Ontwerp voor groenewaterstoffabriek op gigawattschaal gepresenteerd

Het Institute for Sustainable Process Technology (ISPT) presenteert een ontwerp voor een groenewaterstoffabriek op gigawattschaal. De fabriek maakt waterstofproductie op een enorme schaal mogelijk. Dit is noodzakelijk met het oog op de energietransitie, waarin voor waterstof een belangrijke rol is weggelegd.

Waterstof speelt een steeds grotere rol in onze maatschappij. Onder meer als het gaat om mobiliteit. Zo kondigden verschillende autofabrikanten al waterstofvoertuigen aan, waaronder Opel en Toyota. Ook is een proefproject opgezet rondom het gebruik van waterstof in de luchtvaart. En gaat Defensie waterstofvoertuigen inzetten.

Grote energievraag

In de energietransitie speelt waterstof dan ook een belangrijke rol. Dit leidt tot een grote energievraag, onder meer vanuit de industrie en transportsector. Voldoen aan deze vraag vraagt om waterstofproductie op enorme schaal, stelt het ISPT. Het instituut presenteerde daarom eind januari een ontwerp voor een geavanceerde groenewaterstoffabriek op gigawattschaal. De fabriek – waarvan het ontwerp onderdeel uitmaakt van het Hydrohub Gigawatt Scale Electrolyser project – moet in 2030 operationeel kunnen zijn.

Groene waterstof is waterstof waarvan de productie zonder CO2-uitstoot plaatsvindt. De productie is gebaseerd op een proces genaamd elektrolyse. Dit is een chemische reactie waarbij onder invloed van elektrische stroom samengestelde stoffen worden ontleed tot enkelvoudige stoffen.

‘Sleutelrol voor CO2-vrije industrie’

Het ISPT wijst erop dat waterstof voor de CO2-vrije (proces)industrie van de toekomst een sleutelrol speelt. Op dit moment wordt groene waterstof onder meer ingezet voor de productie van kunstmest. Op termijn moet het ook worden gebruikt bij processen die een hoge temperatuur vereisen, zoals de productie van staal. Momenteel gebruiken we hiervoor nog kolen of aardgas.

De Nederlandse doelen voor waterstof in het Klimaatakkoord omvatten onder meer een elektrolysecapaciteit van 3 tot 4 gigawatt (GW) in 2030. Op Europees niveau bedraagt de ambitie 40 tot 60 GW in 2030. Dit vraagt om een enorme productie. De grootste bestaande waterstoffabriek kent momenteel een capaciteit van maximaal 10 megawatt (MW).

Capaciteit van 1 GW

De fabriek waarvoor het ISPT nu een ontwerp presenteert is gebaseerd op een ontwerp voor een groenewaterstoffabriek met een capaciteit van 1 GW. De fabriek is geschikt voor zowel alkaline water electrolyse (AWE) als polymer electrolyte membrane (PEM) waterelectrolyse. Dit zijn twee verschillende processen voor de productie van waterstof. De fabriek van het ISPT staat in een Nederlands havengebied en draait op windenergie van de Noordzee. De productielocatie kan flexibel opereren, afhankelijk van de hoeveelheid beschikbare wind.

Het ISPT noemt de benodigde investering voor het ontwerp ‘behapbaar’. Ten opzichte van een ontwerp uit 2020 van het Hydrohub Gigawatt Scale Electrolyser project zijn de kosten van het huidige ontwerp bijna gehalveerd. De verwachte totale investering bedraagt op dit moment 730 €/kW of 1580 €/(kg H2/d) voor AWE en 830 €/kW of 1770 €/(kg H2/d) voor PEM. Een GW schaal (AWE) elektrolysefabriek vraagt omgerekend om een investering van € 730 miljoen.

‘Ambitieus’

Carol Xiao toe, programmamanager Hydrohub Innovation Program bij ISPT, noemt de plannen voor 2030 ambitieus. “Het Hydrohub Gigawatt Scale Electrolyser project levert een mooie blueprint op. Het is nu aan industriële partijen en kennisinstituten om de handschoen op te pakken en verder te innoveren. Want de huidige resultaten zijn veelbelovend, maar we zijn er nog niet. We moeten nú werken aan innovatie en realisatie om de doelen voor 2030 te behalen. En Nederland heeft alles in huis om hierin te slagen”, licht Xiao toe. Xiao’s programma werkt al hard aan de benodigde innovaties in bijvoorbeeld infrastructuur, optimalisatie van electrolysertechniek en veiligheid en regelgeving.

Nienke Homan, board member van GH2 (Green Hydrogen Organisation) en voormalig gedeputeerde Klimaat voor de Provincie Groningen, is optimistisch over het verloop naar 2030. Homan wijst echter ook op de urgentie te versnellen. In het voorwoord van het projectrapport schrijft zij: “In de afgelopen eeuw hebben we geleerd om olie en gas te gebruiken om meer welvaart voor iedereen te creëren. Maar nu moeten we nog een enorme switch maken en deze keer hebben we geen eeuw. Klimaatverandering dwingt ons om snel te handelen. We kunnen in feite de deadline van 2030 halen – en die zullen we halen.”

Partners

Het ISPT werkte in het project samen met diverse partners. Het gaat hierbij om Dow Chemical, Gasunie, Nobian, OCI, Ørsted en Yara, en kennisinstituten TNO, Imperial College London, TU/e en de Universiteit Utrecht. Het Hydrohub Gigawatt Scale Electrolyser project wordt medegefinancierd door TKI Energie en Industrie met de aanvullende subsidie ‘TKI-Toeslag’ voor Topconsortia voor Kennis en Innovatie (TKI’s) van het ministerie van Economische Zaken en Klimaat.

In het rapport ‘A one-gigawatt greenhydrogen plant’ is meer informatie beschikbaar over het ontwerp van het ISPT. Een 3D-impressie van de fabriek is hier beschikbaar.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron afbeelding: ISPT