Techniek
Waterstof
Waterstof is een veelbelovende energiedrager die een sleutelrol kan spelen in de overgang naar duurzame energie. Waterstof kan gebruikt worden in verschillende toepassingen, van transport tot energieopslag en industriële processen. Groene waterstofgas kan worden geproduceerd door elektrolyse van water, waarbij elektriciteit uit hernieuwbare bronnen zoals zonne- en windenergie wordt gebruikt. Dit maakt groene waterstof een schone energiedrager, aangezien het bij gebruik in brandstofcellen enkel waterdamp uitstoot, zonder schadelijke emissies.
Bovendien kan waterstof flexibel worden opgeslagen en getransporteerd, wat het een aantrekkelijke optie maakt voor het opvangen van fluctuaties in de energieproductie en -vraag. Hierdoor biedt waterstof niet alleen een oplossing voor decarbonisatie van moeilijk te verduurzamen sectoren, maar draagt het ook bij aan een stabieler en duurzamer energiesysteem.
Waterstof kan op verschillende manieren worden opgeslagen en getransporteerd. Buiten de industrie wordt het meestal in gasvorm gebruikt, waarbij opslagmethoden zoals flessenpakketten, batterijvoertuigen en tubetrailers worden toegepast.
Waterstof opslagsysteem
Flessenpakket
Waterstofopslag in flessenpakketten is een methode om waterstofgas veilig en efficiënt te bewaren en te transporteren. Hierbij wordt waterstof onder hoge druk opgeslagen in een reeks van met elkaar verbonden gasflessen of cilinders, die samen een “flessenpakket” vormen. Conform vs. 6.2.8 van PGS15 (verwijzing toevoegen) mag de totale waterinhoud van een cilinderpakket (gasflessenbatterij) niet meer bedragen dan 3 000l. Flessenpakketten bestemd voor het vervoer van gassen van ADR-klasse 2 (waar waterstof dus onder valt) moeten verder worden beperkt tot maximaal 1 000 l waterinhoud.
| Aantal flessen per bundel | Waterinhoud per bundel | Druk | Hoeveelheid waterstof per bundel | Energie inhoud per bundel |
| 12 | 600 L | 200 bar | 8,8 kg | 292,0 kWh |
| 12 | 600 L | 300 bar | 12,4 kg | 412,2 kWh |
| 16 | 800 L | 200 bar | 11,7 kg | 389,4 kWh |
| 16 | 800 L | 200 bar | 16,5 kg | 550,0 kWh |
Deze methode is vooral geschikt voor kleinere hoeveelheden waterstof. Deze flessenpakketten zijn relatief gemakkelijk te vervoeren, wat ze handig maakt voor mobiele toepassingen.
In Nederland zijn er al verschillende transporteurs die waterstofgas leveren in flessenpakketten, zoals Van Staveren en Westfalen.
Batterijvoertuig
| Container grootte | Aantal FRP cilinders per container | Cilinder volume | Opslag-capaciteit (200 bar) | Energie inhoud (200 bar) | Opslag-capaciteit (300 bar) | Energie inhoud (300 bar) |
| 20 ft | 9 | 1.650 L | 222 kg | 7.400 kWh | 314 kg | 10.465 kWh |
| 40 ft | 18 | 1.700 L | 457 kg | 15.232 kWh | 647 kg | 21.564 kWh |
Deze containers zijn vooral gericht op grootschalige toepassingen en bieden een efficiënte oplossing voor de distributie en opslag van waterstof voor industriële toepassingen, mobiliteit, en andere energieoplossingen.
In Nederland zijn er al verschillende transporteurs die waterstofgas leveren in flessenpakketten, zoals Kuster en Roger.
Tubetrailer
| Lengte cilinders | Aantal stalen cilinders per trailer | Cilinder volume | Opslag-capaciteit (200 bar) | Energie inhoud (200 bar) |
| 18 ft | 9 | 1.150 L | 151 kg | 5.037 kWh |
| 18 ft | 18 | 1.150 L | 302 kg | 10.074 kWh |
| 36 ft | 9 | 2.330 L | 306 kg | 10.206 kWh |
| 36 ft | 9 | 2.330 L | 612 kg | 20.412 kWh |
Een belangrijk aandachtspunt in het gewicht van tubetrailers met stalen cilinders. Zware stalen tubetrailers verbruiken meer brandstof tijdens transport vanwege hun grotere gewicht. Dit verhoogt de operationele kosten en vermindert de efficiëntie, vooral over lange afstanden. et gewicht kan ook een beperking zijn bij toegang tot bepaalde locaties, zoals wegen of bruggen met gewichtsbeperkingen. Dit kan de flexibiliteit van het transport beperken.
Het gewicht van een lege tube-trailer met 18 stalen cilinders van 36 voet wordt geschat op ongeveer 10.000 tot 15.000 kg. Een lege 20-voets UMOE-container met FRP-cilinders weegt naar verwachting tussen de 4.000 en 6.000 kg.
In plaats van de voorheen genoemde technieken in te zetten voor het transporteren van gasvormige waterstof, is het ook mogelijk om waterstof in een drager te vervoeren.
Waterstofdragers
Waterstof opslaan in een drager betekent dat waterstof wordt opgeslagen in een chemische of fysische vorm, waarbij het gas wordt gebonden aan een ander materiaal, ook wel een “drager” genoemd. Deze methoden bieden een alternatieve manier om waterstof op te slaan, met als doel de opslag en het transport efficiënter te maken. De verschillende soorten waterstofdragers zijn:
- Metaalhydriden: materialen die waterstof kunnen absorberen en opslaan in hun kristalstructuur. Bij verhitting geven ze de waterstof weer vrij. Metaalhydriden kunnen zwaar zijn, wat het transport inefficiënt maakt. Ze vereisen vaak speciale materialen en technieken voor het laden en ontladen van waterstof.
- Vloeibare Organische Waterstofdragers (LOHCs): organische verbindingen die waterstof kunnen opnemen en afgeven door middel van chemische reacties. De waterstof wordt gebonden aan een vloeibare drager en kan worden vrijgemaakt door middel van een chemische proces. Methanol is een voorbeeld van een LOHC.
- Ammoniak: een stikstof-waterstof verbinding die kan worden gebruikt om waterstof op te slaan en te transporteren. Het kan bij lage temperatuur en onder matige druk worden bewaard en getransporteerd. Ammoniak is toxisch en vereist speciale veiligheidsmaatregelen. De omzetting van ammoniak naar waterstof en omgekeerd is energie-intensief en kan, vooral op kleine schaal, inefficiënt zijn.
De scope van bouwenopwaterstof.nl ligt op gasvormige waterstof omdat dit de meest gangbare vorm van waterstof opslag is op dit moment.
Druk-reduceerstation
De waterstof flessenpakketten hebben een initiële druk van 300 bar, terwijl de brandstofcelgenerator enkel kan werken met een waterstof toevoerdruk van 25 – 200bar. Om ervoor te zorgen dat de waterstofflessenpakketten aangesloten kunnen worden op de brandstofcelgenerator, is er een drukreduceerstation nodig. Het belangrijkste doel van een drukreduceerstation is het verminderen van de inkomende druk naar een niveau dat geschikt en veilig is voor een specifieke toepassing, in dit geval het opwekken van elektriciteit met een brandstofcelaggregaat.
Het drukreduceerstation zorgt ervoor dat de uitgaande druk consistent blijft, ongeacht schommelingen in de inkomende druk. Dit is vooral belangrijk in situaties waar een constante druk nodig is voor apparatuur of processen om optimaal te functioneren.
Waterstof brandstofcelsysteem
Een brandstofcelaggregaat is een systeem dat bestaat uit meerdere brandstofcellen die samenwerken om elektriciteit te genereren. Brandstofcellen zetten chemische energie direct om in elektriciteit door de reactie tussen een brandstof, in dit geval waterstof, en een oxidatiemiddel, in dit geval zuurstof uit de lucht.Hier zijn twee belangrijke kenmerken en toepassingen van brandstofcelaggregaten:
- Schone energieproductie: Brandstofcelaggregaten bieden een efficiënte en schone manier om elektriciteit op te wekken. De enige bijproducten van de reactie zijn water en warmte.
- Energie-onafhankelijkheid: Brandstofcelaggregaten kunnen worden gebruikt voor standalone energievoorziening in afgelegen gebieden of als back-upvoorziening bij stroomuitval. Ze bieden een betrouwbare energiebron, vooral in combinatie met opslagtechnologieën zoals batterijen.
Inhoudsopgave
Wilt u meer informatie?