Nefit Bosch werkt in Nederland hard aan de ontwikkeling van een waterstofketel die op 100% waterstof werkt. In de Engelse stad Leeds staat een grote praktijktest met 1000 waterstofketels op de planning. De lakmoesproef?
Nefit Bosch – leverancier van verwarmingstoestellen – werkt hard aan de ontwikkeling van een operationele waterstofketel die op 100% waterstof werkt. De afdeling Research & Development van Bosch Nederland in Deventer is nauw betrokken bij een op handen zijnde grote proef met waterstof in de Engelse stad Leeds.
Proef met waterstof
“Het gaat om een proef met waterstof op wijkniveau. In 2016 bracht Northern Gas Networks het H21 Leeds City Gate-rapport uit. De studie gaf gedetailleerd aan wat nodig zou zijn om de bestaande gasinfrastructuur van een stad, in dit geval Leeds, bruikbaar te maken voor waterstof”, zo vertelt Martine Straver, Directeur Marketing & Product Management bij Bosch Thermotechniek. “Omdat waterstof lichter is dan methaan, zou de bestaande gasinfrastructuur door middel van bijvoorbeeld een coating geschikt worden gemaakt voor transport van waterstof.”
“Onderhoud blijft natuurlijk belangrijk, net als bij de gasketel. Maar de waterstofketel verschilt straks niet veel van de conventionele toestellen.”
Polyethyleen gasleidingen
Toevallig is het Verenigd Koninkrijk op dit moment halverwege een traject van 35 jaar om ijzeren gasleidingen te vervangen door polyethyleen, wat betekent dat alle gasleidingen in het land binnen afzienbare tijd al geschikt zijn voor het transport van waterstof. Bij behoud van het gasnet voor waterstof zou de cv-ketel bovendien de leidende verwarmingstechnologie voor woningen kunnen blijven en hogetemperatuurverwarming kunnen bieden, zonder dat afgiftesystemen of isolatie ingrijpend moeten worden aangepast. Op die manier vormt waterstof het alternatief voor aardgas in cv-ketels.
Warmtepompen, warmtenetten of waterstof
“Dat wil niet zeggen dat Leeds de keuze al gemaakt heeft”, merkt Straver op. Dit initiatief focust zich op waterstof, maar er lopen parallel meerdere onderzoeken. Alleen warmtepompen of warmtenetten zullen niet volstaan, alleen waterstof ook niet. Nederland en Engeland lopen voorop in hun inspanningen om waterstof op de kaart te krijgen. De Engelse overheid stelt zich proactief op en stimuleert initiatieven met onderzoeksgeld en subsidies. De Nederlandse overheid vindt dat de markt zijn werk moet doen en komt pas in actie als daar expliciet om gevraagd wordt, bijvoorbeeld in het geval dat er aanpassingen nodig zijn. Dat is een ietwat andere benadering. We zijn dus heel blij dat we kunnen aansluiten bij de proef in Engeland.”
Brander, gasblok en ventilator
Volgens Jan Bosch, Manager Marketingcommunicatie bij Bosch Thermotechniek is waterstof niet dé, maar een oplossing om de energietransitie te kunnen realiseren. Maar voor de bestaande bouw die nu verwarmd wordt met aardgas, is de infrastructuur in de vorm van gasleidingen en cv-ketels relatief gemakkelijk geschikt te maken voor waterstof. Bij een standaard hr-ketel zijn onder andere aanpassingen nodig aan de brander, het gasblok en de ventilator.
Technische haalbaarheid aantonen
Jan Bosch: “Voor de proef in Leeds zal de groene waterstof op termijn worden geproduceerd met behulp van wind- en/of zonne-energie. Waar en hoe moet nog worden bepaald. Er wordt onder andere gekeken naar de mogelijkheden voor – nieuwe – windparken op zee. De benodigde waterstof kan deels worden geproduceerd als een bijproduct van andere industriële processen, zoals de opwekking van kernenergie of waterkracht. De zogeheten ‘community pilot’ met 1000 toestellen (2021) zal waarschijnlijk nog draaien met grijze waterstof. Het doel is om de technische haalbaarheid aan te tonen. Daarna worden verdere plannen uitgezet met als uiteindelijke doel om de totale emissies dusdanig omlaag te krijgen dat de (klimaat)doelstellingen gehaald worden.”
''De echte uitdaging is een productieketel die even efficiënt, veilig en duurzaam is als de huidige generatie gastoestellen.''
Hydrogen ready cv-ketel
Worcester Bosch/Nefit Bosch ontwikkelt gasketels die geschikt zijn voor waterstof. Door al vroeg ‘hydrogen ready’ cv-ketels op de markt te brengen, wordt de conversie naar 100% waterstof gemakkelijker. Worcester Bosch voert het project in Leeds uit en wordt daarbij ondersteund door R&D-specialisten uit Nederland. In Deventer is veel ervaring met simulaties, het schrijven van specifieke programmatuur en veel kennis op het gebied van verbranding.
Gecertificeerde demotoestellen
Die kennis is heel bruikbaar voor de zogenoemde Community Trial in Leeds waarbij alle betrokken partijen, waaronder (lokale) autoriteiten, aangesloten zijn. De stappen met de verschillende fases en workpackages zijn als volgt:
- Theoretisch concept
- Praktijk: werkende en gecertificeerde demotoestellen
- Prototypes (2020)
- Community trial (pilot in de praktijk): oplopend tot 1000 toestellen (2021)
Aardgas vervangen door waterstofgas
Het uiteindelijke doel van al dit soort projecten is om de CO2-uitstoot te verlagen en te voldoen aan de vastgestelde normen. Voor dit specifieke project, Hy4Heat, is de missie om vast te stellen of het technisch mogelijk, veilig en haalbaar is om aardgas (methaan) te vervangen door waterstof in woon- en bedrijfsgebouwen en gasinstallaties. Zowel voor verwarmen als ander gebruik, zoals koken. Op basis van de uitkomsten zal de overheid bepalen wat de verdere stappen zijn.
Voldoende groene waterstof
“Hopelijk zijn we in Nederland tegen die tijd ook verder”, zegt Jan Bosch. In Nederland liggen veel kansen voor waterstof. Het is niet milieubelastend, mits je natuurlijk voldoende groene waterstof tot je beschikking hebt. Je kunt het maken en opslaan of transporteren, het heeft echt potentie.”
Efficiënt en veilig is de uitdaging
“Wij zien dat diverse partijen, waaronder ketelfabrikanten, met waterstofketels bezig zijn. Een prototype werkend krijgen, is qua techniek niet zo spannend. Maar daarna … Een massaproductietoestel dat even efficiënt, veilig en duurzaam is als de huidige generatie gastoestellen, dat wordt de echte uitdaging.”
''De waterstofketel verschilt straks niet veel van de conventionele toestellen op aardgas.''
Lakmoesproef met waterstof
“Nog niet alles is duidelijk, zoals hoe de implementatie moet verlopen, welke implicaties er aan de transitie zitten en hoe het op de lange termijn gaat. Dat weten we allemaal nog niet. Er zijn wel wat projecten nu, maar zoiets groots als Leeds kan hier nog niet. We zijn met diverse partijen aan het praten, onder andere over een project op Goeree-Overflakkee met zeshonderd woningen. Maar eerst Leeds, dat is toch wel de lakmoesproef nu.”
Veiligheid van waterstof
Er zijn nog meer vragen waar een antwoord op gevonden moet worden. Hoe zit het bijvoorbeeld met de veiligheid, in verband met lekken en explosiegevaar? Volgens Straver is de basis een gewone aardgasketel. “Bij 100% waterstofvlam kun je geen ionisatie meer meten, dus je moet op een andere manier gaan kijken of die vlam er ook daadwerkelijk is, bijvoorbeeld met een UV-sensor. Hoewel de zichtbaarheid van de vlam niet nodig is voor verwarmings- en warmwaterapparatuur, zijn methoden voor het zichtbaar maken van de vlam vereist voor andere toepassingen zoals kooktoestellen of gasbranders. Verder moet een geurstof aan waterstof worden toegevoegd om de huidige geur van aardgas te reproduceren en eventuele negatieve effecten op het vertrouwen van het publiek te minimaliseren.” In principe is een cv-ketel met een aantal aanpassingen geschikt te maken voor waterstof.
Keuringen van waterstofketels
Onderhoud blijft natuurlijk belangrijk, net als bij de gasketel. Maar de waterstofketel verschilt straks niet veel van de conventionele toestellen. Het verschil tussen waterstof en aardgas is in wezen vergelijkbaar met verschil tussen bijvoorbeeld LPG en aardgas. KIWA neemt het voortouw voor wat betreft de keuringen van waterstofketels. Nu is dat nog internationaal, op termijn zullen ook landelijke keuringsinstanties de toestellen gaan keuren, zoals TŰV voor Duitsland.
Certificering voor waterstof
Het is natuurlijk ook nodig dat er een opleidingsprogramma of certificering voor waterstof-cv-monteurs komt. In Engeland zijn ze daar al veel verder mee. Techniek Nederland gaat daar misschien een rol in spelen. Ook fabrikanten hebben daar een bepaalde verantwoordelijkheid in, die zullen zeker kennis over gaan brengen op installateurs.
Genoeg waterstof
Een andere vraag is hoe er in de toekomst genoeg groene waterstof gegenereerd kan worden? Daarover zegt Bosch: “Dat is misschien wel de grootste uitdaging, maar als ketelfabrikant hebben wij daar geen vat op. Een deel van de benodigde hoeveelheid kan in Nederland opgewekt worden, maar misschien moet er ook een deel uit zonnige buitenlanden zoals Spanje of Marokko komen, waar enorme zonneparken elektriciteit opwekken. Op termijn moeten we al die vraagstukken op gaan lossen.” Inmiddels wordt in diverse projecten de haalbaarheid van grootschalige productie van groene waterstof onderzocht.
Grijze, blauwe, groene waterstof
Waterstof wordt geproduceerd in drie categorieën, aangeduid met de kleuren grijs, blauw en groen. Grijze waterstof wordt geproduceerd uit koolwaterstof, zoals aardgas en steenkool. Daarbij komen broeikassen vrij en dat maakt dat grijze waterstof niet duurzaam is. Blauwe waterstof wordt geproduceerd door bijvoorbeeld gebruikt te maken van aardgas. De CO2 die daarbij vrijkomt wordt opgevangen en opgeslagen, maar het is dus niet een echt duurzame oplossing. Groene waterstof ontstaat door het proces van elektrolyse. Als dat gebeurt met gebruikmaking van duurzaam opgewekte elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen zoals windkracht en zonlicht is er geen enkele uitstoot van CO2.
Rol van overheid
“Op een gegeven moment moet er toch praktijkervaring worden opgedaan voordat je weer verder kunt. Dit proefproject in Leeds, en natuurlijk allerlei andere proefprojecten waaronder Rozenburg en Goeree-Overflakkee, gaat daarbij helpen. Netbeheerders kunnen bijvoorbeeld profijt hebben van de onderzoeksresultaten van het Safety Risk Assessment dat voor Leeds is uitgevoerd. We zijn op de goede weg, maar het zou mooi zijn als de Nederlandse overheid in de transitie naar waterstof een actievere rol gaat spelen en zo het vliegwiel op gang brengt. Want dat is nodig bij zo’n grote omwenteling.”
Bron: www.gawalo.nl
