ZONNE-ENERGIE
Install Magazine 953 – september 2018

Energiezuinige productie van hernieuwbare waterstof

Onderzoek naar elektrolyse op hoge temperatuur

Het probleem van groene stroom is niet zozeer dat er te weinig van is, maar dat de beschikbaarheid niet overeenkomt met de vraag. Zolang de overproductie van zonnepanelen in de zomer niet kan worden opgeslagen, zullen er andere productiemethoden nodig zijn om de vraag in de winter te dekken. Daarom denkt men aan chemische opslag van zonnestroom: in de zomer wordt dan waterstof geproduceerd, die ofwel direct kan worden gebruikt, of de basis kan vormen voor biobrandstof.

Power to X

De verzamelnaam voor deze procedures is Power to X. Daarbij wordt overtollige groene stroom omgezet in chemische energiedragers. Dat kan gaan van waterstof voor brandstofceltoepassingen, maar ook methaan voor het aardgasnet, biobrandstof voor vliegtuigen of LNG voor auto’s en schepen. Het voordeel van deze techniek is dat men de brandstof gemakkelijk voor lange periodes kan bewaren. Het is dus een goede manier om de zonne-energie van de zomer in de winter te benutten. Bovendien kan men meestal gebruik maken van de bestaande infrastructuur en toepassingen voor fossiele brandstoffen, zoals het verdeelnet en de verbrandingstoestellen voor aardgas. Hoge kosten en een lage energie-efficiënte staan echter een doorbraak in de weg.

Hoge-temperatuur elektrolyse

Aan het Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden Württemberg (ZSW) wordt onderzoek gedaan naar een combinatie van verbranding van biomassa, in combinatie met elektrolyse op hoge temperatuur. Het doel is om het stroomverbruik van de productie van hernieuwbare waterstof te halveren. In tegenstelling tot traditionele methoden zoals alkalische elektrolyse of PEM-elektrolyse, heeft hoge-temperatuurelektrolyse minder stroom nodig. Een deel van de energie wordt immers geleverd door warmte op hoge temperatuur.

ZSW ontwikkelt een proces waarbij die warmte op een milieuvriendelijke manier geleverd wordt door oxyfuel verbranding van biomassa. Oxyfuel is een verbrandingsproces met zuivere zuurstof in plaats van met lucht. Daardoor zijn hogere temperaturen mogelijk, en is er minder schadelijke uitstoot. Als brandstof wordt hout of resten van biomassa gebruikt. Volgens de onderzoekers zou een kubieke meter waterstof geproduceerd kunnen worden met slechts 2,5 kWh elektriciteit. In een volgende stap zou de CO₂ uit de verbranding met de waterstof kunnen gecombineerd worden tot methaan.

Er worden twee concepten onderzocht: een wervelbedreactor en een FLOX-brander (vlamloze oxidatie). Zo worden zuurstofarme rookgassen geproduceerd, die enerzijds hoge temperaturen leveren voor de elektrolyse en anderzijds CO₂ als grondstof voor synthetische brandstoffen. Op dit ogenblik draait alles nog op een proefstand, maar het is de bedoeling om partners uit de industrie aan te trekken. Het project maakt deel uit van het Duitse Kopernikus-project Power to X, en zal drie jaar duren.

Door Alex Baumans

Foto’s: ZSW