Contouren van de waterstoftransitie in vijf beelden

Waterstof is hot, en met name de groene variant. Toch staat de productie van waterstof via elektrolyse uit water nog in de kinderschoenen. De grootste groene waterstof-installatie in Nederland heeft een vermogen van slechts 1 megawatt (Zuidwending). De aangekondigde gigawatts aan productiecapaciteit staan er voorlopig nog niet. Toch worden de contouren van de industriële waterstoftransitie in Nederland en België steeds zichtbaarder.

Wim Raaijen

Dat de energie- en grondstoffentransitie een grote verandering van de procesindustrie in Nederland en België met zich meebrengt, moge duidelijk zijn. Waterstof kan daarbij een belangrijke rol spelen, naast onder meer elektrificatie en circulaire en biogebaseerde koolstofbronnen. Waar waterstof in de publieke discussie vooral wordt gezien als energiedrager, is de rol van waterstof als chemische bouwsteen in de industrie al decennialang essentieel. Slaagt de industrie erin om het komende decennium een groot deel van de waterstofvraag emissieloos te maken, dan wordt er al een enorme stap gemaakt in de gewenste industriële transformatie. Met vijf beelden en korte artikelen wil Industrielinqs Magazine een globale situatieschets geven van waar de industrie in Nederland en Vlaanderen nu staat en wat op verschillende terreinen de volgende stappen zijn.

Beeld 1: Systeembenadering

Begin november 2022 werd bekend dat RWE de biedingenstrijd had gewonnen voor de bouw van een groot windmolenpark voor de kust van IJmuiden. Maar daar blijft het niet bij. Het energiebedrijf benadert de investering vanuit een veel groter systeem. Zo is onder andere de bouw van een 600 MW groene waterstoffabriek ook onderdeel van het plan.

Het windpark Hollandse Kust West bestaat uit twee kavels die ruim vijftig kilometer uit de kust bij IJmuiden liggen. Het kavel van RWE heeft in de toekomst een vermogen van 700 MW. Naast een bieding van vijftig miljoen euro, wist RWE te overtuigen met extra investeringen die de transitie samen met de offshore wind een stevige impuls moeten geven. Zo wil het energieconcern onder meer 600 MW vermogen gebruiken voor de productie van groene waterstof.

In de Eemshaven was al een waterstoffabriek gepland van 50 MW, die straks groene stroom krijgt van RWE’s plaatselijke windpark Westereems. Maar de ambities reiken veel verder. Nu RWE de bieding voor Hollandse Kust West heeft gewonnen, komt de bouw van een waterstoffabriek van maar liefst 600 MW een flinke stap dichterbij. De kans dat die in de Eemshaven terecht komt, lijkt groot.

Waterstof uit afval

RWE lijkt ook op andere vlakken de systeembenadering te omhelzen. Bijvoorbeeld met het Furec-project op het Limburgse industriepark Chemelot, waarbij het concern afval wil omzetten in waterstof en andere chemische bouwstenen. Als onderdeel van het project wil RWE een voorbehandelingsinstallatie bouwen in het nabijgelegen Zevenellen. Hier zet het concern straks niet-recyclebaar vast huishoudelijk afval om in brandstofpellets.

De pellets worden vervolgens in een tweede RWE-fabriek omgezet in waterstof. Deze zal het bedrijf bouwen op het industrieterrein Chemelot in Limburg. De fabriek zal naar verwachting 54.000 ton waterstof per jaar produceren. Potentiële industriële afnemers van het waterstof zijn er genoeg op het industriepark. Levering aan Rotterdam en het Ruhrgebied is in de toekomst ook denkbaar. De bij de waterstofproductie vrijkomende CO₂ wordt afgevangen en kan worden opgeslagen of in de toekomst als grondstof worden gebruikt door de industrie.

Als het aan RWE ligt, is dit project de eerste in een reeks. Ook in andere industriële clusters kunnen dergelijke installaties en infrastructuur voor een enorme, circulaire stap zorgen. Afgelopen januari kende het Innovatiefonds van de Europese Unie 108 miljoen euro toe aan het Furec-project.

Beeld 2: Waterstofproductie op zee

Waterstofproductie op zee heeft een belangrijk voordeel. Door windenergie direct in waterstof om te zetten, kan bestaande gasinfrastructuur onder de Noordzee worden hergebruikt voor waterstoftransport. Inmiddels experimenteert het consortium PosHYdon al met offshore productie van waterstof.

Op het Q13a-A platform van Neptune Energy ontwikkelt het PosHYdon consortium een pilot voor de productie van groene waterstof. De samenwerking bestaat uit Nel Hydrogen, InVesta, Hatenboer, Iv-Offshore & Energy, Emerson Automation Solutions, Nexstep, TNO, Neptune Energy, Gasunie, Noordgastransport, Nogat, Deme Offshore, Taqa en Eneco.

Dit jaar afronden

Het Q13a-A platform ligt op zo’n dertien kilometer voor de kust van Scheveningen. De bestaande olie- en gasinstallaties worden uitgebreid met een elektrolyzer die zeewater, na demineralisatie, omzet in groene waterstof met elektriciteit van een naastgelegen windmolenpark. De waterstof wordt met aardgas gemengd en via bestaande gasleidingen naar land getransporteerd.

De pilotinstallatie krijgt een vermogen van 1 MW en kan straks maximaal 400 kilo groene waterstof per dag produceren. Voordat de installatie naar het offshore platform wordt vervoerd, zal deze aan land worden getest. Neptune Energy verwacht de tests dit jaar af te ronden.

Opschalen

Het H2opZee consortium wil offshore productie van groene waterstof opschalen, op grond van de bevindingen bij PosHYdon. Het is de bedoeling dat er een elektrolyzer van 300 tot 500 MW elektrolysecapaciteit ver in de Noordzee komt, aangedreven door een speciaal hiervoor ontwikkeld offshore windpark. De waterstof komt vervolgens via een pijpleiding aan land. De pijpleiding heeft een capaciteit van 10 tot 12 gigawatt en is al geschikt voor de uitrol van groene waterstofproductie op gigawatt-schaal in de Noordzee.

Energie-eilandjes

Als na 2030 een volwassener waterstofmarkt ontstaat, kunnen zelfs energie-eilanden worden aangelegd. Deze vormen een energiehub in de Noordzee voor zowel elektriciteit als waterstof. Behalve energietransport, zouden de eilanden ook energieopslag kunnen faciliteren.

Beeld 3: Vlaamse voorzichtigheid

De afgelopen jaren volgden de waterstofaankondigingen in Nederland elkaar in ras tempo op. Bij al dat “geweld” bleef het relatief stil in Vlaanderen. Toch kwam in juni 2022 vanuit de Antwerpse haven ook een grote aankondiging. Het Amerikaanse Plug Power wil een 100 MW groene waterstoffabriek bouwen in het NextGen District, een hotspot voor circulaire economie.

Volgens CEO Jacques Vandermeiren van Port of AntwerpBruges ziet ook Vlaanderen volop mogelijkheden voor waterstof. Alleen schreeuwen Vlamingen het minder hard van de daken. Vandermeiren daarover in een interview in mei 2022: ‘Sowieso zijn we wat bescheidener in onze aankondigingspolitiek. We wachten met aankondigingen tot het moment dat er meer zekerheid is over de investeringen. Maar ook wij zijn actief aan het onderzoeken wat de mogelijkheden zijn. En er zijn verschillende interessante gesprekken.’

Import

Toch begint de Belgische overheid zich ook steeds meer in duidelijkere taal uit te spreken. Zo kondigde de federale regering in oktober 2022 aan de komende jaren sterk in te zetten op waterstof. Lokale productie, import, verwerking en export moeten ervoor zorgen dat Port of Antwerp-Bruges een grote Europese waterstofhub wordt.

België heeft onvoldoende ruimte om de benodigde hoeveelheden groene waterstof zelf te produceren. De lokale productie zal daarom moeten worden aangevuld met import van groene waterstof uit regio’s die voldoende zon en wind alsook ruimte in overvloed hebben. Het havengebied rondom Antwerpen krijgt een sleutelrol bij de import van groene waterstof en waterstofdragers als ammoniak en methanol. Via diverse transportmodi – pijpleidingen, spoor en binnenvaart – worden waterstof en waterstofdragers straks getransporteerd naar het Europese achterland. Hierbij is infrastructuur, zoals open access waterstofpijpleidingen en -terminals, essentieel. Daarom werkt de haven aan de uitbreiding van de terminalcapaciteit voor bestaande en nieuwe waterstofdragers op beide haventerreinen. Bovendien financiert de regering een netwerk van waterstofpijpleidingen die tegen 2028 de havens verbindt met de Belgische industriegebieden en Duitsland.

Plug Power

Maar er zijn ook mogelijkheden voor waterstofproductie in de haven van Zeebrugge. De aanwezigheid van windmolenparken en aardgasinfrastructuur maken van Zeebrugge de gewenste locatie voor de bouw van een fabriek voor de productie van groene waterstof.

En zoals gezegd is de eerste grote investering al aangekondigd. Het Amerikaanse bedrijf Plug Power in Antwerpen heeft een dertigjarige concessieovereenkomst getekend voor de bouw van een 100 MW waterstoffabriek in het NextGen District, een hotspot voor circulaire economie.

De bouw van de fabriek zal naar verwachting eind 2023 beginnen. De eerste productie van groene waterstof wordt eind 2024 verwacht en de inbedrijfstelling van de fabriek zal in 2025 plaatsvinden. Aan deze bouw zit ook een Nederlands tintje. Het voormalig Nederlandse Frames speelt een belangrijke rol bij de systeemintegratie van de fabriek. Plug Power nam eind 2021 system integrator Frames over als waardevolle aanvulling op het bedrijf. Jordi Zonneveld van het nieuwe Plug-onderdeel: ‘Wij brengen verschillende installaties bij elkaar tot een volwaardige fabriek. En die expertise was bij Plug Power nog onvoldoende aanwezig.’

Beeld 4: Aanleg nieuwe waterstofnetten

Voor een belangrijke rol voor waterstof is een goede infrastructuur van groot belang. Maar een Nederlandse en Vlaamse waterstof-backbone is er voorlopig nog niet. Laat staan een Europese. Daarom begint Gasunie-dochter HyNetwork Services (HNS), die liever spreekt over een waterstofnetwerk, eerst aan een verbinding tussen de grote

Nederlandse industrieclusters. Als onderdeel daarvan gaat HNS in samenwerking met Havenbedrijf Rotterdam een 32 kilometer lange waterstofleiding aanleggen tussen de Maasvlakte en Pernis.

De eerste klant van de waterstofleiding in het Rotterdamse havengebied wordt het waterstofproject Holland Hydrogen I van Shell. De 200 MW waterstoffabriek op de Maasvlakte gaat vanaf 2024/2025 met stroom van offshore windpark Hollandse Kust (noord) groene waterstof produceren. Begin van de zomer 2022 nam Shell de definitieve investeringsbeslissing voor de bouw van deze waterstoffabriek op de Maasvlakte. Op haar site in Pernis gebruikt Shell grote hoeveelheden waterstof, met name om brandstoffen te ontzwavelen. Ook bij het voornemen van Shell om de fossiele aanvoer steeds meer te vervangen door circulaire en biogebaseerde grondstoffen, zal waterstof een belangrijke rol blijven spelen.

Drie fases

De leiding wordt onderdeel van het landelijke Nederlandse waterstofnetwerk dat, inclusief verbindingen naar het buitenland en de locatie voor waterstofopslag, naar verwachting vanaf 2027 operationeel is. In Nederland willen 59 bedrijven gebruikmaken van een waterstofinfrastructuur. Zo blijkt uit een Kamerbrief over de ontwikkeling van het transportnet voor waterstof van 29 juni 2022. De helft wil gas leveren terwijl de andere helft het gas wil inzetten in zijn processen.

Het net zal, zoals het er nu naar uitziet, in drie fases worden gerealiseerd. In de eerste fase zullen de grote industriële clusters aan de kust worden aangesloten met de opslag in Noord-Nederland en met het buitenland (Duitsland en België). Denk aan Rotterdam, de Eemsdelta, het Noordzeekanaalgebied en de procesindustrie in Zeeland. Zij kunnen dan waterstof van windparken gebruiken in hun processen. Deze fase zou rond 2025 of 2026 gereed moeten zijn. In de tweede fase zal ook het binnenlandse cluster Chemelot worden aangesloten. Dit zou rond 2027 of 2028 klaar moeten zijn. In de derde en laatste fase sluit HNS het netwerk met een leiding tussen West- en Oost-Nederland.

Bestaande leidingen

Bij de ontwikkeling van het waterstofnetwerk gebruikt HNS vooral bestaande leidingen die beschikbaar komen omdat er in de komende jaren steeds minder aardgastransport is. Circa 85 procent van het landelijke netwerk zal bestaan uit hergebruikte aardgasleidingen. Na de derde fase kunnen op deze manier nog meer gebruikers en producenten worden aangesloten.

Beeld 5: Conversiepark op de Maasvlakte

De industriële clusters aan de kust hebben de beste papieren als het gaat om productie – en ook import – van groene waterstof. Daar komen de gigawatts aan offshore geproduceerde windenergie aan land en zijn grote klanten binnen handbereik. Reden voor het Havenbedrijf Rotterdam om op de Maasvlakte ruimte te creëren voor een speciaal park waar verschillende partijen waterstof kunnen produceren.

Het gaat om een stuk grond van 24 hectare. Hier komt een conversiepark dat groene stroom van offshore windparken omzet in groene waterstof, zuurstof en warmte. De locatie vormt een goede aanlandingsplaats voor de windparken die medio 2023 (Hollandse Kust Zuid - 1,4 GW) of richting 2030 (IJmuiden Ver - 2 GW) in gebruik worden genomen. Daarnaast is nog 4 GW in ontwikkeling, wat de totale potentie voor aanlanding op de Maasvlakte brengt op 7,4 GW.

Kabelbed

Hoe dichter de conversie bij de parken plaatsvindt, hoe goedkoper het elektriciteitstransport wordt. En hoe meer het park de netbeheerder ontlast. Het Havenbedrijf voerde al een studie uit naar de infrastructuurbehoefte voor groene waterstof en concludeerde dat daarvoor een 48 meter breed kabelbed nodig was of slechts zes meter pijpleiding om dezelfde energie te transporteren.

Contractueel verbonden

Verschillende partijen hebben zich al gemeld om waterstoffabrieken te bouwen op het conversiepark, waaronder Shell en Uniper. Shell is tot nu toe de enige die een investeringsbeslissing heef genomen met de bouw van Holland Hydrogen I, de 200 MW-installatie die de komende twee jaar wordt gebouwd. Overigens kiest Shell voor koppeling aan het offshore windpark dat het samen met Eneco bouwt, Hollandse Kust Noord. Hoewel de stroom ergens anders aanlandt, kent de netbeheerder de geproduceerde energie via power purchase agreements toe aan de waterstofproductie van Shell. Om voldoende elektriciteit in de Rotterdamse haven ook in de toekomst te kunnen blijven leveren, moet het hoogspanningsnetwerk wel worden verzwaard. Havenbedrijf Rotterdam onderzocht samen met Tennet en Stedin hoe het tegen de laagste maatschappelijke kosten kan uitbreiden.

Waterstof Projecten

Wie: Air Liquide

Wat: 200 MW elektrolyzer

Waar: Terneuzen

Wanneer: 2024

Wie: Engie, OCI en EEW

Wat: 100 MW elektrolyzer

Waar: Eemshaven/Delfzijl

Wanneer: 2025

Wie: o.a. Gasunie en Shell

Wat: windpark en elektrolyzer

Waar: Eemshaven

Wanneer: 2040

Wie: HyCC en Port of Amsterdam

Wat: 500 MW elektrolyzer

Waar: Amsterdam

Wanneer: 2027

Wie: HyCC en BP

Wat: 250 MW elektrolyzer

Waar: Rotterdam

Wanneer: onbekend

Wie: HyCC en Tata Steel

Wat: 100 MW elektrolyzer

Waar: IJmuiden

Wanneer: onbekend

Het bij elkaar brengen van grootschalige productie (zoals aanlandingen van wind op zee) bij grootschalige afname (zoals het conversiepark) beperkt de benodigde verzwaringen. Ook als de afname contractueel verbonden zit aan een ander windpark. Als het op de Noordzee waait, leveren immers alle parken stroom.

H2-Fifty

Ook waterstofbedrijf HyCC en BP hebben plannen op het conversiepark. Zij sloten een joint development agreement voor het project H2-Fifty. De twee partijen willen dit jaar een finale investeringsbeslissing nemen over de bouw van de 250 MW elektrolyzer op de Maasvlakte. De groene waterstof van H2Fifty, maximaal 45.000 ton per jaar, zal worden ingezet om de raffinaderij van BP en andere industrieën in het havengebied te verduurzamen. De partners zijn momenteel bezig met het selecteren van de technologieleverancier, het detailleren van het ontwerp van de installatie en met milieustudies voor het vergunningentraject.

Air Liquide heeft vergevorderde plannen om een 200 MW elektrolyzer te bouwen in Terneuzen. Het project, ELYgator genaamd, integreert op een slimme manier twee verschillende elektrolysetechnologieën (PEM en alkaline) in één ontwerp. Als het project doorgaat, kan de installatie in 2024 beginnen met de productie van groene waterstof.

Engie, OCI en EEW werken samen aan een grootschalige op waterstof gebaseerde waardeketen in Noord-Nederland. De eerste fase van het HyNetherlands (HyNL) project bestaat uit een 100 MW elektrolyzer, die wordt aangedreven met 200 MW van offshore windturbines. Deze moet waterstof gaan produceren voor onder andere de productie van e-methanol uit biogeen CO2

Gasunie, Shell, RWE, Equinor en Eneco werken samen aan het project NortH2. Kern is de bouw van een enorm windpark in de Noordzee met een vermogen van tien gigawatt. En de bouw van een waterstoffabriek in de Eemshaven. De partners verwachten zo’n 800.000 ton groen waterstof per jaar te produceren in 2040. OCI is aan het project verbonden als afnemer van de waterstof.

HyCC en Port of Amsterdam hebben plannen voor de bouw van een groene-waterstoffabriek van 500 MW in Amsterdam: H2era. Deze zou in 2027 operationeel kunnen zijn. De fabriek wordt aangesloten op wind op zee via het hoogspanningsnetwerk van TenneT, waarmee belasting van het lokale netwerk wordt voorkomen.

HyCC en BP willen op de Maasvlakte in Rotterdam een 250 megawatt elektrolyser bouwen. De groene waterstof van H2-Fifty, maximaal 45.000 ton per jaar, wordt ingezet om de raffinaderij van BP en andere industrieën in het havengebied te verduurzamen.

HyCC en Tata Steel willen een 100 MW elektrolyser op het terrein van Tata Steel in IJmuiden bouwen. Deze gaat – naast zuurstof – maximaal 15.500 ton waterstof per jaar produceren. Het project heeft de naam H2ermes gekregen.