Rozenburg, Power-to-Gas Demonstratieproject

  • looptijd: 2014 - 2020
  • locatie: Rozenburg, Zuid-Holland
  • functie: Waterstof

rozenburg power to gasSinds oktober 2014 koken inwoners in Rozenburg op synthetisch (methaan) gas.

Het demoproject is verlengd en loopt van 2014 tot 2020 en moet de efficiëntie aantonen van het omzetten van overtollige duurzame elektriciteit via waterstof en CO2 in aardgas.

Het geproduceerde gas is van aardgaskwaliteit en wordt toegevoegd aan het bestaande aardgasnet. De dertig huishoudens kunnen zonder merkbare gevolgen gebruik maken van deze duurzame energieproductie, bijvoorbeeld voor de CV-ketel en kooktoestellen.

Proces

  1. Electrolysis
  2. Methanation
  3. Upgrading and injection

Rozenburg

De installatie in Rozenburg is aangesloten op het reguliere aardgasnet van de appartementen.

Stedin deed op Ameland eerder een succesvol onderzoek met het produceren van groene waterstof en het vervolgens te mengen met het reguliere aardgasnet van een appartementencomplex.

Bijmengen is niet meer nodig, want door methanisering – een volledig CO2-neutraal proces – ontstaat gas van aardgaskwaliteit.

Voorlopige conclusie

Huishoudens op methaan of waterstof

Duitsland loopt op het gebied van brandstofcellen en waterstoftechnologie voorop.

Het Fraunhofer Instituut (de Duitse tegenhanger van TNO) onderzoekt al jaren hoe power-to-gas een rol kan spelen in de energietransitie.

Volgens Christopher Hebling, directeur Energy Technology, moet echter niet te veel verwacht worden van methaniseringsinstallaties in huishoudens. “Alleen al omdat er hele pure CO2 voor nodig is, en dat is niet aanwezig in huishoudens.”

Waterstof versus synthetisch methaan gas

Hebling weet zeker dat power-to-gastechnologie in Duitsland onontbeerlijk is om het duurzame energiedoel van 80 procent in 2050 te halen. Hij vertelt dat er twee kampen zijn: het waterstofkamp en het synthetisch methaan-kamp. Zelf rekent hij zich tot de waterstofadepten.

“Methanisering gaat ervan uit dat je injecteert in het aardgasnet. Maar in de toekomst wil je daar nu juist vanaf, want dat is fossiele brandstof.”
In plaats daarvan ziet Hebling een situatie voor zich waarbij buurten of gemeenten zich afkoppelen van het aardgasnet, om het zo verkregen losse gasnet te gebruiken voor waterstof.

“Daar kunnen dan auto’s op rijden en huishoudens op koken”, zo stelt hij. “In Duitsland zijn er eind dit jaar al vijftig waterstoftankstations, en Toyota’s nieuwe waterstofauto is al uitverkocht voor hij goed en wel op de markt is.”

En kunnen huishoudens wel op waterstof? “Twintig jaar geleden bewezen we met de autonome woning in Freiburg al dat dat helemaal geen problemen oplevert.”

Projectpartners

DNV GL, Ressort Wonen, de gemeente Rotterdam, Stedin

Partners: 

rozenburg power to gas

Polymer Electrolyte Membrane (PEM) Electrolysis

Specifications Hogen® S40 Electrolyser

INPUT:

  • Power Consumption  – 7 kWe
  • Water Flow – 0,94 L/h

OUTPUT:

  • Maximum Output H2 Flow – 1,1 Nm3 /h (2,3 kg/day)
  • Purity H2 – >99,9995%
  • Nominal Output Pressure H2 – 13,8 barg
  • Heat Generation – 4,3 kW

EFFICIENCY:

  • Electricity Consumption – 6,7 kWh/Nm3
  • H2 Electrical Efficiency – 53 %

Initiatiefnemer Stedin wilde een power 2 gas demonstratie project om aan te tonen dat het mogelijk is om vanuit elektriciteit aardgas te produceren. Samen met DNV GL werd een plan gemaakt om in Rozenburg een proeftuin te creëren waarbij elektriciteit door elektrolyse wordt omgevormd naar waterstof en zuurstof. Door de waterstof katalytisch te laten reageren met CO2 ontstaat er water en Methaan, Het Methaan wordt bewerkt om aan de aardgas specificaties te voldoen.

Technologie te duur

De technologie is nog te duur, blijkt uit het rapport ‘De rol van power-to-gas in het toekomstige Nederlandse energiesysteem’ dat ECN en DNV GL samen opstelden.

“De investeringskosten zijn te groot in verhouding tot het geringe aantal draaiuren dat de installaties hiervoor maken,” aldus projectleider Jeroen de Joode van ECN.

Albert van der Molen van Stedin beaamt dit. “De installaties moeten kleiner en goedkoper.”

Efficiëntie al naar 75%

Aan de efficiëntie ligt het niet. Die is al tamelijk hoog. Was het rendement van elektrolyse in 2006 nog ongeveer 50 procent. Tegenwoordig ligt dat al op 75 procent.

Ook de methaniseringsstap kan al zonder veel energieverlies plaatsvinden. Volgens Van der Molen ligt het rendement hier inmiddels op 90 procent. “We moeten vooral de hardware goedkoper maken.”

Daarnaast zouden enkele gunstige ontwikkelingen op de energiemarkt power-to-gas in de kaart spelen. “Als gas wat duurder werd ten opzichte van elektriciteit, of als de CO2-prijs wat toenam, dan zou het plaatje er al anders uitzien”, zo licht hij toe.
Concurrerend of niet, de installatie in Rozenburg kan op warme belangstelling rekenen. Diverse gemeenten en energiecoöperaties klopten al bij Stedin aan.

“Als we zouden willen, zouden we verspreid over Nederland al diverse installaties neer kunnen zetten”, zegt Van der Molen. Het buurtniveau is de ideale schaal voor een power-to-methane-installatie.

“Voor individuele huishoudens is het niet geschikt, maar wel voor een lokaal energie-initiatief, waarbij overtollige zonnestroom van meerdere daken gebruikt kan worden”, denkt Van der Molen.

Brandstofcel

De elektrolyse van water vindt in Rozenburg plaats in een PEM-(proton exchange membrane) brandstofcel. Er zijn meer technieken mogelijk, maar Stedin heeft onder meer voor PEM gekozen vanwege de relatief lage prijs, de lage bedrijfstemperatuur, de hoge energiedichtheid en de snelle responstijd. Ook speelt mee dat in de auto-industrie deze technologie het meest gangbaar is, waardoor innovaties sneller plaats vinden.

De installatie bestaat uit twee containers met daarin alle infrastructuur voor het proces, de automatisering en de gasbehandeling en meting.

  • productiecapaciteit van 0,25 kuub per uur
    of 2.000 kuub per jaar
    en minder dan het gemiddelde verbruik van een huishouden
  • De twee productieprocessen, elektrolyse en methanisering, vinden elk in een eigen container plaats.
  • De methanisering vindt plaats in vier in seriegeschakelde reactorvaten, waarbij het methaanpercentage in stappen oploopt tot bijna 100 procent.

Stedin Netbeheer BV

  John Hodemaekers   www.stedin.net    john.hodemaekers@stedin.net    000-00000