Dossier Waterstof

 

Nederland neemt positie in elektrolyzermarkt

Wereldwijd wordt flink geïnvesteerd in elektrolyzers die water met behulp van groene stroom splitsen. De Nederlandse bijdrage aan deze groene waterstofmarkt is echter nog niet heel groot. Het Elektrolyzer Makersplatform wil hier verandering in brengen. Al was het maar dat Nederlandse bedrijven de technologie kunnen leveren om grootschalige productie mogelijk te maken.

David van Baarle

geanimeerde-knop

Air Liquide

Lennart van der Burg (TNO): ‘Nederland kent een volwassen technologiemarkt die nu al oplossingen kan bieden voor elektrolysesystemen.’

Lang leek windmolenland Nederland de race te verliezen op het gebied van windenergie. Bedrijven als Vestas en Siemens Gamesa werden oppermachtig in de turbinebouw, terwijl de weinige Nederlandse turbinebouwers langzaamaan verdwenen. Toch herstelde Nederland zich. De Denen en Duitsers mogen de lijsten aanvoeren op het gebied van turbines, dankzij bedrijven als SIF, Boskalis, Heerema en Van Oord werden ze steeds kosteneffectiever op hun plek gezet en aangesloten. Mede door deze evolutie werd de offshore windmarkt snel volwassen en inmiddels kunnen de parken zelfs zonder overheidssubsidie renderen.
Het succes van de offshorewind-industrie wordt intussen steeds meer merkbaar. Zeker bij harde wind op momenten dat de energievraag laag is, is het steeds lastiger de groene stroom volledig op te souperen. Bovendien vormt het transport van elektriciteit via kabels ook steeds vaker een bottleneck. En dan komt er de komende negen jaar nog eens acht keer zoveel offshore windvermogen bij, van nu 2,5 GW naar 21 GW in 2030, dit inclusief de onlangs aangekondigde ophoging van de planning met 10 GW. Om vraag en aanbod beter op elkaar af te stemmen, is een buffer nodig. Wereldwijd ontstaan dan ook plannen voor grootschalige opslag van met name wind-, maar ook van zonne-energie. Waar elektrochemische batterijen nog duur zijn en alleen geschikt voor kortetermijnopslag, biedt groene waterstof meer kansen. Door de windstroom om te zetten in gas, nemen zowel de opslag- als transportkosten significant af. Maar daarvoor zijn wel kostbare elektrolyzers nodig.

Tientallen miljarden
De Europese Unie heeft zich ten doel gesteld om in 2024 zes gigawatt aan elektrolysecapaciteit in Europa te installeren en in 2030 moet dit zijn opgeschaald naar veertig gigawatt. Om dat voor elkaar te krijgen zijn investeringen van tientallen miljarden nodig. Maar ook buiten Europa, met name in landen rond de evenaar, ziet men kansen voor grootschalige waterstofproductie met behulp van duurzame stroom.
Het is dan ook niet voor niets dat een samenwerking tussen FME en TNO zich op de lucratieve elektrolyzermarkt begeeft. Want net als bij de windturbines dreigt Nederland de boot te missen. Opnieuw Siemens, maar ook het Canadese Cummins en het Britse ITM Power leiden momenteel de snelgroeiende markt van PEM elektrolyzers. En dat terwijl de meer traditionele spelers als het Duitse ThyssenKrupp, Noorse Nel Hydrogen en het Franse McPhy al jaren alkaline elektrolyzers maken. Die worden namelijk allang ingezet in de chloorchemie voor het scheiden van zout in chloor en waterstof. Nu is het niet de bedoeling van de partners om deze partijen van hun troon te stoten. Maar net als bij de offshore wind externe expertise nodig was voor het installeren van de turbines, zouden Nederlandse bedrijven op eigen wijze hun bijdrage kunnen leveren aan de waterstofeconomie.
Lennart van der Burg, waterstofexpert bij TNO, ziet voldoende kansen voor de Nederlandse industrie: ‘Binnen TNO doen we veel onderzoek naar de lage temperatuur proton exchange membranes (PEM) en de hoge temperatuur solid oxide elektrolyzers. Tegelijkertijd kent Nederland ook al een volwassen technologiemarkt die nu al oplossingen kan bieden voor elektrolysesystemen.’
De stack vormt het hart van een elektrolysesysteem, vervolgt Van der Burg. ‘Maar een werkend systeem heeft meer nodig, de zogenaamde Balance of Plant. Zo produceert het merendeel van de alkaline elektrolyzers waterstof op atmosferische druk. Dat moet sowieso eerst worden gecomprimeerd, voordat je er iets mee kunt doen. Daarnaast zijn er partijen genoeg die reverse osmose of andere vormen van waterzuivering kunnen leveren voor demiwaterproductie. Of wat te denken van alle procesregelingen. Er zijn genoeg Nederlandse partijen die hier mooie oplossingen voor hebben.’

Tweede generatie
Van den Burg hoopt dat er een ecosysteem ontstaat dat gelijk is aan die andere Nederlandse trots: ASML. ‘Hoewel Nederland geen chips produceert, levert ASML wel de wafersteppers die chipproductie mogelijk maken. Zo kunnen Nederlandse bedrijven ook machines maken die grootschalige uitrol van elektrolyzers mogelijk maken. Op specifieke onderdelen, kunnen de Nederlanders ook verschil maken.’
Zo onderzoeken partijen nu al of ze Catalyst Coated Membranes (CCMS) op industriële schaal kunnen produceren met inkjet-technologie. Door een katalysator in een 3D-structuur op een membraan aan te brengen, neemt het contactoppervlak toe, wat de reactie versnelt en de efficiency verbetert. ‘Maar we hebben ook hoogwaardige producenten van anoden voor de elektrochemische industrie. Teijin in Arnhem kan ook een rol spelen in de productie van membranen en Bosch Transmision Technology in Tilburg ziet eveneens kansen voor new business. Dankzij de opkomst van de elektrische auto komt er een afname in de productie van duwbanden voor explosiemotoren. Het bedrijf zou zijn kennis goed kunnen inzetten om productielijnen in te richten voor de assemblage van PEM stacks.’
Tegelijkertijd zouden de Nederlandse techbedrijven ook al moeten kijken naar de tweede of derde generatie elektrolyzers. Van den Burg: ‘Een grote kostenpost bij PEM-elektrolyzers is het gebruik van iridium. Wie alternatieven kan vinden voor het schaarse metaal, zou in de toekomst nog goedkopere en duurzamere systemen kunnen bouwen. Maar ook op het gebied van alkaline zijn de grenzen nog niet bereikt. Normaal gesproken kunnen de alkalinesystemen niet snel op- en afschakelen, maar wellicht kunnen nieuwe generaties dit wel of wellicht compressie leveren. Het mooie is dat TNO de labfaciliteiten in huis heeft voor productinnovatie, maar ook de connecties om bedrijven aan elkaar te koppelen.’

Nichemarkten
Rogier Blokdijk trekt de kar van het elektrolyzer makers platform namens FME. Ook Blokdijk ziet goede kansen voor de Nederlandse techbedrijven, maar dan wel in bepaalde nichemarkten. ‘Veel grote producenten van elektrolyzersystemen mikken op de gigawatt-markt. Die race kunnen we denk ik niet snel winnen. Al kan de Nederlandse industrie er zeker aan bijdragen.’
Maar er zijn ook genoeg mogelijkheden in de meer gespecialiseerde nichemarkten waar slechts kilowatt of enkele gigawatt-vermogens nodig zijn. ‘Zo’n systeem zou in een zeecontainer kunnen passen die je kunt neerzetten waar behoefte is aan opslag. Bijvoorbeeld bij een boer of een klein bedrijf dat lokaal geproduceerde stroom wil omzetten in waterstofgas. Het voordeel van decentrale productie is dat je bijvoorbeeld ook de bij de conversie geproduceerde warmte nuttig kunt inzetten.’
De technologiekeuze valt bij dit soort systemen al snel op PEM-elektrolyzers. ‘Hoewel alkaline-technologie goedkoper en efficiënter zijn, hebben deze systemen een relatief grote footprint. Bovendien kunnen PEM-systemen flexibeler worden ingezet, wat een voorwaarde is voor de inzet van decentraal opgewekte duurzame stroom.’ Overigens bekeken de partners ook de mogelijkheden van Solid Oxide Elektrolyzers, maar die systemen zijn nog niet commercieel verkrijgbaar en vergen nog verder onderzoek en ontwikkeling.

McPhy

Rogier Blokdijk (FME): ‘Het voordeel van decentrale productie is dat je bijvoorbeeld ook de bij de conversie geproduceerde warmte nuttig kunt inzetten.’

Air Liquide

Rogier Blokdijk (FME): ‘Ook op het gebied van transport en opslag kunnen we wereldwijd een deuk slaan.’

71 bedrijven
Blokdijk: ‘We inventariseerden welke Nederlandse partijen al producten leveren die in zo’n modulair systeem nodig zouden zijn. Dat blijken er nog heel wat te zijn. In alle windstreken zien we partijen die delen van stacks kunnen produceren of assembleren. Denk aan membranen, elektroden of bipolaire platen. Maar Nederland kent ook meerdere producenten van vermogenselektronica, sensoren of bijvoorbeeld gasbehandelingsinstallaties. En, ook niet onbelangrijk, er zijn inmiddels meerdere partijen die willen investeren in elektrolyzers.’
FME registreerde in totaal 71 bedrijven die op een of andere manier hun bijdrage kunnen leveren aan de Nederlandse waterstofketen. ‘Wellicht niet iedereen weet dat Nederlandse pioniers als MTSA en Hydron al PEM-installaties of stacks bouwen. Nobian produceert bovendien al jarenlang chloor met alkaline-technologie. Tegelijkertijd zoeken partijen als VDL naar mogelijkheden om een deel van de snel groeiende markt te bedienen. Die partijen kunnen elkaar goed helpen met opschaling of technologieontwikkeling. Vergeet niet dat we al een volwassen gasmarkt hebben. Dus ook op het gebied van transport en opslag kunnen we wereldwijd een deuk slaan.’
De samenwerking is nog redelijk pril en dus bestaat de agenda van het platform nog uit veel wensen en aanbevelingen. Toch is met de inventarisatie de eerste stap gezet en de partijen sluiten zich dan ook graag aan bij het Elektrolyzer Makersplatform. ‘Het mooiste zou zijn als we binnen afzienbare tijd het eerste containersysteem kunnen bouwen met Nederlandse spelers’, zegt Blokdijk. ‘Vooral om te laten zien dat we niet alleen maar praten met elkaar. Tegelijkertijd hebben we ook de overheid nodig voor de nodige financiën. Maar misschien nog wel belangrijker is dat we haar nodig hebben voor aanpassing van wet- en regelgeving aan waterstofproductie, transport, opslag en gebruik. Voor heel veel schakels in de keten zijn nog geen normen en standaarden bekend. Alleen al het aanvragen van een vergunning voor een waterstofproject kan een behoorlijke uitdaging zijn. Als we alles snel met elkaar in lijn kunnen krijgen, zie ik veel kansen voor de Nederlandse maakindustrie. En daar profiteren we uiteindelijk allemaal van.’

Video
Share

Your name

Your e-mail

Name receiver

E-mail address receiver

Your message

Send

Share

E-mail

Facebook

Twitter

Google+

LinkedIn

Sign up

Sign up