Groene waterstof maken met hulp van offshore windenergie en zeewater
Waterstof produceren met windenergie is al jarenlang een gekoesterde wens van zowel de energiesector als de industrie. Een dit jaar opgezet project, OFFSET geheten, wil dit doen op een bijzondere wijze met behulp van FPSO’s (floating production, storage en offloading units). Bob Rietveldt, projectcoördinator van het project en Bart Steuten, Product Development Manager bij Strohm lichten het project en de eerste succesvolle stappen toe.
SwitchH2 render
Door Evi Husson
“Via een zogeheten FPSO, gekoppeld aan een offshore windpark, willen we groene waterstof op zee produceren, waarbij de unit direct zeewater gebruikt in het elektrolyseproces om waterstof te maken. Als de FPSO zich niet in de buurt van een bestaande pijpleiding bevindt voor transport, dan kan de waterstof worden omgezet in vloeibare ammoniak om deze per shuttle carrier aan land te brengen. Dat is het OFFSET-project in een notendop”, begint Bob Rietveldt, werkzaam bij SwitcH2 en projectcoördinator van het OFFSET-project. Naast SwitcH2 nemen onder meer MARIN, TU Delft, BWO en Strohm deel aan het ambitieuze project.
Waterstof en ammoniak
“FPSO’s hebben hun diensten al bewezen in de offshore olie- en gasindustrie”, zegt Rietveldt. “We willen gebruik maken van de jarenlange opgebouwde kennis en ervaring van deze sector met FPSO’s om vervolgens deze drijvende productieplatforms naar een nieuwe generatie te brengen om groene waterstof te produceren. Windparken op zee komen steeds verder uit de kust in dieper water te liggen, waardoor plaatselijke productie van waterstof of vloeibare ammoniak goedkoper is dan transport van elektriciteit. Daarnaast zijn er wereldwijd al diverse importterminals voor vloeibare ammoniak, terwijl de afzetmarkt groeit. Enerzijds gebruikt de kunstmestindustrie al ammoniak, maar de groei zit naar verwachting vooral in de toepassing ervan als scheepsbrandstof. Er worden momenteel diverse scheepvaartmotoren geproduceerd die draaien op ammoniak, dus met name in de scheepvaartsector die aan het vergroenen is, zien we een interessante markt.”
FPSO
Aantal technische innovaties
In het OFFSET-project worden momenteel diverse innovaties tegelijkertijd aangepakt. “De TU Delft zal zich focussen op een aantal technische innovaties. Zo maken bestaande elektrolyseprocessen gebruik van gedemineraliseerd water, maar ons doel is om hiervoor zeewater te kunnen gebruiken. Dat zou een enorme efficiencyslag betekenen. TU Delft onderzoekt momenteel wat de mogelijkheden zijn en welke andere materialen nodig zijn, aangezien ze bestand moeten zijn tegen het corrosieve karakter van zeewater.”
Een tweede aspect is de koppeling aan windturbines. “Windturbines wekken een groot deel van het jaar elektriciteit op, maar aangezien het niet altijd waait, zal de power supply voor de productie van waterstof fluctueren. Daarom willen we vijf tot tien procent van de benodigde energie via golfenergie kunnen opwekken door de beweging van het schip.” Rietveldt gaat in op het werkingsprincipe. “We laten in de boeg van het schip door middel van een inlaat water vrijelijk in een tank vloeien wat in de tank een golfbeweging van het water met zich meebrengt door de bewegingen van het schip en orbitaalbewegingen. De lucht bovenin de tank wordt gecomprimeerd en stroomt vervolgens door een airturbine waar deze wordt omgezet in elektriciteit. We hebben al een eerste nulmeting uitgevoerd. We weten inmiddels dat het principe goed werkt en dat de metingen vermogens opleveren die een bijdrage kunnen leveren aan het proces.”
Veiligheid
Naast technologie kijkt het consortium ook naar veiligheidsaspecten. “De veiligheid van de oplossing is een heel belangrijk aspect. We zijn momenteel bezig met de safety studies. Alle risico’s – denk aan brandhaarden of een onveilige release van ammoniak of andere dampen – worden grondig onderzocht. Dit doen we eerst in een numerieke omgeving. Aan de hand van modellen kunnen we zien hoe bijvoorbeeld een wolk zich over de unit heen kan verspreiden. De resultaten van deze studie zullen leiden tot weer nieuwe technische ontwikkelingen om de veiligheid te allen tijde te kunnen garanderen.”
Flexibele buis
De geproduceerde groene brandstoffen worden via pijpleiding of schip naar de afnemers getransporteerd. Bart Steuten, Product Development Manager bij Strohm licht dit onderdeel van OFFSET toe. “Strohm is fabrikant van thermoplastische corrosiebestendige flexibele composietbuizen (TCP) die al jaren in de offshore olie- en gasindustrie worden toegepast. Vanuit dit specialisme zijn we bij OFFSET betrokken. Onze focus in het project is enerzijds om te onderzoeken hoe de waterstof, geproduceerd op de FPSO via een pijpleiding kan worden getransporteerd richting de bestaande backbone of gasleiding. Daarvoor is een zogeheten flexibele riser nodig. Een drijvende installatie beweegt namelijk in de wind en golven, waardoor een flexibele buis het bewegend platform aan het zeeoppervlak moet verbinden met de zeebodem. We leveren dit soort oplossing al voor de olie- en gassector, en testen nu onze materialen met waterstof. Wat doet waterstof chemisch met de materialen die je gebruikt? Welke flexibiliteit is nodig? Met welke spanningen en drukken krijg je te maken? Hoe zit het met de permeabiliteit? Is er na verloop van tijd sprake van vermoeiing en hoe is dit op te lossen? Kortom, een gekwalificeerde flexibele buis voor waterstof op zee ontwikkelen is een uitdaging. We hebben inmiddels een oplossing ontwikkeld die we nu uitvoerig aan het testen zijn. Belangrijk is dat de oplossing de barre omstandigheden van de zee kan trotseren en we de veiligheid kunnen garanderen voor 30 jaar of meer.”
Drijvende leiding
Een tweede type buis is nodig voor de overheveling van vloeibare ammoniak van de FPSO richting de shuttle carrier die de brandstof aan land brengt. “Dat is een nieuwe tak van sport voor ammoniak. Hiervoor is een drijvende leiding nodig waarmee je dus een verbinding maakt tussen twee bewegende schepen. Dat gebeurt nu in de olie- en gasindustrie met rubberslangen, en we kijken of we hiervoor een robuustere en goedkopere oplossing kunnen bieden. We weten inmiddels hoe we deze buis moeten ontwikkelen en ook hier zijn we materiaaltesten aan het uitvoeren.”
Subsidie
Er lopen veel deelprojecten naast elkaar in het OFFSET-project. Rietveldt: “Elkaar op de hoogte houden en samenwerking is daarom heel belangrijk. Elke partij levert zijn bijdrage vanuit zijn specialisatie. We zijn nog maar net uit de startblokken, maar zien nu al dat we onze eerste successen boeken. Dit hebben we mede te danken aan de subsidie, die RVO heeft verleend via de MOOI-regeling, wat staat voor Missiegedreven Onderzoek, Ontwikkeling en Innovatie. Deze regeling, die zich richt op projectontwikkeling voor elektriciteit, gebouwde omgeving en industrie, heeft ons project echt een boost gegeven. Zonder deze subsidie is dit ontwikkelingstraject namelijk lastig. De overheid en het bedrijfsleven moeten goed samenwerken om innovatieve ontwikkelingen op de lange termijn te kunnen realiseren voor ons land, voor Europa en uiteindelijk voor de hele wereld. We hopen en verwachten dat we binnen de afgesproken tijd – 4 jaar – het programma kunnen voltooien waardoor we klaar zijn om aan de energietransitie een belangrijke bijdrage te kunnen leveren.”
Meer informatie over de MOOI-regeling van RVO: https://www.rvo.nl/mooi. De regeling gaat in 2024 weer open.
Category: Longreads, Techniek & Innovatie, Wind & Waterstof, Windenergie
