Openbaar waterstofnetwerk voorgesteld in Duitsland

Dit wordt een verhaal met een gemengde boodschap.
RWE  heeft aangekondigd dat het, samen met andere ondernemingen, een publiek toegankelijk waterstofnet wil aanleggen tussen Lingen en Gelsenkirchen. Een persbericht van dit project Get H2 Nukleus is te vinden op https://www.group.rwe/presse/rwe-generation/2020-03-17-get-h2-nukleus-umfangreiche-co2-einsparungen .

 En onderstaand verhaal is de vertaling van de site. Lingen ligt net over de Nederlandse grens. Het toeval wil overigens dat mijn vrouw en ik in de zomer daar de Emsradweg gefietst hebben, en die komt langs de kerncentrale in Lingen.

Men kan zijn opinies hebben over de rol van het grootkapitaal in het algemeen en RWE in het bijzonder, maar nieuws is nieuws en dat een grote onderneming als RWE heil ziet in een waterstofnet is belangrijk nieuws.

Eerst wat RWE zelf kwijt wil.

GET H2 Nucleus: aanzienlijke CO2-besparing door eerste, publiek toegankelijke, waterstofnetwerk

17 maart 2020, Lingen/Gelsenkirchen:

  • BP, Evonik, Nowega, OGE en RWE Generation ondertekenen een intentieverklaring voor de ontwikkeling van een waterstofnetwerk van Lingen tot Gelsenkirchen.
  • Met een lengte van ongeveer 130 kilometer verbindt het geplande netwerk de productie van groene H2 met industriële klanten in Nedersaksen en NRW.
  • Eerste waterstofnetwerk in een gereguleerd gebied met niet-discriminerende toegang voor derden en transparante prijzen.
  • Het doel van de industriële bedrijven is ervoor te zorgen dat het gereguleerde net en een elektrolyseapparaat tegen eind 2022 bedrijfsklaar zijn, om zo een belangrijke bijdrage te leveren aan een CO2-armere toekomst

Het eerste Duitse openbare waterstofnetwerk moet vanaf eind 2022 steeds meer groene waterstof (H2) leveren aan industriële bedrijven in Nedersaksen en NoordRijnland-Westfalen (NRW). BP, Evonik, Nowega, OGE en RWE Generation hebben nu een Memorandum van overeenstemming over de ontwikkeling van het GET H2 Nucleus-project getekend. Alle bedrijven zijn lid van het GET H2-initiatief.

Groene waterstof wordt beschouwd als de hoop voor de energieomslag. Het idee: Elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen wordt omgezet in waterstof en gebruikt als CO2-vrije energiebron gebruikt in de industrie en andere sectoren. Voor het transport van groene waterstof in Duitsland staat de uitbreiding van de bijbehorende infrastructuur centraal.

De groene waterstof wordt in Lingen, Nedersaksen, geproduceerd in een 100 MW-elektrolyse-installatie van RWE Generation die gevoed wordt met hernieuwbare energie. De grondstof wordt grotendeels via bestaande gasleidingen van de transportnetbeheerders Nowega en OGE (die zullen worden omgebouwd voor het transport van 100 procent waterstof), en via een deels nieuwe leiding van Evonik, getransporteerd naar  industriële klanten zoals raffinaderijen en chemische complexen in Lingen, Marl en Gelsenkirchen. Net als bij elektriciteits- en gasnetwerken moet het waterstofnetwerk beschikbaar zijn voor elke producent, handelaar of consumenten op niet-discriminerende basis. Op deze manier is snelle en betrouwbare Integratie van latere waterstofprojecten mogelijk.

Met de oprichting van een dergelijke infrastructuur maken de projectpartners de weg vrij voor een duurzame nationale waterstofeconomie en voor Duits technologisch leiderschap op dit gebied. Vanuit het standpunt van de projectpartners is het nu belangrijk dat beleidsmakers de nodige wettelijke kaders scheppen investeringszekerheid te bieden en om ervoor te zorgen dat alle aan de waterstofprojecten deelnemende ondernemingen de productie van groene waterstof, en de bijbehorende infrastructuur, snel kunnen uitbreiden.

Met de bevoorrading van raffinaderijen en chemieparken begint de GET H2 Nucleus op de plaats waar groene waterstof het snelst kan bijdragen aan een CO2-armere toekomst. Deze bedrijven gebruiken nu al grote hoeveelheden waterstof in hun productieprocessen. Door over te schakelen op groene waterstof, verminderen ze hun CO2-uitstoot aanzienlijk. De ontwikkeling van een waterstofinfrastructuur op basis van van de bestaande gasinfrastructuur garandeert industriële klanten precies de leveringszekerheid waarvan zij afhankelijk zijn. In de toekomst zullen de bestaande opslagfaciliteiten in cavernes langs de pijpleiding aangehaakt worden om de leveringszekerheid verder vergroten. De productie van groene waterstof en de levering aan klanten moet liefst eind 2022 beginnen, op voorwaarde dat dit economisch verantwoord is en het politieke kaders het toestaan.

Achtergrond: H2-transport en de rol ervan in de Energiewende
Waterstof wordt in Duitsland en andere Europese landen al decennia in eigen netwerken getransporteerd. Tot nu toe gaat het echter om particuliere industriële netwerken zonder toegang voor derden.
De productie van groene waterstof uit wind- en zonne-energie maakt het mogelijk om hernieuwbare energie over lange afstanden te vervoeren, over een lange periode in grote hoeveelheden op te slaan, en om ze te gebruiken in sectoren die niet meteen te elektrificeren zijn.  Daarom kunnen de productie van groene waterstof en de ontwikkeling van een waterstofinfrastructuur belangrijke stappen zijn in de richting van de klimaatdoelstellingen.

Kerncentrale Lingen

Nu het ‘maar’ in het verhaal.
Ik zie toch echt op de tekening het Kraftwerk Lingen staan.
Nu staan er in Lingen, vlak bij elkaar, twee Kraftwerke, het Kernkraftwerk Emsland, een gangbare PWR-reactor uit 1988 en Kraftwerk Emsland, een forse gascentrale. Beide kun je moeilijk groen noemen.
De tekening maakt niet duidelijk wat er precies bedoeld wordt.
Je kunt het negatief uitleggen in de zin dat de elektrolyse gewoon met stroom uit gas of uranium plaatsvindt (maar bij gas had men dan ook de gebruikelijke route kunnen volgen van steam reforming).
Je kunt het ook positief uitleggen dat het Gaskraftwerk slechts met een deel van zijn capaciteit in beeld is als er geen zon en wind is.

Hoe dan ook, het project had een veel interessantere voorganger die geen gebruik maakte van de twee Kraftwerke, maar het niet gehaald heeft (maar dat staat niet op de site van RWE).
Die voorganger heette Get H2 Lingen (maar dan zonder Nukleus). Dat verhaal is te vinden op www.get-h2.de/en/project-lingen/ . Daar staat:

GET H2 Lingen

Sectoren met groene waterstof aan elkaar koppelen

De voorloper van het GET H2 Nucleus project is GET H2 Lingen. In Emsland hebben acht GET H2 partners als eerste deelproject de ontwikkeling van een lokale waterstofinfrastructuur gepland, die de sectoren energie, industrie, transport en warmte langs de gehele waardeketen met elkaar verbindt.

Het concept verbindt een aantal elementen:

  • Elektriciteit uit hernieuwbare energie
  • Twee Power to Gas – installaties (elektrolyse) met een vermogen van 100 MW
  • Bestaande elektriciteits- en gasinfrastructuur met inbegrip van een eerste opslagfaciliteit in pijpleidingen
  • Een hoge-temperatuur-warmtepomp voor het gebruik van de afvalwarmte van elektrolyse als stadsverwarming
  • Een 60-MW gasturbine voor het opwekken van elektriciteit met 100 procent H2 (bedoeld voor als er geen zon en wind was – bg)
  • De bestaande infrastructuur voor vloeibare brandstoffen via een LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carrier) opslag- en transportsysteem
  • Waterstof tankstations van de Stadtwerke Lingen

Groene H2 moest via de H2-infrastructuur beschikbaar worden gesteld aan klanten op het gebied van verkeer en vervoer, industrie en energie. De technologie, die tot nu toe in veel kleine R&D-faciliteiten is getest, moest op industriële schaal in een holistische aanpak klaar worden gemaakt voor serieproductie.

GET H2 Lingen had zich aangemeld voor de ideeënprijsvraag Reallabore der Energiewende van het Bondsministerie van Economische Zaken. Ondanks de positieve feedback voor het totale concept werd het project helaas niet gegund vanwege het noodzakelijke investeringsbedrag in het lage driecijferige miljoen.

Van roest naar ijzerpoeder: chemische opslag – proeffabriek in Cranendonck

De noodzaak van opslag
Wind en zon wisselen sterk. Er is behoefte aan opslagbuffers in allerlei soorten en maten. Daaraan wordt veel onderzoek gedaan, o.a. aan de TU/e .
Het kenmerk van alle energieopslag is dat er twee fasen zijn: een energierijke die kan leveren als er te weinig energie is, en een energiearme die energie op kan nemen als er teveel energie is. Dit beginsel kan op zeer uiteenlopende wijze vorm krijgen. Een voorbeeld is het oppompen van water van laag (energiearm) naar hoog (energierijk).
Dit gaat altijd met verliezen gepaard. Het kost meer energie om het reservoir te vullen dan er vrijkomt als het reservoir geleegd wordt. De verhouding tussen beide heet het cyclusrendement.

Ijzerpoeder als energierijke en roest als energiearme fase
IJzer brandt uitstekend als het maar heel fijn verdeeld is. Dat poeder is de energierijke fase. De vlam kan 1800°C halen. Op het eind is de energiearme fase bereikt en die heet ijzeroxide, in de volksmond roest. Het systeem is o.a. geschikt om hele hete stoom te maken, iets wat in de industrie vaak gevraagd wordt.
Als die roest weer kan worden teruggebracht naar ijzerpoeder, is er een opslagsysteem gecreëerd. En dat kan door er waterstof langs te leiden. En als die waterstof duurzaam is, is de buffer dat ook.

Waterstof
Nu is dit gemakkelijker gezegd dan gedaan.
Bijna alle waterstof op aarde wordt momenteel gemaakt uit aardgas en is dus niet duurzaam (de huidige waterstofauto’s zijn dat dus misschien ook niet). Duurzame waterstof kan ook gemaakt worden door water te splitsen in waterstof en zuurstof (hydrolyse). Dat is een oude, bekende techniek, die echter nog niet groot genoeg opgeschaald is. Daaraan wordt druk gewerkt, o.a. op de TU/e.
Als de hydrolyse plaatsvindt met stroomoverschotten van windturbines en zonneparken, is de ontstane waterstof wel duurzaam. Dat is een gewild goedje: iedereen wil in dezelfde duurzame waterstof-vijver vissen, terwijl die vijver er nog niet is.

Het cyclusrendement is nu ongeveer een kwart (4J zonnestroom wordt ongeveer 1J ijzerpoeder). Dat zegt prof. Deen, die aan het proces meewerkt.

Het schema van de roest-ijzer cyclus

Metalot, Cranendonck en de provincie Noord-Brabant
Op 04 februari 2019 maakte de provincie Noord-Brabant bekend dat ze 1,0 miljoen subsidie gaf ten behoeve van een proeffabriek. Die moet uiteindelijk komen op wat vroeger het Duurzaam Industrieterrein Cranendonck (DIC) heette, en nu Metalot (met een knipoog naar Chemelot dat nu zit op de plak van wat vroeger de DSM heette). DIC/Metalot ligt binnen het hek van de zinkfabriek Nyrstar in Budel-Dorplein (onderdeel van de gemeente Cranendonck).
Het moet een bescheiden proeffabriek worden van 100kW, die vooral het onderzoek dient.

De twee belangrijkste methodes om ijzerpoeder te gebruiken voor beweging te gebruiken:
1) verbranden in lucht en de hete lucht door een Stirlingmotor sturen
2) met water laten reageren en een mengsel maken van stoom en waterstof