Zeewater voor de productie van waterstof

Wie op het strand van Scheveningen gaat staan, kan hem bij helder weer zien: Q13a, een productieplatform van olie- en gasproducent Neptune Energy. Het volledig elektrische platform produceert dagelijks 2100 vaten olie en 21.000 kuub gas voor de markt. Hier zal in 2022 een twenty foot container worden geplaatst met daarin een elektrolyser, een apparaat dat gedemineraliseerd zeewater door middel van groene elektriciteit omzet in waterstof. Het project dat luistert naar de mythische naam PosHYdon is om meerdere redenen revolutionair. Want het doel van de pilot is te bewijzen dat de productie van waterstof op zee mogelijk is, op een werkend olie- en gasplatform, uit zeewater en met stroom van wind op zee.

Uitdaging op zee

“Een bestaande elektrolyser is niet gemaakt voor condities op zee”, zegt Rene van der Meer. Bij Neptune Energy Nederland is van der Meer verantwoordelijk voor de nieuwe energietak en een van de initiatiefnemers van het project. “Bovendien moet hij de fluctuaties in windenergie kunnen volgen. Als het minder hard waait zullen wij ook minder waterstof produceren.” Daarnaast is de veiligheid een belangrijk onderdeel van de proef. De elektrolyser komt te staan op een platform waar olie en gas wordt geproduceerd. “Een mobiele telefoon is daar al niet eens toegestaan vanwege het ontploffingsgevaar. Dus die elektrolyser moet ook aan de hoogste veiligheidseisen voldoen.”

Ruwe condities

“Op land zijn elektrolysers al in gebruik, zoals bij HYstock in Groningen”, zegt Rene Peters. Peters werkt bij TNO aan innovaties en technologieontwikkelingen rondom systeem integratie en waterstof. Samen met van der Meer en Jacqueline Vaessen van Nexstep stond hij aan de wieg van het PosHYdon project. “Maar alles veroudert veel sneller door de ruwe condities op zee.” Een van de vragen die het project moet beantwoorden is dan ook hoeveel duurder het is om waterstof op zee te produceren in plaats van op land. “We willen weten hoe vaak we ernaar toe moeten, of het proces op afstand te monitoren en besturen is, hoe snel het apparaat degradeert en of bijvoorbeeld storm en zout invloed hebben op de conversie.”

Een standaard elektrolyser maakt waterstof van zoetwater en elektriciteit. Maar in het PosHYdon project wordt zeewater gebruikt, dat eerst gedemineraliseerd wordt. “Dat maakt het extra complex”, zegt Peters. Bovendien is onduidelijk wat er gebeurt als de waterstof in de gasinfrastructuur wordt bijgemengd. “De bestaande olie- en gasleidingen zijn van origine niet ontworpen voor waterstof, maar studies hebben aangetoond dat dit zeer goed lijkt te kunnen”, zegt Van der Meer.

Wet en regelgeving

Ondanks al deze haken en ogen is volgens Van der Meer de techniek niet de grootste uitdaging. “We moeten daarnaast door alle procedures, wet en regelgeving gaan. Deze zijn primair opgesteld voor offshore olie- en gas productie, en zullen getoetst moeten worden voor waterstof. Dat is ook een horde die we moeten nemen. De regelgeving stamt uit een tijd dat de windenergiesector alleen maar bezig was met windenergie en de gas- en oliebedrijven met gas en olie. Die werelden waren tot op heden heel gescheiden. Niemand dacht aan synergie.”

PosHYdon ontstond vanuit het samenwerkingsprogramma North Sea Energy en Nexstep, het Nationaal Platform voor Decommissioning. In dit samenwerkingsverband zoeken overheid, de olie en gasindustrie en toeleveranciers gezamenlijk naar mogelijkheden voor hergebruik van bestaande gaspijpleidingen en productieplatforms. “Wij staan in de herfst van ons leven als olie- en gassector en zo zoetjes aan moeten we ook de assets opruimen omdat het eind van de economische levensduur in zicht is”, zegt Van der Meer. “Daar betaalt de belastingbetaler aan mee. Het is niet logisch om eerst veel geld uit te geven aan het opruimen van het bestaande, wat technisch nog in goede staat is, en vervolgens weer veel te investeren in het neerzetten van een nieuw systeem. En los van het geld, kost het ook tijd. En dat hebben we niet.”

Lees ook: Waterstof: onmisbaar maar geen panacee

Synergie

“In 2015 is voor het eerst gekeken naar de synergiën als je aanhaakt bij een windmolenpark in de olie en gasontwikkeling”, vertelt Van der Meer. “Ik weet nog dat ik de eerste seminars van de windenergiesector bezocht. Daar was ik echt de vreemde eend in de bijt. Ik kreeg de vraag: wat doe je hier eigenlijk?” Dat begint de laatste jaren wel te veranderen. “Synergie, integratie, systeemdenken begint nu wel te komen”, zegt Peters. “Want de offshore wind loopt binnenkort tegen beperkingen aan van de elektrische infrastructuur. Windmolenparken zullen steeds verder op zee worden geïnstalleerd en naarmate de schaal toeneemt, ontstaan ook inpassingsproblemen met de elektriciteit in het bestaande systeem.”

Daarnaast kan waterstofproductie op zee ook een oplossing bieden voor de winstgevendheid van windmolenparken, die wordt beïnvloed door de volatilid van de stroomprijs. Want als het hard waait, levert windenergie in de toekomst nauwelijks iets op. Om overbelasting van het net te voorkomen worden molens bovendien soms stilgezet. Door in plaats daarvan het teveel aan opgewekte energie om te zetten in groene waterstof gaat de duurzame stroom niet verloren. Grote windpartijen zoals het Deense Ørsted en RWE - maar ook de overheid - zijn dan ook volop aan het nadenken over de toekomst van grootschalige windontwikkeling waarin waterstof en offshore conversie een grote rol gaan spelen.

Internationale belangstelling

PosHYdon is de eerste proef ter wereld met offshore groene waterstofproductie uit wind op zee. Om die reden is er dan ook veel internationale belangstelling voor het project. Vanuit Nieuw-Zeeland, Japan, Zuid-Amerika, Zuid-Afrika, Canada, overal waar nu olie en gasplatforms staan, is er interesse in de pilot. En niet in de laatste plaats omdat PosHYdon voor de productie van waterstof zeewater gaat gebruiken. “Dat maakt dat het proces ook toepasbaar is in gebieden waar water schaars is zoals in Saoedi-Arabië, Oman en Qatar”, zegt Peters. Ook vanuit de kapitaalsector is groeiende belangstelling. Want de markt is groot genoeg. “Elk land dat zon en wind heeft, en toegang tot water, kan waterstof maken”, zegt Peters. “En in principe is waterstof een van de vervangers voor olie en gas voor allerlei processen in de industrie, transport, mobiliteit. Dan weet je meteen over wat voor een schaal je potentieel praat.”

Rendabel

Het zijn mooie toekomstbeelden maar vooralsnog is waterstofproductie op zee nog niet rendabel. Voor PosHYdon is een investering van ruim tien miljoen nodig, waarvan de helft van de overheid moet komen in de vorm van subsidie. Goed besteed geld vindt Peters. “Na 2030 ontstaat er al vrij snel een probleem met de inpassing van de elektriciteit in het elektriciteitsnet van TenneT aan land. Bovendien zullen windparken steeds verder op zee gebouwd worden. De kosten voor transport worden dan zo hoog, dan is die conversie naar waterstof en transport door pijpleidingen nodig.”

Voor de olie- en gassector is waterstofproductie op zee de mogelijkheid om een significante rol te spelen in de energietransitie. “Wat wij goed kunnen, is aardgas comprimeren, transporteren en geschikt maken voor de leidingen van Gasunie”, zegt Van der Meer. “Daar kunnen wij een oplossing bieden. De sector heeft decennia ervaring in het veilig werken op zee. En zo lang er vraag is, zullen wij doorgaan met gasproductie. Maar dat zal economisch steeds lastiger worden. Als wij in onze leidingen zowel waterstof als aardgas hebben, kunnen we kosten delen en ook door met aardgasproductie uit de Noordzee. In de energietransitie zullen we van ons ene been op het andere moeten leren staan, van aardgas naar waterstof. Dat gaat niet ineens. Dat moet geleidelijk. Dat is wat we hier voor ogen hebben.”

Lees ook: Groene waterstof concurreert in 2030 met aardgas

Verspilde energie

De vraag blijft, of het omzetten van elektriciteit naar waterstof wel de meest efficiënte methode is. Want met elke conversie gaat ongeveer dertig procent van de energie verloren. “Natuurlijk is het direct gebruik van duurzaam opgewekte stroom beter”, beaamt Peters. “Maar de echt verspilde energie zijn windturbines die je stil moet zetten, of de zonnestralen die nu op het zand van de Sahara vallen. Hernieuwbare energiebronnen als zon en wind zijn gratis, productie van schone elektriciteit wordt steeds goedkoper. De kosten zitten in de infrastructuur voor transport en opslag. En als je die al hebt, moet je die benutten."

Dit artikel verscheen oorspronkelijk in Change Inc. magazine. Wil jij het magazine ook lezen? Bekijk het hier