Drie partners bundelen hun krachten voor het afvangen en hergebruiken van CO2 in Wallonië. Zij gaan CO2 uit een nieuw type kalkoven combineren met groene waterstof om er methaan van te maken. Daarbij maken ze gebruik van micro-organismen.

De drie partners – Carmeuse, Engie en John Cockerill – integreren reeds beschikbare maar ook nieuwe technologieën. Carmeuse is verantwoordelijk voor de bouw, de ingebruikname en de exploitatie van de innovatieve kalkoven. Het nieuwe eraan is dat deze een geconcentreerde CO₂-stroom mogelijk maakt. De stroom omvat zowel de CO2 uit de stookovens als de CO₂ die vrijkomt bij de omzetting van kalksteen in kalk, uit het proces dus.

John Cockerill is verantwoordelijk voor het ontwerp, de engineering en het in bedrijf nemen van de elektrolyse-installatie. Deze krijgt een capaciteit van 75 megawatt en wordt gebouwd op een site van Engie in de regio van Charleroi. Engie op haar beurt is verantwoordelijk voor de bouw en exploitatie van de elektrolyse-eenheid. En via dochter Storengy ook voor de bouw en de exploitatie van het methanatie-proces.

Archaea

De technologie voor dit laatste proces is van Electrochaea. Dit bedrijf gebruikt micro-organismen, archaea, om kooldioxide samen met waterstof om te zetten in methaan. Electrochaea heeft al meerdere pilots gedaan en er draaien al demofabrieken op industriële schaal, in de Verenigde Staten, Zwitserland en Denemarken.

Volgens de initiatiefnemers kan het project resulteren in een reductie van meer dan 900.000 ton CO₂-uitstoot gedurende de eerste tien jaar. De totale investeringskosten voor het project schatten ze in op meer dan 150 miljoen euro. Als de uitvoering van het project in 2022 van start kan gaan, kunnen de installaties in 2025 operationeel zijn.

Gasunie Deutschland wil met Tennet en  Thyssens wil een  honderd megawatt groene waterstoffabriek bouwen. De fabriek zal bij oplevering, in fasen vanaf 2022, de grootste power-to-gas-installatie in Duitsland zijn.

De installatie komt in de buurt van een transformatorstation van Tennet in het noorden van Duitsland (Nedersaksen). Daar komt stroom van windmolens op zee aan en wordt het verder verdeeld. Op momenten dat er meer windstroom is dan gebruikers nodig hebben, kan de stroom in waterstof worden omgezet. In de vorm van waterstof zijn er dan weer tal van duurzame toepassingen, en kan het bovendien relatief makkelijk worden opgeslagen.

Door via power-to-gas de tijdelijke energie-overschotten van windmolens op te slaan in waterstofvorm krijgt Tennet de beschikking over een belangrijk middel om de flexibiliteit in zijn stroomtransport-systeem te vergroten. Voor beheerders van stroomnetten is het door het steeds toenemende aandeel van weersafhankelijke stroomproductie uit wind en zon een steeds grotere uitdaging om de netten in balans te houden. Omzetting in waterstof biedt dan uitkomst. De groene energie van zee kan dan in gasvorm ingezet worden in de industrie in het Ruhrgebied, in de mobiliteit, of tijdelijk ondergronds worden opgeslagen.

Het doel van de drie partners is om vanaf 2022 stapsgewijs groene stroom om te zetten in het groene gas en zodoende ervaring op te doen met power-to-gas op industriële schaal. Het project draagt de naam ‘Element 1’, dit omdat waterstof het eerste element in het scheikundige systeem is.

Energietransitie

Ook in Nederland is Gasunie met tal van waterstofinitiatieven bezig. Onder de naam North Sea Wind Power Hub kijkt Gasunie samen met Tennet, het Deense Energinet.dk en de Rotterdamse Haven naar grootschalige omzetting van windenergie. Hierbij wordt gedacht aan eilanden in de Noordzee (‘power link islands’) waar groene stroom van de uitgestrekte windparken op zee samenkomt en niet alleen via kabels naar land wordt gebracht maar op termijn ook in de vorm van waterstofgas.

Gasunie heeft in het kader van het klimaatakkoord plannen ingebracht om een landelijk basistransportnet voor waterstof te creëren, grotendeels gebaseerd op hergebruik van het bestaande gastransportnetwerk. Daarmee kunnen de grote industriële centra in Nederland met elkaar worden verbonden. Industrieën gebruiken nu al waterstof, maar zullen voor de verduurzaming van hun hogetemperatuur-processen in de toekomst veel groene waterstof nodig hebben. Ook als schone brandstof voor auto’s, vrachtwagens en bussen is waterstof interessant. In Zeeuws-Vlaanderen is Gasunie Waterstof Services al gestart met een waterstofleiding, gebruikmakend van een bestaande aardgasleiding. In Noord-Nederland is dochter Energystock volop aan de slag met HyStock, waar zonne-energie wordt omgezet in ‘groene’ (duurzame ) waterstof die als duurzame brandstof voor bijvoorbeeld auto’s kan dienen. Ook zijn er vergevorderde plannen voor een power-to-gasinstallatie (‘elektrolyser’) in Noord-Nederland.

Gasunie New Energy heeft bij Zuidwending het officiële startsein gegeven voor de bouw van een elektrolyser. Deze gaat zonne-energie gebruiken om water te splitsen in waterstof en zuurstof. Waterstof is een energiedrager die – in tegenstelling tot elektriciteit – in grote hoeveelheden goed kan worden opgeslagen.

Het project HyStock is een belangrijke stap in de opschaling van power-to-gas-technologie. Met het demonstratieproject willen Gasunie-dochters EnergyStock en Gasunie New Energy ervaring opdoen met de omzetting van duurzaam opgewekte elektriciteit naar waterstof. Op de aarden wallen en de parkeerplaatsen rondom de bestaande installatie voor gasopslag worden zo’n twaalfduizend zonnepanelen geïnstalleerd met een gezamenlijk vermogen van 2,4 megawatt. Hiervan is 1,4 megawatt bestemd voor de verduurzaming van de eigen energievoorziening van de bestaande installatie. Eén megawatt zal worden gebruikt om ervaring op te doen met de omzetting van groene stroom in groene waterstof.

Daarvoor zullen drie zeecontainers op de bestaande installatie worden geplaatst. Eén container bevat een elektrolyser waarmee water wordt gesplitst in waterstof en zuurstof. De tweede bevat de benodigde elektronica en de derde een kleine compressor die de opslagcilinders vult met waterstof. Met deze zogenoemde tube trailers kan het waterstof worden vervoerd naar afnemers in bijvoorbeeld de mobiliteit en industrie.

Zuidwending

De locatie Zuidwending is volgens de initiatiefnemers ideaal omdat het de mogelijkheid biedt om in de toekomst waterstof grootschalig op te slaan in de speciaal voor gasopslag geschikt gemaakte zoutcavernes. De aardgasbuffer zou op termijn kunnen doorgroeien naar een energiehub. Zover is het nu nog niet, maar de pilot gaat na de zomer wel proefdraaien.

Klik hier voor meer informatie over het HyStock pilotproject.

Het Havenbedrijf Rotterdam sluit zich als vijfde partner aan bij TenneT TSO (Nederland), Energinet (Denemarken), TenneT TSO GmbH (Duitsland) en Gasunie. De vier elektriciteits- en gasnetwerkbedrijven en het Havenbedrijf bundelen hun krachten voor de verdere studie en onderzoek naar de ontwikkeling van een grootschalig, duurzaam Europees energiesysteem op de Noordzee.

Het samenwerkingsverband is belangrijk voor de totstandkoming van een ‘North Sea Wind Power Hub’ in de periode na 2030, die een belangrijke bijdrage moet leveren aan het realiseren van de doelstellingen van het klimaatakkoord van Parijs. Om de EU-klimaatdoelstellingen te behalen, zal het offshore-windenergievermogen op de Noordzee aanzienlijk moeten worden uitgebreid. Allard Castelein, CEO Havenbedrijf Rotterdam: ‘De industrie heeft groene stroom en waterstof nodig wil ze aan de klimaatdoelstellingen van Parijs kunnen voldoen. Het concept van een North Sea Wind Power Hub is een aansprekend vergezicht in de ontwikkeling van een grootschalig, duurzaam energiesysteem op de Noordzee. We moeten nu vaart maken met grootschalige windenergie op zee en zorgen dat dit goed verankerd wordt in de plannen van de verschillende landen rond de Noordzee.’

‘Power Link Islands

Centraal in de visie van het consortium staat de aanleg van één of meerdere zogeheten ‘Power Link Islands’ of hubs met verbindingen naar en tussen de Noordzee-landen. Deze kunstmatige eilanden of hubs moeten op de Noordzee worden gerealiseerd op een locatie met optimale windomstandigheden. Voor offshore-windlocaties ver op zee leidt een gecoördineerde internationale aanpak met een eiland-oplossing tot dertig procent kostenbesparing ten opzichte van het ‘business as usual’ aansluitmodel met HVDC converterplatforms op individuele onderstellen.
Er kan een groot aantal windturbines of offshore-windparken worden aangesloten op een Power Link Island. Vanaf het eiland kan de windenergie verder worden gedistribueerd en getransporteerd via gelijkstroomverbindingen naar de Noordzee-landen (Nederland, België, het Verenigd Koninkrijk, Noorwegen, Duitsland en Denemarken).

Power-to-gas

Bovendien kan de  windstroom op een Power Link Island worden omgezet naar duurzame waterstof voor grootschalig transport naar land, opslag of buffering. Op dit moment wordt waterstof nog gemaakt van aardgas met CO2 als bijproduct. Het combineren van de sterke punten van stroom- en gassystemen kan ook een impuls geven aan de opkomst van waterstof als duurzame oplossing in tal van toepassingen in de industrie, de gebouwde omgeving en de transportsector.
Power-to-gas zal naar verwachting een belangrijke rol spelen in de verdere analyses van het North Sea Wind Power Hub-systeem. De windstroom zou dicht bij de bron kunnen worden omgezet in gasvorm en mogelijk via bestaande offshore-gasinfrastructuur aan land worden gebracht.

Gasunie-dochters EnergyStock en New Energy willen bij Aardgasbuffer Zuidwending met zo’n vijfduizend zonnepanelen duurzame elektriciteit omzetten in waterstof. Hiervoor starten zij een pilotproject onder de naam HyStock dat tot doel heeft om een power-to-gas installatie te bouwen; de eerste in Nederland met een capaciteit van één Megawatt of meer.

De locatie is ideaal omdat het de mogelijkheid biedt om in de toekomst waterstof grootschalig op te slaan in de speciaal voor gasopslag gemaakte zoutcavernes. Hiermee willen de Gasunie-dochters de markt voor groene waterstof verder ontwikkelen. De definitieve besluitvorming over de power-to-gas installatie valt deze zomer.

Waterstof als energiedrager

EnergyStock en Gasunie New Energy voorzien voor de aardgasbuffer bij Zuidwending (provincie Groningen) een grote rol in een duurzame energievoorziening. Henk Abbing, directeur EnergyStock: ‘Duurzame elektriciteit is moeilijk op te slaan in grote hoeveelheden. Er is nog geen betaalbare accu uitgevonden die dat op grote schaal betrouwbaar kan. Met waterstof kan dat wel. In de vorm van waterstof kun je duurzame energie bewaren. Het is samen met zuurstof het hoofdbestanddeel van water. Met behulp van duurzame stroom kun je ze eenvoudig scheiden.’

Gasunie New Energy ziet de omzetting van power-to-gas als een veelbelovende technologie waarin gasinfrastructuur een verbindende rol kan spelen. Groene waterstof wordt in de toekomst een belangrijke schone brandstof in een duurzame energievoorziening. Waterstof kan worden ingezet voor onder meer mobiliteit/vervoer, industrie en elektriciteitslevering. EnergyStock en Gasunie New Energy willen met het plan ertoe bijdragen dat de markt voor groene waterstof verder tot ontwikkeling komt.

Van energiemanagement naar energietransitie

EnergyStock voert, als eigenaar van de aardgasbuffer, een energiemanagementprogramma uit waarmee ze haar energiegebruik wil verminderen en vergroenen. Een van de maatregelen is het plaatsen van zonnepanelen op haar terrein. ‘Daarbij ontstond het idee om een deel van de overgebleven ruimte te gebruiken voor een power-to-gas installatie. Er zijn in Nederland nu nog maar weinig initiatieven waarbij groene stroom wordt omgezet in waterstof. Nederland loopt hierin achter op bijvoorbeeld Duitsland waar ze verder zijn met wind en zon. Ook in Nederland begint het aandeel hernieuwbare energie toe te nemen. We willen ervaring opdoen over het potentieel en de technologische uitdagingen en de mogelijkheden voor het opschalen in de toekomst.

Noord-Nederland heeft de ambitie om een waterstofeconomie te worden. We hebben windparken op zee, zonne-energie op land, we zijn straks aangesloten op duurzame elektriciteit uit Scandinavië en Duitsland. EnergyStock heeft opslagruimte, we zijn aangesloten op het hoogspanningelektriciteitsnet en hoofdgastransportnet, we hebben kennis van opslag en willen onze verantwoordelijkheid nemen om een goede bijdrage te leveren aan de energietransitie. Samen met Gasunie New Energy willen we ervoor zorgen dat alle kostbare duurzame energie gebruikt wordt en er geen duurzame energie verloren gaat.’

Power-to-gas installatie

De zonnepanelen worden geplaatst op de aarden wallen rondom de installatie. Ook worden de parkeerplaatsen van de installatie voorzien van een zonnedak. Eén megawatt van het opgewekte vermogen wordt omgezet in waterstof. Daarvoor worden drie containers binnen de hekken van de installatie geplaatst: één bevat de elektrolyse-unit, de tweede de benodigde elektronica en de derde een compressor die vervolgens de opslagcilinders vult met waterstof. De opslagcilinders zijn mobiel en kunnen worden vervoerd naar afnemers in de mobiliteit en industrie. De definitieve besluitvorming over de power-to-gas installatie valt deze zomer.

Zes Rotterdamse partijen gaan onderzoeken hoe duurzaam opgewekte elektriciteit, omgezet in waterstof, kan worden toegepast bij de productie van brandstoffen. TNO, Stedin Infradiensten, Smartport, Uniper, BP Refinery Rotterdam en Havenbedrijf Rotterdam gaan de technische en economische haalbaarheid van een power-to-gas fabriek in het Rotterdamse havengebied onderzoeken. Ook wordt gekeken naar de noodzakelijke aanpassing in de regelgeving.

Met name door de realisatie van windparken op de Noordzee komt de komende decennia veel ‘groene stroom’ beschikbaar die via het netwerk van Tennet onder andere op de Maasvlakte aan land komt. Door elektrolyse kun je met deze stroom watermoleculen splitsen in zuurstof en waterstof. Dat laatste is op verschillende manieren toepasbaar. Het kan worden gebruikt als transportbrandstof en het kan worden bijgemengd in het gasnetwerk. Een voordeel van waterstof is dat het makkelijker kan worden opgeslagen dan elektriciteit waardoor pieken in de productie van wind- en zonne-energie opgevangen kunnen worden. Daarnaast is waterstof toepasbaar in industriële processen zoals waar dit onderzoek zich op richt.

Waterstof voor BP raffinaderij

Voor de raffinage van olie en de productie van brandstoffen is veel energie nodig. Traditioneel wordt hiervoor fossiele energie ingezet. De partijen gaan nu onderzoeken wat ervoor nodig is om een installatie te realiseren die op commerciële schaal duurzaam opgewekte elektriciteit omzet in waterstof en deze toe te passen in het productieproces van de BP raffinaderij in Rotterdam. Toepassing van waterstof is daarmee een belangrijke stap in de verduurzaming van de productie van brandstoffen in Rotterdam. Volgens de initiatiefnemers wordt dit project uniek in zijn omvang. Bestaande power-to-gas installaties zoals de pilot unit van Stedin Infradiensten in Rozenburg hebben een fractie van de beoogde capaciteit van dit project.

Het onderzoek moet medio 2017 zijn afgerond. Dan moet duidelijk zijn wat een waterstoffabriek van deze omvang kost, welke aanpassingen in het productieproces van BP nodig zijn, wat nodig is om te zorgen dat deze manier van produceren en de regelgeving op elkaar aansluiten en hoe de business case van een dergelijk project eruit ziet. TNO kijkt specifiek naar de regulering in de keten rondom ‘groene waterstof’ als ook de synergie tussen waterstofproductie en energie uit wind op zee. Partijen zijn positief gestemd over de uitkomsten van dit onderzoek en daarmee de haalbaarheid van grootschalige toepassing van hernieuwbare waterstof in de productie van brandstoffen.

Door het gebruik van dit duurzaam geproduceerde syngas wordt een forse stap gezet in de vergroening van de chemische industrie. Daarnaast vormt de power-to-gas-technologie een oplossing voor de opslag van tijdelijke overschotten van wind- en zonnestroom.

Torrgas, Siemens, Stedin, Gasunie, A.Hak, Hanzehogeschool/EnTranCe en stichting Energy Valley hebben daartoe een intentieverklaring opgesteld.

 

Power-to-Gas is de naam van het proces waarbij met behulp van groene stroom via elektrolyse water wordt omgezet in waterstof en zuivere zuurstof. Waterstof vormt allereerst een grondstof voor de chemische industrie. Als waterstof wordt gecombineerd met CO2 wordt methaan (aardgas) geproduceerd. Dat kan worden ingevoed in het aardgasnet, maar kan ook in vloeibare (bio-LNG) of samengeperste (bio-CNG) vorm dienen als schone brandstof voor de transportsector. De duurzame waterstof kan ook dienen als CO2-vrije brandstof voor elektrische aangedreven brandstofcelvoertuigen.

De geproduceerde zuurstof wordt gebruikt in de vergassingsinstallatie van Torrgas, waar biomassa wordt vergast tot syngas, dat op zijn beurt ook een waardevolle grondstof voor de chemische industrie is.

Grootste

De installatie die in Delfzijl wordt gebouwd is niet alleen de eerste in Nederland, maar ook de grootste in zijn soort. In Duitsland zijn al veel power-to-gas initiatieven, maar van aanzienlijk kleinere omvang. Uniek in dit project is het gebruik van de zuurstof uit elektrolyse in het vergassingsproces van Torrgas. In de meeste andere Power-to-Gas projecten wordt de

duurzame zuurstof niet verder gebruikt. Omdat dit hier wel gebeurt worden noodzakelijke investeringen in een additionele air separation unit voorkomen.

Opslag duurzame stroom

Met het toenemen van het aandeel zonne- en windenergie, dat zich kenmerkt door een onvoorspelbaar aanbodpatroon, neemt de behoefte toe aan middelen om aanbod en afname van energie met elkaar in balans te brengen. Door de omzetting in waterstof en eventueel groen gas kan groene stroom opgeslagen worden in het gasnet, waarna het zijn weg vindt naar huishoudens, transport en bijvoorbeeld gasgestookte elektriciteitscentrales.

Daardoor kan Power-to-Gas op termijn een oplossing bieden voor de opslag van elektriciteit van windturbines of zonnepanelen die niet op het moment zelf door gebruikers kan worden afgenomen. De gasinfrastructuur gaat via het Power-to-Gas concept aldus fungeren als een enorm opslagmedium en helpt ervoor te zorgen dat alle energie, die met duurzame zonnepanelen en windturbines kan worden opgewekt, ook daadwerkelijk nuttig gebruikt kan worden.

 

Om de rol van energiebuffer en producent van duurzame grondstoffen voor de chemische industrie te kunnen vervullen, zal het Power-to-Gas concept uiteindelijk op grote schaal moeten worden toegepast. De P2G-installatie in Delfzijl vormt een belangrijke stap in het verkennen van dit opschalingsproces en levert Nederland en de noordelijke provincies belangrijke kennis en ervaring op omtrent de totale integratie van het Power-to-Gas concept in de industrie en nationale energievoorziening.