Elektriciteit wordt geproduceerd en geconsumeerd op bijna hetzelfde moment. Dit betekent dus dat alle gasturbines een klein beetje harder moeten werken als er ergens in Nederland een waterkoker wordt aangezet. Eén van de meest prangende nadelen van duurzame energie is dat de energieproductie afhankelijk is van de weersomstandigheden. In het tweede deel van de serie Net van de toekomst werd beschreven hoe een slim elektriciteitsnetwerk hier mee om kan gaan.
Een andere strategie is Power-to-Gas. Met Power-to-Gas wordt de technologie bedoeld om elektriciteit via elektrolyse om te vormen tot waterstof. Met CO2 kan waterstof eventueel verder bewerkt worden tot standaard aardgas. De elektrische energie wordt dus opgeslagen in gasvorm. Power-to-Gas biedt extra flexibiliteit voor het elektriciteits- én gasnetwerk. Een handige back-up als de wind even niet waait of de zon ’s nachts niet schijnt. Hydrogenics is zo’n bedrijf met een focus op de betrekkelijk jonge toepassing.
Valley of Death
Als brandstofcelbedrijfje voor de automotive-sector is Hydrogenics in 1995 opgestart in Toronto. Het bedrijf richt zich op de ontwikkeling van waterstoftechnologie, van brandstofcellen tot elektrolyse. Behalve in Canada heeft Hydrogenics nog productievestigingen in Oevel (België) en Gladbeck (Duitsland). Sales-kantoren staan onder andere in Moskou en Jakarta. Onder het bewind van de huidige CEO Daryl Wilson is Hydrogenics zich ook gaan richten op Power-to-Gas.
Je kunt de staat van Power-to-Gas vergelijken met de stand van zonne-energie ongeveer tien jaar geleden
Als algemeen directeur on-site generation op de locatie Oevel is Filip Smeets verantwoordelijk voor waterstofgeneratoren voor industriële toepassingen, voor waterstof als brandstof en voor energieopslag. Het bedrijf mag zicht met recht een pionier noemen in Power-to-Gas: “Er bestaan slechts vijf Power-to-Gas-projecten die groter zijn dan 1 megawatt. Vier hiervan komen uit projecten met Hydrogenics-technologie,” zegt Smeets.
Het is een spannende tijd voor deze technologie volgens Smeets. “De sector bevindt zich nu in de Valley of Death: de technologie is rijp voor grootschalige implementatie, maar zonder financiële overheidssteun zijn projecten niet levensvatbaar. Je kunt het vergelijken met de staat van zonne-energie ongeveer tien jaar geleden. De volgende jaren moeten we door de kostenleercurve heen, zodat de installatiekosten omlaag kunnen als het marktvolume groter wordt.”
Elektrolyse
Elektrolyse is de centrale schakel in het proces van Power-to-Gas. Via elektrolyse wordt elektriciteit van hernieuwbare bronnen omgezet in waterstof. Waterstof kan direct worden gebruikt als brandstof in waterstofauto’s en als grondstof voor chemische processen zoals de productie van ammoniak. Men kan ook nog een stapje verder gaan en aardgas maken uit waterstof en koolstofdioxide. Dit kan dan weer worden gebruikt als transportbrandstof, verwarmingsmiddel of – opnieuw – elektriciteit.
Als elektrolysebedrijf heeft Hydrogenics meerdere waterstofprojecten lopen, waaronder een elektrolyseproject van 1 megawatt dat is opgezet door energieproducent en -leverancier E.ON in Falkenhagen (bij Berlijn). Met Power-to-Gas-projecten die elektriciteit naar aardgas omzetten heeft Hydrogenics voorlopig minder ervaring. Op het moment heeft Hydrogenics slechts één demonstratieproject van 1 megawatt in Kopenhagen in de steigers staan. Waterstof zal groen worden opgewekt, de CO2 wordt verkregen van een waterzuiveringsinstallatie. De groene aardgas wordt via biokatalytische processen verkregen.
Een flexibel netwerk
Smeets noemt Power-to-Gas een belangrijke schakel voor de transitie naar schonere energiebronnen. “Power-to-Gas is noodzakelijk voor een hoge penetratie van hernieuwbare energie en dus ook voor het behalen van de 2020-doelen die de EU zichzelf heeft gesteld,” aldus Smeets. “Power-to-Gas creëert namelijk een flexibel netwerk. Andere opslagtechnieken, zoals het gebruik van een pompcentrale, kunnen energie minder dan 8 uur lang opslaan. Power-to-gas kan energie langer dan 12 uur, soms zelfs weken, opslaan.” Op deze manier is er daardoor meer ruimte om te schuiven met energiebelastingen.
Een ander, verrassend, voordeel is een verlaging in investeringen in de cleantech-sector. “Power-to-Gas kan de kosten van de nieuwe energie-infrastructuur significant omlaag brengen. Met Power-to-Gas hoeft men het net niet in te richten op piekbelasting, maar op gemiddelde belasting.” Als de energievraag stijgt, kan het opgeslagen gas weer terug worden omgezet naar elektriciteit. Hiermee kan ontzettend veel geld worden bespaard: “Voor Duitsland is ooit uitgerekend dat als Power-to-Gas niet wordt geïmplementeerd, we drie keer zoveel moeten investeren in zonne- en windenergie om ons net in te richten op piekbelasting. De kosten die je hiermee bespaart kun je weer stoppen in Power-to-Gas-projecten.”
Power-to-Gas kan de kosten van de energie-infrastructuur significant omlaag brengen. Met Power-to-Gas hoeft men het net niet in te richten op piekbelasting, maar op gemiddelde belasting
Regelgeving
Smeets hoeft niet lang na te denken om het grootste probleem voor Power-to-Gas te identificeren. “Er is nog geen definitie voor energieopslag op Europees niveau. Daardoor geniet Power-to-Gas niet van de stimuleringsmaatregelen als wind- en zonne-energie. Power-to-Gas is net een zigeuner van het energielandschap: hij loopt wel rond, maar heeft nog geen identiteit.”
Volgens Smeets zijn de grootste nadelen lage rentabiliteit en het lage energierendement van de technologie. De hoge kosten blijken ook bij deze schone energietechnologie geen onbekende barrière. “Op korte termijn is het proces niet rendabel, het groene aardgas kan niet concurreren tegen goedkoop, Russisch aardgas.”
Bovendien is het proces niet erg efficiënt. “Als je van elektriciteit naar waterstof weer terug naar elektriciteit wilt gaan, verlies je 70 procent van de oorspronkelijk ingevoerde elektriciteit,” geeft Smeets toe. “Het is daarom een stuk interessanter om andere sectoren te gaan decarboniseren, zoals de chemische- en transportindustrie. Je kunt zonne- en windenergie dus gebruiken om dit te bewerkstelligen.”
Vooruitblik 2020
Smeets voorziet een rol voor Power-to-Gas als interconnector tussen verschillende energienetwerken. Je apparaten in huis worden nu gevoed door elektriciteit, je auto door benzine, je verwarming door aardgas. Met de komst van Power-to-Gas kan de oorsprong van energie verschillende vormen aannemen. Het koppelen van de netwerken van elektriciteit, gas, warmte en waterstof levert een grote speelruimte op voor de komst van schone energie.
Hoe ziet Smeets de toekomst voor Power-to-Gas? “In 2020 hoop ik dat we in alle lidstaten een uniforme visie hebben over waterstof en Power-to-Gas voor de energietransitie in de EU.” Het is hetzelfde verhaal dat zo typisch is voor veel duurzame energiebronnen: het slagen van Power-to-Gas is niet zozeer afhankelijk van de technologie maar van het sociaal-economische draagvlak.
Dit artikel is het laatste deel van de serie Net van de Toekomst. Eerder verschenen artikelen over het waterstofnet, Smart Grids en Thermal Smart Grids.
Foto's: Hydrogenics
