Wat is het rendement van de electrolysers

[Peter Kleton]

Hallo.
Ik weet niet helemaal zeker of ik de naam van het apparaat goed schrijf ,maar ik bedoel dus de omzetter van water in waterstof +zuurstof .om waterstof te verkrijgen ,dat in de toekomst aardgas moet vervangen en ook als buffer gebruikt moet worden op wind- en zon loze dagen.
Als ik nu 1 kWh verbruik om waterstof te krijgen, hoeveel verbrandings warmte krijg ik dan ?
( Ik weet nog dat 1 kWh = 864 kCAL)

In de heel verre toekomst zou men dan een bedrijf als Tata Steel (Het hoogovenbedrijf ) kunnen laten draaien op waterstof om ijzer te bereiden uit erts in plaats van cokes,en ook de rest van Nederland ook nog even..
Echter , er is voor zo'n plan heel veel wind energie nodig : Noord- en Zuid Holland zouden daarvoor vol gezet moeten worden met windmolens, (Ik neem aan in theorie).
Wat vinden de energie mensen hier op dit forum er van ?
Groeten ,Peter (eenvoudige electronicus )

[Shrek]

Voor dergelijke plannen zijn inderdaad heelgrote hoeveelheden energie nodig, maar dat is er vandaag ook nodig in de vorm van steenkool.
Gelukkig zal er in de toekomst veel energie zijn, in België zal de piekproductie van groene elektriciteit over 10 jaar al hoger zijn dan het minimumverbruik. Er zullen in de verdere toekomst dus veel momenten zijn wanneer er veel zon of wind is en je bakken energie aan een spotprijs hebt. Als je die kan benutten voor waterstofproductie zitten we gebeiteld.

[Peter Kleton]

Hallo Shrek,
Bedankt voor je antwoord.Hoe het in Nederland zal gaan weet ik ook niet.
Ik vond bij Wikipedia nog een interessant verhaal,hier had ik nooit van gehoord.
https://nl.wikipedia.org/wiki/ Hogetemperatuurelektrolyseo kan het ook,voor mij maar half te begrijpen.
Groeten ,
Peter

[arie]

Voor de staal industrie worden grote hoeveelheden zuurstof gebruikt wat ook energie kost om te produceren.(wordt uit lucht gehaald door vloeibaar maken lucht).
Daarom wordt op de site van tata in IJmuiden onderzocht hoe rendabel het is om water te scheiden in zuurstof en waterstof beiden voor eigen gebruik.
waterstof als vervanging van aardgas
kan iemand uitrekenen hoe rendabel dit is

[PJK]

Een uitgebreid artikel hierover (zeg naar gerust een longread) in NRC deze week.

Hier te lezen:
Waterstof potentieel groen, maar peperduur


(Als je niet al te vaak op de site van NRC komt waarschijnlijk gratis te lezen. Anders cookies wissen)

[Peter Kleton]

Bedankt voor de link.

Heel Nederland zou dus meer dan 12000 MW aan electrolyser vermogen hebben staan in 2030 volgens de gezamenlijke plannen.
Alleen is dit 35 % meer dan de el, produktie tegen die tijd. Vandaar die grote windparken die er nog ff bijgebouwd moeten worden.
Kan je waterstof niet op een andere manier produceren ? (Niet uit fossiele grondstoffen natuurlijk !)
Peter

[Shrek]

Ja je kan waterstof ook uit zonnepanelen halen, maar dat is minder kostenefficiënt dan grootschalige windparken.
https://www.vrt.be/vrtnws/nl/2019/02/24 ... -groene-w/

[ktf]

Toevallig heb ik net een tijdschrift binnengekregen met een aantal artikelen over elektrolyse. Ik zal e.e.a. parafraseren.

Vorige eeuw was elektrolyse een gangbaar proces om waterstof te produceren voor allerhande chemische processen, zoals bijvoorbeeld de productie van kunstmest. Op een gegeven moment werd het goedkoper om waterstof uit aardgas te halen. De laatste grote elektrolyser (> 100MW) stopte ermee in 1992.

Veel van de kennis van details is helaas verloren gegaan. De onderzoeker die het artikel geschreven heeft geeft aan dat in bepaalde oude patenten zaken impliciet staan vermeld die nu 'opnieuw' uitgevonden moeten worden omdat ze nooit in de literatuur zijn opgeschreven maar bedrijfsgeheimen zijn gebleven die nu verloren zijn.

Er zijn grofweg 2 soorten elektrolysers om op grote schaal waterstof te produceren: alkaline elektrolyse en PEM elektrolyse. Bij alkaline elektrolyse wordt elektrische spanning op een bak zoutoplossing gezet. Bij de kathode komt dan waterstof vrij en bij de anode zuurstof. Om e.e.a. efficient te laten verlopen moeten de gevormde bellen snel worden afgevoerd (omdat ze anders de stroom van elektriciteit in de weg zitten) maar de anode en kathode mogen niet te dicht bij elkaar zitten, omdat anders de waterstof en zuurstof terug bij elkaar komen. Een 2MW alkaline elektrolyser is een buis van 2 meter diameter en 10 meter lengte.

[Tot zover het artikel]

PEM elektrolyse is het omgekeerde van een brandstofcel. Het proces is makkelijker te sturen dan een alkaline elektrolyser, maar net als bij brandstofcellen (in bijvoorbeeld waterstofauto's) zijn ze erg duur door de grote hoeveelheid katalysemateriaal die erin gaat. Dit materiaal is voornamelijk platinum. Er wordt veel onderzoek gedaan naar manieren om de benodigde hoeveelheid platinum te verminderen door het efficiënter te plaatsen.

Als ik zoek naar bronnen die de efficiëntie noemen zie ik zeer verschillende getallen. Het varieert een beetje tussen de 50% en 70%. Er is veel hoop dat dit nog efficiënter wordt, maar de 'round-trip efficiency' (welke nu op zijn best 50% is) zal denk ik nooit in de buurt gaan komen van accu's. Toch denk ik, als je ziet hoeveel pompcentrale systemen (opslag van elektriciteit door water in een stuwmeer te pompen) er zijn op de wereld, welke volgens mij ook een verlies hebben 20 tot 30%, is er denk ik heel veel mogelijk als het rendement nog wat verder die kant op gaat.

[Peter Kleton]

Bedankt voor je bericht.
Had het zgn Plan Lievens ook een pompcentrale ?
Wilde deze man niet een deel van het IJsselmeer daarvoor gebruiken ? ((Dit valt een beetje buiten mijn vraag )

Groeten ,
Peter

[ktf]

Het Plan Lievens is blijkbaar iets van ver voor mijn tijd (ik heb het even opgezocht) maar inderdaad, dat is ook een pompcentrale. Echter, dat plan omvatte een pompcentrale van een soort wat nog nooit gebouwd is (voor zover ik weet), namelijk een pompcentrale zonder initieel hoogteverschil. Dat is meteen ook het grootste probleem met zo'n centrale: normaal gesproken wordt een waterkrachtcentrale efficiënter naarmate het hoogteverschil groter wordt. Bij dit plan is het hoogteverschil een tiental meters in plaats van honderden meters.

Als je het interessante materie vind kan ik je het volgende filmpje aanraden: https://www.youtube.com/watch?v=McByJeX2evM Het hoogteverschil is daar iets meer dan 500 meter. Als je liever een Nederlandstalig filmpje bekijkt, dan kan ik deze aanraden: https://www.youtube.com/watch?v=cyJGk9UXLzQ Het verhaal over de pompcentrale begint pas na 3 minuten trouwens. Hier vind je een folder: https://www.joostdevree.nl/bouwkunde2/j ... bel_be.pdf

Volgens de folder heeft de centrale (welke stamt uit begin jaren '70) een rendement van 75%. Het probleem met zulk soort centrales is dat het alleen gebouwd kan worden in zeer specifieke geografiën (groot hoogteverschil op korte afstand) en dus niet in Nederland bijvoorbeeld. Het is vaak ook een enorme aanslag op de natuur, omdat het water in de bekkens heel onnatuurlijk gedrag vertoond. Omdat het om enorme wateroppervlakken gaat moeten dergelijke bekkens eigenlijk een ecologische functie hebben. Met een minimaal hoogteverschil zoals bij het plan Lievens wordt het benodigde oppervlakte nog veel groter, omdat de energieinhoud linear afhangt van het hoogteverschil.

Er is in België recent geopperd een centrale in zee te bouwen, omdat de ecologische effecten dan veel kleiner zijn: https://nos.nl/artikel/2028437-belgie-w ... -kust.html Probleem: omdat er niets natuurlijks aanwezig is vereist het grote investeringen in grondverzet.

Opslag in de vorm van waterstof heeft naar mijn idee nu meer de aandacht van verschillende partijen. Het is nog te duur en te inefficiënt, maar hier is nog (veel) ruimte voor verbetering. Bij pompcentrales, en zeker die met een klein hoogteverschil, is het rendement grotendeels een functie van de natuurwetten, zoals stromingsweerstand in de leidingen, wrijving rond de schoepen, turbulentie etc. Een hoog rendement halen kan dus alleen met behulp van dikke leidingen en grote turbines/pompen om de verliezen zo klein mogelijk te krijgen.