Air Liquide investeert 125 miljoen euro in de bouw van een nieuwe luchtscheidingsinstallatie (ASU) in Moerdijk. Het is een nieuwe generatie ASU met een dagelijkse zuurstofproductiecapaciteit van 2.200 ton.

De ASU is in een aantal opzichten bijzonder innovatief. Zo ligt het energieverbruik tien procent lager dan bij de vorige generatie en zal de ASU worden gebruikt om het nationale elektriciteitsnet te stabiliseren, waardoor een breder gebruik van hernieuwbare energiebronnen wordt vergemakkelijkt.

Een luchtseparatie-eenheid is een industriële installatie die atmosferische (buiten)lucht scheidt in stikstof-, zuurstof- en argongas. De gassen worden vervolgens via pijpleidingen of vrachtwagens aan industriële gebruikers geleverd. De onderliggende technologie is gebaseerd op het feit dat elk van deze gassen een verschillend kookpunt heeft. De buitenlucht wordt aangezogen en eerst gefilterd en samengeperst. Vervolgens wordt de lucht – een mengsel van gassen – afgekoeld tot -173°C zodat het bijna vloeibaar wordt. Het afgekoelde gasmengsel wordt vervolgens in drie destillatiekolommen gescheiden in zuivere zuurstof, stikstof en argon.

Modulaire bouw

De bouw van ASU is momenteel in volle gang in Moerdijk en de start van de productie is gepland voor de zomer van 2022. De ASU in Moerdijk bestaat uit verschillende grote modules, waarvan de zwaarste 580 ton weegt en afmetingen heeft van 10 x 10 x 65 meter. De modules werden in de haven van Moerdijk op een ponton overgeladen met behulp van drijvende kranen. Vervolgens zijn ze met een zelfrijdende modulaire transporteur (SPMT) over het terrein vervoerd naar hun uiteindelijke bestemming, waar twee grote kranen ze op hun plaats hebben gehesen.

Strategische locatie

De locatie in Moerdijk is strategisch gekozen, zo bevestigt projectdirecteur Abel Slabbekoorn: ‘De locatie is gunstig gelegen ten opzichte van een aantal grote klanten in de industriehaven van Moerdijk. En Moerdijk ligt op een knooppunt van pijpleidingen naar Rotterdam en Antwerpen. Vanuit deze locatie kunnen we via onze pijpleidingen een groot deel van de Benelux bereiken. Wij kunnen nu ook per vrachtwagen vloeibare gassen leveren aan klanten in Nederland die momenteel vanuit België worden bevoorraad. Voor deze klanten zal dit resulteren in lagere transportkosten en dus een lagere CO2-voetafdruk voor de levering van de gassen.’

Zuurstof uit de ASU zal onder meer worden gebruikt in de chemische en glasindustrie en voor de staalproductie, terwijl de stikstof vooral zal worden gebruikt als inert veiligheidsgas in een reeks industrieën en bij de verpakking van levensmiddelen. Het gewonnen argon zal ook worden gebruikt als inert veiligheidsgas in de metaal-, automobiel-, elektronica- en levensmiddelenindustrie.

Verminderde CO2-voetafdruk

Het energieverbruik van de nieuwe ASU zal ongeveer tien procent lager liggen dan dat van ASU’s van de vorige generatie. ‘Dit hebben we bereikt door de compactere, modulaire constructie van de ASU en door verbeteringen aan luchtcompressoren, warmtewisselaars en turbines’, legt Abel uit. ‘Daardoor daalt niet alleen het specifieke energieverbruik – en dus de kosten die we onze klanten aanrekenen – maar ook de CO2-footprint. We hebben ook een stroominkoopovereenkomst van 25 megawatt gesloten, wat betekent dat de ASU’s worden voorzien van groene stroom uit windmolenparken in de Noordzee. Op termijn zal de ASU volledig op hernieuwbare energie draaien.’

Hernieuwbare energie

Een bekend probleem met duurzame energiebronnen, zoals zon en wind, is dat de stroom die ze leveren sterk afhankelijk is van de lokale weersomstandigheden. Toch moeten vraag en aanbod op het nationale net altijd perfect in balans zijn. Een systeem dat tijdelijk energie kan opslaan en deze energie vervolgens kan gebruiken wanneer de vraag weer toeneemt, is dan ook een belangrijke drijfveer voor een breder gebruik van hernieuwbare energie.

Daarom ontwikkelde Air Liquide het Alive-systeem dat voor het eerst in Moerdijk wordt gebruikt. De installatie maakt gebruik van cryogene vloeibare lucht voor tijdelijke energieopslag. Hierdoor kan het energieverbruik gedurende een periode worden verlaagd, zonder dat de productie daalt. Dit helpt het net te stabiliseren, terwijl de voorzieningszekerheid toch gewaarborgd blijft.

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.