Procesbesturing vergroot veiligheid waterstofeconomie
(branded content)
Waterstof en met name groene waterstof krijgt een steeds prominentere rol: als opslagmedium, als energiedrager en als grondstof voor duurzame brand- en kunststoffen. De markt moet dan ook versneld kennis en ervaring opdoen om de productie, het transport en de opslag van waterstof veilig en efficiënt te laten verlopen. Procesbesturing en -beveiliging is daar een belangrijk onderdeel van.
Voordat Nederland massaal kan overstappen op waterstof, moet men eerst zeker weten dat het gas veilig en efficiënt kan worden geproduceerd, getransporteerd en omgezet in warmte of een andere energievorm. Om die reden begon het Groningse energiekennisinstituut EnTranCe, centre of Expertise Energy van Hanzehogeschool Groningen, het Waterstof Innovatie Netwerk Groningen (WING). In de energieproeftuin van EnTranCe kunnen netbeheerders en technologieleveranciers experimenteren met verschillende configuraties en ervaring opdoen met het beheer en onderhoud van waterstofinfrastructuur.
Projectleider Ted Wildenberg van Entrance is zeer enthousiast over de nieuwe faciliteit. ‘Voordat overheid, burgers en bedrijfsleven een nieuw energiesysteem accepteren, willen ze zeker weten dat het veilig is. Natuurlijk hebben we jarenlang ervaring met transport en opslag van aardgas en ook waterstof is niet geheel nieuw. Maar bijvoorbeeld woningen verwarmen met waterstof is toch wel even anders dan waterstof in een industriële omgeving. Dus bouwden we in onze proeftuin een bovengrondse infrastructuur met bijbehorende randapparatuur, zodat we kunnen zien wat er met leidingen gebeurt en hoe afsluiters zich gedragen.’
Ingrijpen
Ook de procesbesturing vormt een deel van die infrastructuur. Projectpartner Emerson Automation Solutions formuleerde duidelijke duurzaamheidsdoelstellingen en daar past het emissieloze groene waterstof goed bij. ‘Met WING ontstond een mooie kans om te laten zien hoe procesautomatisering kan bijdragen aan veilig en duurzaam beheer en onderhoud van de netten’, zegt sustainability leader Jan Kik van Emerson Automation Solutions. ‘Als we niet kunnen aantonen dat waterstof veilig is, zal de burger de transitie naar het nieuwe gas nooit accepteren. We slaan waterstof op met een druk van tweehonderd bar, reduceren dat naar vijftig bar, om het uiteindelijk op acht bar te kunnen aanleveren aan distributiebedrijven die het gas weer doorleveren aan huishoudens. Met die drukken moet je wel goed weten wat je doet en kunnen ingrijpen als het mis dreigt te gaan.’
‘Voordat overheid, burgers en bedrijfsleven een nieuw energiesysteem accepteren,
willen ze zeker weten dat het veilig is.’
Ted Wildenberg projectleider Entrance
Emerson leverde daarom een emergency shutdown system dat ingrijpt wanneer bijvoorbeeld de druk te hoog oploopt. Kik: ‘Misschien wel net zo belangrijk is de inzet van sensoren en slimme procesapparatuur om het onderhoud te stroomlijnen. De regelkleppen, afsluiters en flowmeters zitten namelijk straks wel ondergronds of zijn moeilijk bereikbaar en degraderen hoe dan ook. Hoe beter we die degradatie kunnen meten en voorspellen, hoe eerder we preventief kunnen ingrijpen of wellicht zelfs slijtage kunnen voorkomen.’
Hoe ver de veiligheidssystemen gaan, bewijst de automatische aarddetectie. Wildenberg: ‘We krijgen het testgas aangeleverd in tankwagens. En net als bij aardgas wil je ook bij waterstofgas geen vonk krijgen. Om dit risico te vermijden gebruikt men een aardedraad die statische ontlading voorkomt. Maar hoe weet je zeker dat deze is aangesloten? Het systeem van Emerson detecteert niet alleen de koppeling, maar test ook of deze daadwerkelijk werkt. Dat is belangrijk. Zeker bij EnTranCe, waar ook studenten rondlopen, moeten we zeer veilig werken.’
Offshore windstroom
Ook aan de productiekant werkt Emerson mee aan waterstofinnovaties. Zo onderzoekt de offshore olie- en gasindustrie of ze haar productieplatforms kan hergebruiken of simultaan kan inzetten voor de omzetting van offshore windstroom naar groene waterstof. Kik: ‘Neptune Energy voert samen met de consortiumpartners een onderzoek uit op haar Q13a-A platform dat voor de kust van Scheveningen ligt. Emerson is een van de partners van dit PosHYdon-project en levert zijn DeltaV distributed control systeem, beveiligingssysteem en live operator interface software voor de besturing van de ontziltingsinstallatie, elektrolyzers, gasmenging en afstemming van de processen.’
Normaal gesproken moet een gasproducent zijn platform afbreken zodra een veld is uitgeproduceerd. Kik: ‘In de tussentijd komen de concessies voor offshore windparken steeds verder van de kust te liggen. De aanlanding van die groene stroom wordt dan ook steeds duurder. Als we die groene stroom offshore kunnen omzetten in groene waterstof zou de aanlanding veel goedkoper worden. Zeker omdat de productieplatforms al een gasinfrastructuur hebben en er al een aanlandingspunt is.’
Wisselende kwaliteit
Voordat de offshore-industrie echter grootschalig overgaat op groene waterstofproductie verder weg op de Noordzee, wil ze eerst zeker weten of dit veilig en efficiënt kan. ‘Nu bedienen we de offshore-gasmarkt al en kunnen we in principe alle processen vanaf de kust regelen en bijsturen’, vertelt Kik. ‘Maar offshore waterstofproductie is nog niet eerder gedaan. Voor waterstof is zeer zuiver water nodig, waarvoor het platform wordt uitgerust met een reverse osmose-installatie. Daarmee kan zeewater worden ontzilt en gezuiverd dat vervolgens via een PEM-elektrolyzer wordt gescheiden in zuurstof en waterstof. De uitdaging voor de procesapparatuur zit met name in de wisselende kwaliteit van het zeewater en het variabele aanbod van groene stroom.’
Daarnaast wil men de waterstof gemengd met het gewonnen aardgas via de bestaande gasleiding bijmengen en zo naar land transporteren. Kik: ‘Ook dat moet uiteraard veilig en efficiënt verlopen. Alle lessen die we met PosHYdon leren, helpen straks bij de grootschalige uitrol van groene waterstofproductie verder weg op de Noordzee.’
