In de energietransitie speelt waterstof een belangrijke rol als CO2- en fossielvrije energiedrager, grondstof en brandstof. Maar om te kunnen voorzien in de grote energievraag van onder meer industrie en transport, moeten we waterstof op enorme schaal gaan produceren. De huidige productiefaciliteiten hebben een capaciteit van megawatts, terwijl we gigawattinstallaties nodig hebben, en eigenlijk vóór 2030. Het Institute for Sustainable Process Technology presenteert op 20 januari een ontwerp voor een innovatieve en geavanceerde groenewaterstoffabriek op gigawattschaal, die in 2030 operationeel kan zijn.
Bij productie van groene waterstof door elektrolyse met duurzame elektriciteit uit bijvoorbeeld zonne- of windenergie, komt geen CO2 vrij. Voor de CO2-vrije (proces)industrie van de toekomst speelt waterstof daarom een sleutelrol. Nu nog met name als grondstof voor de productie van kunstmest, en op termijn ook voor processen die een hoge temperatuur vereisen, zoals de productie van staal. Hiervoor zetten we nu nog kolen of aardgas in.
Van megawatt naar gigawatts
Om aan de energiebehoefte van industrie, transport en andere sectoren te voldoen, moeten we genoeg waterstof produceren. De Nederlandse doelen voor waterstof in het Klimaatakkoord omvatten een elektrolysecapaciteit van 3 tot 4 gigawatt (GW) in 2030. De Europese ambitie is zelfs 40-60 GW in 2030. Ter vergelijking: de grootste bestaande waterstoffabriek heeft nu een capaciteit van maximaal 10 megawatt (MW). We hebben dus een enorme opschaling nodig, in 8 jaar tijd, die ook nog betaalbaar is.
Een groenewaterstoffabriek op Nederlandse wind
Het Hydrohub Gigawatt Scale Elektrolyser project leverde een voor 2030 geavanceerd ontwerp voor een groenewaterstoffabriek met een capaciteit van 1 GW. Deze fabriek kan zowel alkaline water electrolyse (AWE) als polymer electrolyte membrane (PEM) waterelectrolyse gebruiken om waterstof te produceren. Het project van het Institute for Sustainable Process Technology (ISPT) levert een ontwerp op van een fabriek die in 2030 start in een Nederlands havengebied en draait op windenergie van de Noordzee. De fabriek kan flexibel opereren afhankelijk van de hoeveelheid wind. Bovendien voldoet het ontwerp aan voorwaarden van het energienetwerk en vereisten in veiligheid, gezondheid en omgeving. Bekijk hier in 3D hoe zo’n waterstoffabriek er uitziet.
Halvering van kosten is veelbelovend
Veelbelovend aan de blueprint is dat de investering voor een elektrolysefabriek behapbaar is. In 2020 leverde het Hydrohub Gigawatt Scale Electrolyser project al een eerste design op voor een elektrolyserfabriek. In 2 jaar tijd heeft het project een beter ontwerp gemaakt waarbij de kosten bijna zijn gehalveerd. De verwachte totale investering is nu 730 €/kW of 1580 €/(kg H2/d) voor AWE en 830 €/kW of 1770 €/(kg H2/d) voor PEM. De investering voor een GW schaal (AWE) elektrolysefabriek is omgerekend € 730 miljoen.
Klimaatverandering dwingt ons om te versnellen
De doelen voor 2030 zijn 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 Carol Xiao toe, programmamanager Hydrohub Innovation Program bij ISPT. 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, maar voelt de urgentie te versnellen. Ze schreef in het voorwoord van het projectrapport: “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.”
Samenwerking door industrie en kennisinstituten
ISPT werkte in dit project samen met industriële partners 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.
Meer lezen?
Rapport met het ontwerp
Lees alle details van het ontwerp voor een waterstoffabriek in het rapport ‘A one-gigawatt greenhydrogen plant’.
Kort filmpje over het ontwerp
Bekijk in dit filmpje hoe zo’n elektrolysefabriek op gigawattschaal eruitziet.
Meer over dit project
Lees meer over het Hydrohub Gigawatt Scale Electrolyser project. Dit project is onderdeel van ISPT’s Hydrohub Innovation Program.
Acknowledgement
This project is co-funded by TKI-E&I with the supplementary grant 'TKI- Toeslag' for Topconsortia for Knowledge and Innovation (TKI’s) of the Ministry of Economic Affairs and Climate Policy.