Ongeveer een vijfde van alle uitstoot van broeikasgassen wordt geproduceerd door industrieën zoals staal en cement, dus als we gaan werken aan een emissievrije samenleving, dan is dit een goed begin. En één veelbelovende technologie kan een sleutelrol spelen.

'Waterstof en daarvan afgeleide brandstoffen kunnen de uitstoot van kooldioxide door fossiele brandstoffen in de zeer, zeer lange termijn, tot nul, ' zei Klaus Scheffer, projectmanager bij Siemens. 'Je hebt in een toekomstige wereld geen fossiele energie nodig. Ik hoop dat mijn kinderen dat zullen zien.'

De technologie is groene waterstof – met behulp van een elektrische stroom om water om te zetten in zuurstof en waterstof – en als deze wordt aangedreven met hernieuwbare energie, produceert het geen CO2-uitstoot. Als dit is, beurtelings, gebruikt om de industrie van schone brandstof te voorzien of om het elektriciteitsnet in evenwicht te houden, het zou kunnen helpen de toekomst van de planeet te veranderen.

Het grootste probleem tot nu toe was hoe je waterstof in grote hoeveelheden schoon kunt maken. Momenteel, ongeveer 96 procent van de wereldwijde waterstof wordt geproduceerd door methaan te hervormen, die als afvalstof kooldioxide produceert. Groene waterstof geproduceerd met deze elektrolysemethode, echter, is een veel schoner alternatief.

Scheffer helpt bij het creëren van een bron van groene waterstof voor gebruik in een staalfabriek in Linz, Oostenrijk, als onderdeel van een project met de naam H2FUTURE. Het doel van dit project is niet alleen om groene waterstof te produceren uit hernieuwbare energie, maar om te zien of het op zijn beurt kan worden gebruikt om staal te produceren met een lagere CO2-voetafdruk, groen staal genoemd.

'Staalproductie is een van de industrieën die de CO2-uitstoot in de wereld domineert, ' zei Scheffer. 'Het in Linz toegepaste staalproductieproces gebruikt veel kolen voor de staalproductie, (er is dus) veel CO2-uitstoot.'

Rendabel

De eerste stap van dit project is om te testen of de technologie levensvatbaar is voor commercieel gebruik - de elektrolyser zal in het voorjaar van 2019 volledig operationeel zijn. Met een capaciteit van zes megawatt, de plant zal ongeveer 1 produceren 200 kubieke meter groene waterstof per uur als het volledig operationeel is.

Het is weliswaar een kleine test – de elektrolyser zal slechts een fractie van de CO2-uitstoot in de fabriek verminderen. Maar dit is slechts een proefproject, met ontwerpen om dit op te schalen voor grotere waterstofproductie in de toekomst, met behulp van een elektrolyser met een vermogen van 100 megawatt.

In de buurt van Keulen in Duitsland, In de tussentijd, onder een project genaamd REFHYNE, ITM Power ontwikkelt een elektrolyser van tien megawatt die in 2020 in gebruik zal worden genomen. Hij wordt geïnstalleerd op de Rijnland-raffinaderij, geëxploiteerd door Shell Deutschland Oils, die momenteel afhankelijk is van stoomreforming om waterstof te produceren.

Dit is de grootste raffinaderij van Duitsland, consumeren ongeveer 180, 000 ton waterstof per jaar. De nieuwe elektrolyser zal een bescheiden hoeveelheid waterstof leveren voor dit totaal - ongeveer 1, 300 ton per jaar. Maar als de proef slaagt, dan kan de technologie worden uitgebreid.

Naast de productie van waterstof, REFHYNE heeft nog een ander doel dat helpt bij het maken van een businesscase voor het gebruik ervan. De elektrolyser kan zeer snel worden in- of uitgeschakeld, wat betekent dat het een netbalanceringsservice kan bieden om het hoofd te bieden aan perioden van hoge of lage vraag in het elektriciteitsnet.

'Het nutsbedrijf (bedrijven) moeten intermitterende hernieuwbare energiebronnen in evenwicht brengen met basiscentrales, ' zei dr. Frithjof Kublik, senior adviseur bedrijfsontwikkeling bij de Rijnlandraffinaderij. 'De elektrolyser heeft als voordeel dat hij heel snel aan of uit kan, over een paar seconden, en vanuit dat oogpunt kun je een netbalanceringsdienst aanbieden.'

Netbalanceringsdiensten profiteren van flexibiliteit, waarvoor het nutsbedrijf bereid is een prijs te betalen, ' zei Kublik.

Het is ook iets dat in Denemarken wordt onderzocht, waar een project met de naam HyBalance een demonstratiefabriek in Hobro heeft ontwikkeld die waterstof produceert uit waterelektrolyse wanneer de hoeveelheid elektriciteit die wordt geproduceerd door hernieuwbare energiebronnen groter is dan de hoeveelheid die door het net nodig is.

'Het project is echt om te testen hoe we de hernieuwbare energie van het net kunnen gebruiken en omzetten in waterstof, die zowel in de industrie als voor energietoepassingen kunnen worden gebruikt, ' zei Caroline Le Mer, Waterstof Energie Europa Directeur bij Air Liquide, die het project coördineert.

Stekels

De fabriek is in september 2018 geopend en zal 15 jaar draaien. met hetzelfde elektrolyseproces als H2FUTURE en REFHYNE om waterstof te produceren, die bekend staat als protonenuitwisselingsmembraan (PEM) elektrolyse. Meer traditionele elektrolysers vertrouwen op alkalische elektrolyse, maar PEM is voordelig omdat het pieken in het aanbod kan opvangen, zoals uit hernieuwbare energiebronnen zoals wind en zon.

Dat is vooral handig in Denemarken, waar windenergie overvloedig aanwezig is – in 2015, 42% van de elektriciteit werd geproduceerd door windenergie. In de HyBalance-demonstratiefabriek, dit wordt gebruikt om waterstof te produceren wanneer het elektriciteitsniveau laag is, zoals 's nachts, of wanneer de windniveaus hoog zijn.

Het gas wordt ofwel verkocht aan de industrie of gebruikt voor de aandrijving van waterstofauto's, met als algemene doel aan te tonen dat waterstof in voldoende grote hoeveelheden kan worden geproduceerd via hernieuwbare energie om nuttig te zijn voor industrieën.

In een later stadium, de waterstof zou voor toekomstig gebruik in zoutgrotten kunnen worden bewaard - een goedkope manier om grote hoeveelheden op te slaan.