Gascentrale wordt superbatterij voor zon en wind

Gascentrale wordt superbatterij voor zon en wind
EXPERTBIJDRAGE

Zonne- en windenergie die in een gascentrale wordt opgeslagen om later als brandstof voor stroom te dienen. Dat is het idee achter de transformatie van de gascentrale van Nuon in de Groningse Eemshaven tot een ‘superbatterij’.

De nieuwe opslagmethode, waarin ammoniak als koolstofvrije brandstof een spilfunctie vervult, belooft het spectrum van CO2-vrije en hernieuwbare energiebronnen uit te breiden. De gascentrale van Nuon in de Groningse Eemshaven wordt de komende tien jaar omgebouwd tot ‘superbatterij’ waar overschotten van zonne- en windenergie worden omgezet in vloeibare ammoniak. De ammoniak wordt vervolgens gebruikt als brandstof waarmee de centrale zonder CO2-uitstoot gas kan leveren. ‘Met deze nieuwe werkwijze kunnen tekorten van zonne- en windenergie worden aangevuld en tijdelijke overschotten juist opgeslagen voor later’, vertelt Geert Laagland, technoloog bij Nuon.

‘Steeds meer bedrijven die zich vestigen in de haven – denk aan Google – willen duurzame elektriciteit geleverd krijgen’, zegt Patrick Brouns, gedeputeerde van de provincie Groningen, in reactie op de plannen van Nuon. ‘Als de Magnum-centrale de zekerheid kan bieden dat er continu over groene stroom beschikt kan worden – ook op momenten dat er onvoldoende wind of zon is – dan is dat echt een aanwinst. Zeker hier in de provincie Groningen, waar we natuurlijk ambitieuze plannen hebben om de gaswinning naar een lager niveau te brengen.’

Seizoensverschillen

Traditiegetrouw vullen gascentrales tekorten aan groene stroom, die ontstaan op momenten waarop zonnepanelen en windmolens te weinig elektriciteit produceren, met aardgas aan. Tegelijkertijd zijn er beperkte mogelijkheden om op grote schaal gebruik te maken van overschotten van groene stroom, waarvan met name in de zomer – als zonnepanelen veel opleveren terwijl de vraag naar verwarming beperkt is – sprake is. In de Magnum-centrale kan dit straks duurzamer.

De eerste stap in het opslagsysteem dat in de gascentrale in de Eemshaven wordt ontwikkeld, is het omzetten van elektriciteit in vloeibare ammoniak. Dit gebeurt door elektrolyse van water, waarna de geproduceerde waterstof met zuivere stikstof wordt omgezet in ammoniak. Deze vloeistof kan vervolgens op een hanteerbare manier langdurig worden opgeslagen, zodat seizoensverschillen in de productie en het gebruik van zonne- en windenergie kunnen worden overbrugt. Het hergebruik van de ammoniak als brandstof vormt de laatste stap. Hiervoor wordt ammoniak (in plaats van aardgas) als koolstofvrije brandstof toegevoerd naar een gasturbine, die de brandstof omzet in elektriciteit voor het net.

Energiedrager

Ammoniak wordt sinds jaar en dag veel gebruikt in de Nederlandse industrie, bijvoorbeeld voor de productie van kunstmest en plastics. Ook als koolstofvrije energiedrager staat ammoniak al langere tijd op de agenda. Maar het traditionele procedé om ammoniak te maken via elektriciteit was relatief kostbaar en energie-intensief. Eerst is een elektrolyser nodig om waterstof te maken en vervolgens worden de stikstofmoleculen met waterstof gebonden onder hoge druk en op een hoge temperatuur. De omzetting van elektriciteit naar ammoniak was daardoor niet goedkoop en niet efficiënt.

Fokko Mulder, die als hoogleraar aan de TU Delft betrokken is bij het onderzoek in de Eemshaven: ‘In de Magnum-centrale verwachten we de productie van vloeibare ammoniak dankzij een nieuwe techniek om waterstof te behandelen efficiënter – en daarmee goedkoper – te kunnen maken.’
In eerste instantie wordt gekeken naar de benodigde voorzieningen om de ammoniak in de centrale bij te mengen in aardgas. Laagland: ‘Uiteindelijk – over ongeveer tien jaar – verwachten we volledig op ammoniak te kunnen draaien. Dat levert een gigantische verbetering van de ecologische voetafdruk op, want de CO2-uitstoot gaat omlaag naar praktisch nul.’

Gascentrale Magnum

Doorbraak

Is er nu een doorbraak voor stroom uit ammoniak op handen? Mulder trekt een vergelijking met de modellen van Tesla. ‘De technologieën voor het type ammoniakproductie die nu wordt ontwikkeld in de Magnum-centrale zijn voldoende rijp om op te schalen. Maar in feite ligt er nu een versie 1.0 van een nieuwe methode die het aantrekkelijk maakt om in gascentrales deze koolstofvrije brandstof te gebruiken. De versie 2.0 wordt na verdere ontwikkeling en onderzoek – net als de nieuwste Tesla – goedkoper en beter.’

Patrick Brouns ziet nog een andere overeenkomst met Tesla: de pioniersgeest. ‘Net als bij Tesla wordt ook bij de Magnum-centrale gepionierd met groene stroom en met het balanceren van het energienetwerk. Als de gascentrale in de Eemshaven de opslag van wind- en zonne-energie in ammoniak op gang kan brengen, dan ontstaat een heel nieuw toekomstperspectief, waarin de centrale een prominente rol krijgt in de vergroening van de stroomvoorziening.’

Elektrificatie

De centrale in de Eemshaven zal in de toekomst een stevige rol in het duurzame energie-aanbod krijgen, verwacht Laagland. ‘De inzet van vloeibare ammoniak als brandstof verdient een plek tussen de CO2-vrije en hernieuwbare energiebronnen. De techniek is ook complementair ten opzichte van bijvoorbeeld wind op zee. Dat is ook een koolstofvrije energiebron, maar wind is er nu eenmaal niet altijd – en het draagvlak voor de bouw van grootschalige parken vlak voor de kust is nog zeer beperkt.’

Op prijs kan de nieuwe brandstof op korte termijn waarschijnlijk niet concurreren met gas. Nuon verkent wel prijsscenario’s voor 2023 en 2030. Vanuit het perspectief van the all-electric society ziet Mulder dan wel volop kansen voor stroom uit wind en zon. ‘Stroom is een fantastisch mooie energiebron; er zijn zo veel toepassingen die efficiënter zouden zijn als ze geëlektrificeerd zouden worden. Denk aan elektromotoren die vijf keer zo energiezuinig kunnen zijn als diesel of benzine. Dan is het ook geen probleem als de prijs per kilowattuur wat hoger ligt: de elektrificatie zorgt voor een zodanige energiebesparing dat de totaalkosten uiteindelijk niet hoger zijn. Bovendien: als Europa willen we de CO2-emissies met 95% reduceren. Dan moeten we echt alle wind- en zonne-energie benutten die er is.’

Dit artikel is geschreven door Lynsey Dubbeld, communicatie- en mediaspecialist bij Leene Communicatie, in opdracht van Nuon.