Het idee erachter is simpel, vertelt Marjan Kreijns, directeur van The Green Village. ‘Het 24/7 Energy Lab is een lokaal, CO2-vrij energiesysteem. En dat is hoognodig. De gebouwde omgeving is op dit moment immers goed voor 35 procent van de Nederlandse energievraag. Wanneer we erin slagen om die gedeeltelijk CO2-vrij te maken, zetten we een reuzenstap in het versnellen van de energietransitie.’
Een buurt met een lokaal energiesysteem, zonder uitstoot van CO2 en zonder belasting van het landelijke energienetwerk. Het klinkt als verre toekomstmuziek. De voorbereidingen zijn echter al in volle gang op het terrein van de TU Delft. Projectleider John Schmitz vertelt: ‘Aan de TU Delft werken ongelooflijk veel wetenschappers aan de energietransitie. In het 24/7 Energy Lab komen eigenlijk al die verschillende lijnen samen. Een prachtige stap die we zetten, is dat we vrijdag 14 januari het 24/7-systeem lanceren. Niet veel later verwachten we de elektriciteitsvoorziening voor één huishouden CO2-vrij te hebben gemaakt op basis van zonne-energie.
Goed om te weten: het gaat hier om een eenpersoonshuishouden zonder aardgasaansluiting en dat ongeveer 2200 kWh per jaar verbruikt. In een latere fase gaan we de restwarmte die vrijkomt gebruiken om de andere huizen op het terrein te verwarmen. Over drie jaar willen we heel The Green Village voorzien hebben van lokaal opgewekte energie uit hernieuwbare bronnen. Als dat lukt, willen we het graag opschalen naar buurt-/wijkniveau.’
Voor een grootschalige overgang naar energie-autonome wijken is het noodzaak dat ook de politiek in beweging komt. Er zijn nog veel juridische beperkingen, vooral rond het gebruik van waterstof. ‘Zowel de warmte-, elektriciteits-, als gaswet lopen achter op de technologie,’ zegt Kreijns. ‘Er is een sterke behoefte aan meer speelruimte van politiek Den Haag om de innovaties te kunnen doorontwikkelen.’
Daarnaast dreigt een groot gebrek aan geschoold personeel. Ook is het belangrijk dat het nieuwe energiesysteem economisch haalbaar is én geaccepteerd wordt door bewoners. Kreijns: ‘Hier neemt The Green Village een unieke positie in als living lab. Er wonen momenteel twaalf mensen, en hun gebruikservaring is erg waardevol bij de ontwikkeling van een gebruiksvriendelijk systeem.’
De grote technische uitdaging ligt in het aan elkaar knopen van allerlei componenten, en de aansturing daarvan. Elektriciteit, gas en warmte stromen nu nog apart van elkaar door de straat, maar dat gaat veranderen. Een stabiel, duurzaam energiesysteem vraagt om conversies tussen elektriciteit, waterstof en warmte, met elk zijn eigen buffermogelijkheden. Ook heb je bijvoorbeeld omvormers nodig om zonnepanelen, die gelijkstroom leveren, te kunnen aansluiten op een netwerk van wisselstroom.
Een centrale rol in het project is weggelegd voor het Electronic Management System (EMS). Het EMS gaat de verschillende technische onderdelen aansturen. Daarbij rekening houdend met zoveel mogelijk variabelen, zoals het weer op dat moment, de weersvoorspelling en de te verwachten vraag en het te verwachten aanbod. Schmitz: ‘Het EMS moet met intelligente algoritmes vragen als Ga ik de nu opgewekte energie omzetten in waterstof of moet ik eerst de elektrische auto opladen? beantwoorden. Zo’n geïntegreerd systeem bestaat nu nog niet, maar is cruciaal om er zeker van te zijn dat de leverbetrouwbaarheid van dit nieuwe, lokale, CO2-vrije systeem straks net zo groot is als de leverbetrouwbaarheid van het conventionele systeem. Nederland is gewend aan meer dan 99,9 procent leverbetrouwbaarheid, dat moeten we wel evenaren.’
Illustratie: Een centrale rol in het project is weggelegd voor het Electronic Management System (EMS) dat verschillende technische onderdelen zal aansturen. (Illustratie: Stephan Timmers)
Bron: TU Delft
Als onderdeel van haar “Growing Green”-strategie deed RWE in november een aankondiging. Het bedrijf zou ten minste 2 gigawatt (GW) aan gasgestookte elektriciteitscentralecapaciteit toevoegen. Dit om de energietransitie met flexibele stroom te ondersteunen. Deze nieuwe fabrieken krijgen een duidelijk decarbonisatiepad. Voor bestaande installaties ontwikkelt RWE een roadmap om ze klaar te maken voor schone operaties.
Nu komt de volgende stap. Samen met Kawasaki zal RWE Generation SE (RWE) een door waterstof aangedreven gasturbine bouwen in Lingen, Duitsland. Het project is een van de eerste ter wereld die een gasturbine gebruikt om op industriële schaal honderd procent waterstof om te zetten in elektriciteit. De centrale, met een vermogen van 34 megawatt (MW), is naar verwachting medio 2024 operationeel.
De gasturbine van Kawasaki biedt maximale brandstofflexibiliteit. Hij kan werken met honderd procent waterstof, honderd procent aardgas en bovendien met elke combinatie van beide. Dit is belangrijk omdat de hoeveelheid groen gas die beschikbaar is tijdens de opleving van de waterstofeconomie vaak zal fluctueren voordat er continu groen gas beschikbaar zal zijn.
Tijdens het proefproject is het de bedoeling dat de turbine wordt getest in verschillende bereiken. Denk daarbij aan percentages die liggen tussen 30 en 100 procent. Dit heeft alles te maken met typische belastingscurven van gasturbines die inherent zijn aan een elektriciteitsnet met een toenemend aandeel van hernieuwbare energiebronnen. Deze zijn onderhevig aan schommelingen als gevolg van weersomstandigheden.
In de loop van het project is het de bedoeling om twee door Kawasaki ontwikkelde verbrandingssystemen te gebruiken. Beide zijn al getest in varianten van 1 MW in een demonstratieproject in Kobe, Japan. In Lingen zouden deze technologieprincipes voor het eerst worden opgeschaald naar industriële schaal.
Als het gaat om het onderwerp waterstof, heeft RWE naar eigen zeggen alle opties onder één dak. Denk bijvoorbeeld aan groene stroomproductie en de knowhow om groene waterstof te produceren en op te slaan. Ook met betrekking tot energiehandel heeft het bedrijf ervarning. Het kan brandstof naar behoefte aan industriële klanten leveren. RWE is al actief in meer dan dertig waterstofprojecten.
De locatie in Lingen speelt een sleutelrol in de waterstofstrategie van RWE: als onderdeel van het GET H2-project wil het bedrijf er in 2024 de eerste 100 MW elektrolyse-installatie bouwen, die groene waterstof gaat produceren met offshore windenergie uit de Noordzee. De capaciteit van deze centrale moet worden uitgebreid tot 300 MW in 2026 en tot 2 GW in 2030. Het doel van het GET H2-project is namelijk om met nationale en Europese partners samen te werken om de kritische massa te creëren die nodig is om de ontwikkeling van een bovenregionale Europese waterstofinfrastructuur en het ontwikkelen van een sterke Europese waterstofmarkt.
Bron en beeld: RWE
Maersk heeft in samenwerking met Trident Maritime Systems een 600 kWh containerbatterij ontwikkeld die op een containertransportschepen kan worden geplaatst. De eerste zal worden geïnstalleerd op het containerschip Maersk Cape Town.
Het containerschip Cape Town, gebouwd in 2011, vaart onder Singaporese vlag en vervoert vracht tussen West-Afrika en Oost-Azië. De batterij zal in december 2019 op het schip worden geïnstalleerd en de eerste reis met de nieuwe technologie zal begin 2020 plaatsvinden. De batterijmodule is zodanig ontworpen dat deze in een vrachtcontainer past en in de haven kan worden geladen. Voor het laden kan ook gebruik worden gemaakt van de scheepsgenerator en van het afvalwarmtesysteem dat aan boord van de meeste Maersk-schepen aanwezig is. Deze laatste laadt de batterij op met behulp van de warmte die vrijkomt van de scheepsmotoren.
Multifunctioneel
De accu zelf zal op verschillende manieren worden gebruikt om de uitstoot te verminderen en de efficiëntie. Het neemt een deel van generatorbelasting over waardoor deze minder hoeft te draaien. Daarnaast wordt de batterij ingezet om het vermogen tijdens de piekbelasting te verhogen en de inzet van de generator te verminderen op momenten dat er minder belasting is. Het stroomverbruik is op deze manier gelijkmatiger waardoor generator minder hoeft te worden ingezet. Ook zullen de onderhoudskosten voor de generator verminderen omdat deze simpelweg minder wordt gebruikt. De batterij kan tot 1.800 kVA leveren wanneer dat nodig is. Daarmee is de module ook bruikbaar als back-up wanneer de generator niet werkt of moet worden uitgeschakeld.
CO2-neutrale toekomst
Het experiment aan boord van de Cape Town biedt Maersk informatie over de toekomstige inzet van dergelijke batterijmodules als onderdeel van de verdere elektrificatie van de vloot en haventerminals van Maersk. Maersk blijft voortdurend van milieuvriendelijke oplossingen testen en ontwikkelen om in 2050 CO2-neutraal te zijn.