Geïntegreerde water- en energiesystemen

Koppel water, waterstof, warmte en elektriciteit in een schoon en toekomstbestendig energie- en watersysteem

Het Nederlandse energiesysteem moet schoon en toekomstbestendig worden, maar ook betrouwbaar en betaalbaar blijven. Lokale productie van duurzame zonne- of windenergie speelt een cruciale rol in deze transitie. Door toenemende inzet van fluctuerende energiebronnen als wind en zon neemt de disbalans tussen vraag en aanbod van energie toe. Een tweede probleem van het huidige Nederlandse elektriciteitsnet is netcongestie. Dit probleem ontstaat doordat we meer elektriciteit willen transporteren dan ons elektriciteitsnet aankan. Opslag, transport en conversie van energie kunnen helpen om het energiesysteem in balans te houden en om de behoefte aan transport van elektriciteit te verminderen. Uiteindelijk moeten alle stukjes van het systeem als een puzzel in elkaar passen, op meerdere niveaus: wijk, stad, land of continent. In de visie van KWR op het toekomstige water- en energiesysteem zijn water, waterstof, warmte en elektriciteit integraal aan elkaar gekoppeld.

Methoden, tools en producten

Via modelstudies kan KWR inzicht verschaffen in de werking van geïntegreerde energie- en watersystemen met het bij KWR ontwikkelde Power-to-Hubs model. Dit model levert geavanceerde inzichten op, zoals dimensionering van assets, benodigde aansluitcapaciteiten voor verschillende energiedragers, kosten en emissies.

Naast modelstudies begeleidt KWR ook pilots en demonstraties, of neemt daaraan deel. Zo heeft Hysolar in 2024 een 2,5 MWe productiestation voor groene waterstof op het terrein van KWR geplaatst en in gebruik genomen om de techniek te kunnen demonstreren en onderzoeken. KWR verzorgt een monitoringsplan voor deze installatie, analyseert de milieu-impact door middel van een levenscyclus analyse (LCA) en publiceert over de resultaten.

Power-to-X

Het Power-to-X-concept is een goed voorbeeld van de integrale visie op het water- en energiesysteem. De Power-to-X aanpak biedt een innovatieve oplossingsrichting voor verschillende knelpunten in de energietransitie, waaronder netcongestie. Mogelijke onderdelen van de integrale Power-to-X aanpak zijn onder andere opwekking van duurzame elektriciteit, omzetting van (overschotten) van elektriciteit naar waterstof of warmte, benutting van restwarmte (bijvoorbeeld uit de productie van waterstof), lokaal (regen)watergebruik, ondergrondse warmteopslag, en distributie van warmte via een warmtenet. Zo kan bijvoorbeeld waterstof als brandstof voor de logistiek worden geproduceerd met groene stroom, en kunnen elektrische auto’s als batterij worden gebruikt voor overschotten aan zonnestroom, om deze terug te leveren als de vraag groot is. De Power-to-X aanpak sluit daarmee aan bij de recente ontwikkelingen rond Energiehubs.

Waterstofproductie

Water is een noodzakelijke bron voor waterstof – een energiedrager die een sleutelrol speelt in ons toekomstige energiesysteem. Door toename van duurzame elektriciteit in het energiesysteem groeit de behoefte om flexibeler te kunnen inspelen op pieken in stroomproductie en het creëren van grootschalige opslagmogelijkheden. Productie en opslag van groene waterstof is daarvoor een zeer kansrijke kandidaat, mede omdat waterstof in het bestaande aardgasnet kan worden getransporteerd en bovendien veelzijdig inzetbaar is, bijvoorbeeld als chemische bouwsteen, transportbrandstof of voor levering van hogetemperatuurwarmte. KWR huisvest daarom een elektrolyser voor de productie van waterstof op eigen terrein en voert verschillende onderzoeksprojecten uit om de werking van de groene waterstofketen te doorgronden en optimaliseren.

Projecten

Power-to-X Provincie Utrecht

Onderzoek van KWR voor verschillende bedrijventerreinen laat zien dat deze integrale aanpak duurzamer en veel goedkoper is dan wanneer verschillende functies (warmte, elektriciteit, mobiliteit) afzonderlijk van elkaar verduurzaamd en worden.

 

LIFE NEW HYTS

LIFE NEW HYTS is een LIFE project dat deels wordt gefinancierd door de Europese Unie. LIFE NEW HYTS staat voor reNEWable green HYdrogen for TranSport. Deze unieke samenwerking van lokale ondernemers, kennisinstellingen en overheden demonstreert de mogelijkheden en haalbaarheid voor de lokale productie, distributie en toepassing van groene waterstof in het wegvervoer. LIFE NEW HYTS ontwikkelt voorwaarden voor een snelle introductie van op groene waterstof rijdende zware bedrijfsvoertuigen.

 

H-Flex

KWR doet in het H-Flex project samen met HySolar onderzoek hoe een elektrolyser voor productie van groene waterstof aan de flexibilisering van het energiesysteem kan bijdragen. Hiervoor is op eigen terrein van KWR een 2,5 MWe elektrolyser geplaatst.