Onderzoekers van Wageningen University & Research hebben aangetoond dat de kosten voor het fabriceren van groene waterstof via elektrolyse op zee omlaag kan door het ter plekke maken van Ultra Puur Water (UPW) door middel van Membraandestillatie. Dit ultra-schone water is essentieel voor de omzetting van windenergie naar ‘groene’ waterstof.
Met dit onderzoek is op Texel met een demonstratie prototype aangetoond dat ultra puur water gemaakt kan worden uit zeewater met vrijgekomen restwarmte bij elektrolyse van water (voor waterstof productie). Jolanda van Medevoort, projectleider van dit onderzoek en onderzoeker binnen het programma Water Treatment & Technology is opgetogen dat deze pilot zo succesvol is afgerond. ‘Hiermee wordt de business case voor groene waterstof rooskleuriger en dat is hard nodig, want op dit moment kan groene waterstof de concurrentie nog niet aan met de grijze waterstof geproduceerd met fossiele energie. En wat zeker zo belangrijk is, is dat dit proces met membraandestillatie zelf ook milieuvriendelijker is ten op zichtte van te toepassing van omgekeerde osmose, die nu vaak wordt toegepast. Membraandestillatie gebruikt niet alleen veel minder elektrische energie omdat het de restwarmte benut van de electrolyzer, maar is ook milieuvriendelijker omdat geen chemicaliën nodig zijn voor de voorbehandeling van zeewater. Ook wordt het zeewater nauwelijks zouter in tegenstelling tot omgekeerde osmose (RO) waardoor het onderwater milieu niet wordt aangetast en natuurlijk dat er geen drinkwater gebruikt hoeft te worden voor dit proces.”
Het proces van membraandestillatie om zeer schoon water uit zeewater te produceren is op zich niet nieuw, maar omdat het proces, veel warmte en dus energie vergt, is het niet voor alle toepassingen de beste, economisch haalbare, oplossing. De door de Electrolyzer geproduceerde warmte moet snel af gevoerd worden om het elektrolyse-proces goed te laten lopen. Door deze warmte te gebruiken voor membraandestillatie is koelen met zeewater niet meer nodig en wordt er direct het benodigde ultra puur voedingswater voor de electrolyzer geproduceerd. De kosten van Ultra Puur Water zullen daarbij lager zijn dan bijvoorbeeld de toepassing van omgekeerde osmose (RO) dat het algehele elektrisch rendement van het volledige waterstof systeem verlaagt. Dit komt omdat omgekeerde osmose een elektrisch gedreven proces is. Daar komt nog als voordeel bij dat de milieu impact van membraandestillatie lager is dan voor omgekeerde osmose, omdat de voorbehandeling van zeewater voor toepassing in membraandestillatie aanzienlijk eenvoudiger is dan voor omgekeerde osmose en daarbij geen chemicaliën worden gebruikt. Ook neemt de concentratie van zout in het gebruikte zeewater bij membraandestillatie nauwelijks toe waardoor het onderwater milieu niet wordt aangetast.
Het belangrijkste resultaat is het werkende bewijs van het technologisch principe door een werkend systeem te bouwen, te integreren met de electrolyzer en het demonstreren van het gecombineerde systeem op de kade van Seaport Texel.
Op onderstaande foto zijn de installaties te zien op de demo locatie. De electrolyzer en membraandestillatie installaties zijn beide ingebouwd in een container om ze te kunnen transporteren naar de demo locatie op Texel. De electrolyzer van projectpartner Hydron Energie in de blauwe container in de grijs/witte daarnaast de membraandestillatie installatie van Wageningen Food & Biobased Research. De zeewater intake (Pomp met zandfilter) om het zeewater rechtstreeks naar de membraandestillatie installatie te pompen staat rechts op de hoek van de kade. De Electrolyzer heeft de verwachte hoeveelheid waterstof geproduceerd op de door het membraandestillatie geproduceerde water. Dit water is geproduceerd door middel van de restwarmte die door de electrolyzer is afgegeven.
In een economische evaluatie is gebleken dat extra voordeel kan worden gehaald uit de met de restwarmte geproduceerde hoeveelheid water. Ongeveer een derde van het geproduceerde water wordt gebruikt voor waterstof productie. Twee derde van het geproduceerde water is beschikbaar voor overige doeleinden. Dit betreft zeer zuiver water en is interessant in gebieden/periodes met water schaarste, offshore maar ook voor drinkwater of industriële toepassingen.
"Groene" waterstof vormt een belangrijk onderdeel in de transitie naar een samenleving vrij van fossiele brandstoffen. Het kan o.a. worden gebruikt als brandstof en als chemische grondstof voor verschillende industriële processen. Bovendien is het een belangrijke oplossing voor het bufferen van duurzame energie op piekmomenten van zowel wind- als zonne-energie. Op piekmomenten is zon- en windenergie vaak gratis of krijgen afnemers zelfs betaald voor afname om overbelasting van het netwerk te voorkomen.
Op zulke momenten kan windenergie op zee worden omgezet in waterstof. Bijkomend voordeel van productie van waterstof op zee is dat de bestaande gasleiding infrastructuur kan worden ingezet voor transport van waterstof naar land, wat aanzienlijk goedkoper is dan extra elektriciteitsleidingen aanleggen om de windenergie aan land te brengen.
De volgende fase is om dit concept op grotere schaal (0.5-1 MW) op een offshore locatie met relevante partners te demonstreren. Mogelijk interessante partners voor een dergelijk vervolg project zijn netwerk- en windpark beheerders, producenten van zowel membraandestillatie en polymeer elektrolyt membraan elektrolyse en offshore platform (demo locatie).
Betaalbare waterstofbatterij voor energieopslag?
SeaSolv maakt afvalvrije bioraffinage van zeewier met meerdere producten mogelijk
