Startschot ontwerp elektrolysefabriek

In het project effent een consortium van bedrijven, universiteiten en kennisinstellingen de weg voor het ontwerp van een elektrolysefabriek van industriële omvang. Op die schaal is de gigawatt (GW) de maat der dingen. Rond 2030 zullen windparken in Nederland en de Noordzee enkele tientallen GW’s aan duurzame elektriciteit produceren. Aan de andere kant hebben huidige industriële installaties voor de productie van waterstof uit aardgas een capaciteit die vergelijkbaar is met een elektrolysefabriek van GW-grootte.

De huidige waterstofproductie bedraagt zo’n 800.000 ton per jaar, waarbij de waterstof hoofdzakelijk toepassing vindt in de productie van ammoniak en kunstmest, de raffinage sector en de chemie. Om in de toekomst Nederland van CO2-vrije waterstof te kunnen voorzien zijn meer elektrolysefabrieken van GW-grootte nodig. Hun betekenis reikt daarbij verder dan de productie van duurzame waterstof voor de industrie. Ze kunnen ook bijdragen aan een toekomstige flexibele energie-infrastructuur waarin waterstof als energiedrager fungeert. Op dit moment zijn de industriële installaties voor de elektrolyse van water – de elektrolysers – niet groter dan enkele megawatts. In een fabriek met een vermogen van een gigawatt zouden dus honderd tot duizend van zulke elektrolysers opgesteld staan. De partners in het Gigawatt Elektrolyser project gaan gezamenlijk onderzoeken wat er nodig is om in Nederland rond 2025 – 2030 zo’n elektrolyse-installatie te kunnen bouwen. De coördinatie is in handen van het Institute for Sustainable Process Technology (ISPT). Het project wordt ondersteund door TKI Energie & Industrie en partners zijn onder andere Nouryon, Shell, Yara, OCI Nitrogen, Gasunie, DOW Chemical, Ørsted, Frames, TNO, Universiteit Utrecht en Imperial College London. De coördinatie is in handen van het Institute for Sustainable Process Technology (ISPT).

Het Gigawatt Elektrolyser project gaat de technologische knelpunten in kaart brengen bij het opschalen van grote aantallen elektrolyse-cellen (zogenaamde ‘stacks’) in een geïntegreerde fabriek. Bij dit ‘numbering up’ is het van belang dat de fabriek gemakkelijk kan op- en afschalen door de variaties in de levering van elektriciteit. De fabriek zal immers veel elektriciteit van wind- of zonneparken afnemen en bij afnemende of juist toenemende wind zal de fabriek mee moeten kunnen regelen. Een ander aspect van de gigawattfabriek betreft de productie van warmte en zuurstof als mogelijk waardevolle ‘nevenproducten’ van de elektrolyse van water. Bij het technisch ontwerp van de fabriek is het van belang dat deze producten goed zijn af te voeren en te leveren, op een manier die hand in hand gaat met de operationele strategie die bij deze opschaling van belang is. TNO onderzoekt in hoeverre de huidige elektrolysers kunnen worden verbeterd en de noodzakelijk kostendaling op component niveau kan worden gerealiseerd. De ontwikkelde modellen worden gevalideerd in het Faraday laboratorium in Petten. Dit project valt binnen het Voltachem programma. Het uiteindelijke doel is tot een optimaal ontwerp te komen tegen minimale kosten. Met de huidige stand der technologie en de huidige marktprijzen zou de investering voor een GW elektrolysefabriek ongeveer een miljard euro bedragen. De partners in het Gigawatt Elektrolyser project streven er met hun ontwerp naar om dat bedrag met een factor drie à vier te kunnen reduceren. Wanneer een totale fabriek zo’n 350 miljoen euro zou kosten, is er een concurrerend alternatief voor de conventionele ‘fossiele’ waterstoftechnologie. 

Kansen maakindustrie

De verwachting is dat het project innovatie zal stimuleren op het gebied van elektrolyse-technologie, en zo kansen zal creëren voor de Nederlandse maakindustrie in de fabricage van elektrolyser-modules en -componenten. De verwachting is dat het project innovatie zal stimuleren op het gebied van elektrolyse technologie, en zo kansen zal creëren voor de Nederlandse maakindustrie in de fabricage van elektrolyser-modules en -componenten. 

www.tno.nl