Zoeken

Eerste stappen naar grootschalige offshore waterstof-productie

Offshore windenergie heeft enorm potentieel en is van essentieel belang om de doelstellingen van het Klimaatakkoord van Parijs te behalen. De offshore wind sector is in de afgelopen jaren in Europa enorm gegroeid. Ook in de komende decennia wordt een aanzienlijke capaciteitstoename verwacht. De capaciteit van de huidige offshore wind installaties in de Noordzee bedraagt 17 GW. Prognoses voor de toekomstige offshore windcapaciteit liggen tussen de 34 en 100 GW in 2030 tot 250 GW in 2050. Voor Nederland is offshore windenergie een van de belangrijkste pijlers om de doelstellingen van het Klimaatakkoord van Parijs te behalen en opwarming van het klimaat tegen te gaan. Er liggen concrete plannen om in 2030 een geïnstalleerde capaciteit van 11,5 GW te realiseren, die tegen 2050 zou kunnen uitgroeien tot wel 60 GW of meer. De Noordzee is dus letterlijk de drijvende kracht achter de energievoorziening van alle aangrenzende landen, inclusief Nederland.

Zo laag mogelijke maatschappelijke kosten

Onderdeel van het Klimaatakkoord van Parijs zijn de ‘Green Powerhouse Noordzee’-doelstellingen. Met de uitbreiding van gekoppelde elektriciteitsnetwerken, de omschakeling naar waterstof, ‘slimme’ netwerken, vraagrespons, opslagmogelijkheden en kunstmatige eilanden moet offshore windenergie een grotere rol gaan spelen binnen de energiehuishouding. Maar tegelijkertijd moeten de maatschappelijke kosten en ecologische impact van offshore energieopwekking omlaag. Naar verwachting zullen naast de particuliere verbruikers ook de zware industrie en de transportsector (met name de luchtvaart) de vraag naar groene, betaalbare elektriciteit en waterstof gaan opstuwen wanneer ook zij steeds meer gebruikmaken van duurzame brandstoffen. Inmiddels wordt algemeen erkend dat binnen de hele keten gezocht moet worden naar flexibele oplossingen en diensten op het gebied van energiesystemen, willen we offshore windenergie tegen de laagst mogelijke maatschappelijke kosten kunnen implementeren. Iets wat nauw verband houdt met offshore windenergie, is de verwachte ontwikkeling van waterstof als een belangrijke energiedrager voor de opslag, het transport en het gebruik van energiesystemen.

Belangrijke uitdagingen

De grootschalige integratie van offshore windenergie in de huidige energiesystemen kent een aantal belangrijke beperkingen.
De eerste uitdaging zit in de infrastructuur. Op dit moment kan de infrastructuur de hoge elektriciteitstoevoer van offshore windparken die na 2030 wordt verwacht niet verwerken. Een ander probleem is het fluctuerende aanbod en de wisselende vraag, waardoor vraag en aanbod niet optimaal op elkaar kunnen worden afgestemd.

De ontwikkeling van offshore windenergie in Nederland gaat steeds sneller. Dit betekent dat het aandeel fluctuerende hernieuwbare energie in het elektriciteitsnetwerk aanzienlijk toeneemt. Dit heeft gevolgen voor de stabiliteit van het energienetwerk en de balans tussen vraag en aanbod. Ook zou de capaciteit van het onshore netwerk in 2030 een beperkende factor voor de inzet van offshore windenergie kunnen worden.
Nu er steeds meer windparken verder uit de kust worden gebouwd, zijn voor het transport van de opgewekte energie dure HVDC-verbindingen (hoogspanningsgelijkstroom) nodig. Hoe groter de afstand, hoe hoger de kosten en hoe groter de energieverliezen. Op een bepaald moment zal er een afweging moeten worden gemaakt tussen het transport van energie in de vorm van elektronen of moleculen.

Een van de oplossingen om overbelasting van het netwerk te voorkomen, is elektrolyse: het omzetten van windenergie in waterstof. Hierbij wordt windenergie in de vorm van moleculen, in plaats van elektronen, het netwerk in geleid. Dit maakt ‘peak shaving’ mogelijk en zorgt zo voor een betere balans in het elektriciteitsnetwerk. Bovendien kan er zo veel meer windenergie worden opgewekt dan het elektriciteitsnet op het vasteland aankan.

Waterstof kan in het bestaande offshore aardgasnetwerk worden geïnjecteerd en getransporteerd. Er zijn dus niet direct nieuwe pijpleidingen nodig om de op zee opgewekte energie naar de wal te transporteren. Dit biedt kansen om bestaande platforms te gebruiken voor de offshore productie van waterstof.

’s Werelds eerste offshore waterstoffaciliteit op een werkend platform

Iv-Offshore & Energy werkt mee aan het PosHYdon-project. Hier wordt beoogd om drie energiesystemen (offshore windenergie, offshore gas en offshore waterstof) te integreren door waterstof te produceren uit zeewater. Deze pilot vindt plaats op het Q13a- A-platform van Neptune Energy in het Nederlandse deel van de Noordzee. Het doel van dit 1 MW-project is ervaring opdoen met de integratie van bestaande offshore energiesystemen en de productie van waterstof op zee.

De bestaande infrastructuur van offshore pijpleidingen komt na 2030 beschikbaar voor andere gassen. Als eerste op de markt wordt met het PosHYdon-project in de praktijk onderzoek gedaan naar de mogelijkheid om deze offshore faciliteiten voor andere doeleinden in te zetten. De onderzeese pijpleidingen lopen tot aan de Noordzeekusten van het Verenigd Koninkrijk, Duitsland en Denemarken en hebben de capaciteit om tot 12 GW windenergie in de vorm van waterstof naar het vasteland te transporteren.

PosHYdon is het eerste project ter wereld dat onderzoek doet naar offshore waterstofproductie en -transport op een bestaand platform. Het is een eerste stap op weg naar grootschalige waterstofproductie ver uit de kust, iets wat na 2030 noodzakelijk zal worden.

Iv-Offshore & Energy gaat voor het PosHYdon project de eisen definiëren voor de toepassing van het elektrolysesysteem op het offshore platform. De installatie van het elektrolysesysteem op het Q13a-A-platform vergt een aantal aanpassingen. Iv-Offshore & Energy gaat ook de engineering verzorgen voor de aanpassingen aan het platform en de systeemintegratie om productie van waterstof op zee mogelijk te maken.

Omdat de kosten (energieverliezen) van transport via kabels toenemen bij grotere afstanden tot
de kust, is het een aantrekkelijke optie om de opgewekte elektriciteit offshore om te zetten in waterstof. Het hogere vermogen, de offshore waterstofproductie en de grotere transportafstand zouden alles bij elkaar voordeliger kunnen zijn dan kabelaansluitingen en on- en offshore conversie.

500 MW offshore platform voor de productie van groene waterstof

Voor een grootschalige integratie van offshore windenergie in het bestaande systeem hebben we op korte termijn veel grotere productiesystemen voor groene waterstof nodig. Iv-Offshore & Energy is betrokken geweest bij een groot aantal olie- en gasprojecten wereldwijd, en ook al sinds het eerste begin bij verschillende offshore windprojecten.

Iv-Offshore & Energy gelooft dat waterstof een belangrijke rol zal spelen in de energietransitie, zowel onshore als offshore, en is daarom ook betrokken bij de eerste front-end ontwikkelingen van offshore waterstofproductie. Hiertoe neemt Iv-Offshore & Energy niet alleen deel in verschillende onderzoeks-, pilot- en demonstratieprojecten, maar heeft het ook een concept ontwikkeld voor een compleet offshore platform voor groene waterstof. Dit platform heeft een capaciteit van 500 MW en produceert in één dag voldoende waterstof om meer dan 300.000 waterstofauto’s ruim 100 kilometer te laten rijden! Iv-Offshore & Energy heeft het volledige ontwerp van dit offshore waterstofplatform gemaakt, van het process design tot de Balance of Plant en het ontwerp van de jacket (het onderstel van het platform) en de hulpsystemen.