Nederland wil de productie van hernieuwbare elektriciteit, voornamelijk uit wind- en zonne-energie, aanzienlijk verhogen tot 70% van de elektriciteitsvoorziening in 2030. Om het elektriciteitsnet stabiel te houden met zulke hoge volumes is een van de oplossingen de integratie van waterstof in het energiesysteem. Bijvoorbeeld door waterstof te produceren uit windenergie van zee.

Van offshore windenergie tot groene waterstofproductie

De integratie van zulke grote hoeveelheden variabele, hernieuwbare energie vereist een nieuw holistisch ontwerp van het energiesysteem. Het vraagt ook om technologische innovaties die enorme schommelingen in het aanbod voorkomen.

Om de opschaling van groene waterstofproductie uit offshore wind en de integratie ervan in het energiesysteem te versnellen, bundelen 10 vooraanstaande partners hun krachten. Het FlexH2-consortium, geleid door Shell, bestaat uit industriële partners en kennisinstellingen, waaronder TNO. Zij werken nauw samen om gezamenlijk onderzoek te verrichten en nieuwe technologieën te ontwikkelen.

Iratxe Gonzalez Aparicio van TNO over het project: “Het FlexH2 project legt de basis voor nieuwe geïntegreerde wind-naar-waterstof ontwerpen, voordat we waterstofproductie van wind op zee kunnen implementeren en opschalen. Het creëren van realistische business cases voor waterstof uit offshore wind leidt tot een win-win situatie voor de transformatie van de industrie naar een energiesysteem zonder uitstoot.”

Kosten verlagen

Het FlexH2-project gaat innovaties ontwikkelen die de investeringskosten voor de infrastructuur van het transport van offshore windenergie aanzienlijk kunnen verlagen. Wind-naar-waterstof oplossingen maken het mogelijk om hernieuwbare elektriciteit rechtstreeks te gebruiken voor het produceren van groene waterstof.

De verwachting is dat deze oplossingen schaalbaar zijn en dat deze onafhankelijk van een lokaal of nationaal elektriciteitsnet te gebruiken zijn. Hierdoor wordt de tijd die nodig is om te technologie marktrijp te maken met 5 tot 10 jaar verkort. De integratie van de verschillende voorgestelde innovaties kan de kosten van de waterstofproductie met ten minste 10% en ruim vóór 2030 verlagen. Deze voorgestelde innovaties variëren van innovaties in de offshore windturbine tot innovaties in het transport en de levering van de stroom aan een elektrolyser op land.

TNO draagt in het project bij door het conceptuele ontwerp te leveren:

• Ontwerpoptimalisatie van de wind op zee – waterstofcentrale module
• Operationele strategie die flexibiliteit levert in een efficiënt energiesysteem
• Levering van het energiemanagementsysteem

Nieuw productieconcept

Het FlexH2-project gaat een nieuw offshore wind-onshore waterstofproductieconcept ontwerpen. Partners in het project willen hogere efficiëntie en meer flexibiliteit van het energiesysteem realiseren.

Ook zullen verbeterde transformatoren worden ontworpen voor de vermogensomvorming tussen de middenspanning-wisselstroom en de elektrolyser. Om deze technologie te verifiëren, zal een simulatie worden gedaan en ook zal een kleine demonstratie-unit worden gebouwd om het ontwerp te testen.

Vervolgens gaan de partners een volledige, technische systeemstudie uitvoeren die een nieuw ontwikkeld systeem, een elektriciteitsnetwerk-vriendelijk windpark en een halfgeleider transformator omvatten. In de laatste stap zal een conceptueel ontwerp van het FlexH2-concept worden ontworpen en ontwikkeld. Ook zal het gedrag van de windturbine worden gesimuleerd in een lab-omgeving.

Dit project wordt ondersteund met subsidie van het ministerie van Energie en Klimaat. (MOOI, ‘Missiegedreven Onderzoek, Ontwikkeling en Innovatie’, subsidieovereenkomst 52103). Het project maakt deel uit van het gezamenlijk onderzoeksprogramma op het gebied van windenergie op zee, GROW.

Bron: TNO innovation for life