennisconsortium Newbies, wat staat voor Nitrogen Extraction from Water By an Innovative Electrochemical System, werken W&F Technologies, Wetsus, Evides Industriewater en het Catalaanse waterinstituut ICRA samen. De projectpartners bouwden een mobiele kunstmestfabriek in een zeecontainer. Deze fabriek wint vanuit verschillende afvalstromen verschillende voedingstoffen terug. De afvalstromen kunnen digestaat, menselijke urine, maar ook percolaatwater zijn. Voorbeelden van voedingsstoffen zijn ammoniak, nitraat en fosfaat.
Elektrolyse
Via een elektrolyseproces in combinatie met een membraan kan de kunstmestfabriek ammoniak strippen uit afvalwaterstromen. De positieve ammoniakionen worden naar een negatieve pool getrokken, het membraan laat selectief alleen de positieve ionen door. Het ammoniak is nog wel zeer vluchtig. De onderzoekers stabiliseren het door de ph te neutraliseren met behulp van zwavelzuur.
Kunstmest
Het consortium wil van dierlijke mest kunstmest maken. Dat vermindert het mestoverschot en vermindert de behoefte aan kunstmest geproduceerd met gebruik van fossiele energiebronnen. Het afgelopen jaar ontwikkelde en bouwde het consortium de mobiele fabriek in Nederland. De eerste testrondes op echt afvalwater zullen binnen enkele weken plaats vinden in Spanje. Daarna zal de installatie terug naar Nederland verhuizen om zijn werking bij verwerking van urine en percolaatwater te bewijzen.
