Gascentrale wordt superbatterij

Zonne- en windenergie

“Er is steeds meer energie uit wind en zon. Dat betekent dat er behoefte is aan mogelijkheden om energie-overschotten van windmolens en zonnepanelen op te slaan. Én dat de vraag naar elektriciteit uit gascentrales steeds flexibeler wordt”, zegt Geert Laagland, technoloog bij Nuon, over de plannen van het energiebedrijf voor de gascentrale in de Eemshaven.

De gascentrale op de Magnum-locatie opereert al vanaf de bouw in 2013 flexibel: hoeveel de drie stoom- en gasturbines van de centrale draaien, is afhankelijk van de dagelijkse energiebehoefte. Om straks ook te kunnen inspelen op fluctuaties in het energie-aanbod onder­zoeken Nuon en de TU Delft de mogelijk­heden om de centrale de komende tien jaar te voorzien van een in­novatieve opslagmethode waarin ammoniak als koolstofvrije brandstof een spilfunctie vervult.

Van elektriciteit naar brandstof

De eerste stap in het opslagsysteem dat in de gas­centrale in de Eemshaven wordt ontwikkeld, is het omzetten van elektriciteit in vloeibare ammoniak.
De ammoniak kan vervolgens in vloeibare vorm ge­durende een lange periode worden opgeslagen, vertelt Laagland. “Het is mogelijk om de opslagduur beperkt te houden tot bijvoorbeeld een dag, maar het kunnen ook maanden zijn. Dat maakt het mogelijk om seizoensverschillen in de productie en het gebruik van zonne-energie te overbruggen.”

In de Magnum-centrale zal de opgeslagen ammoniak bij tekorten aan zonne- en windenergie worden gebruikt als koolstofvrije brandstof. De ammoniak wordt dan – in plaats van aardgas – toegevoerd naar een gasturbine, die de brandstof omzet in elektriciteit voor het net.
“In de Magnum-centrale verwachten we de productie van vloeibare ammoniak dankzij een nieuwe techniek om waterstof te behandelen efficiënter en goedkoper te kunnen maken”, zegt Fokko Mulder, die als hoog­leraar aan de TU Delft betrokken is bij het onderzoek in de Eemshaven.
De komende vijf jaar worden in de gascentrale de be­nodigde voorzieningen getroffen om de ammoniak 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.”

De nieuwe Tesla

Is er 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, gedeputeerde van de Provincie ­Groningen, ziet nog een andere overeenkomst met ­Tesla: de pioniersgeest. “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 speelt in de vergroening van de stroomvoorziening.”

Power to ammonia

Omdat ammoniak bekend staat als een giftige stof, is veiligheid een nadrukkelijk agenda-item van het onderzoek naar de productie en opslag van vloeibare am­moniak uit stroom. Mulder: “Ammoniak wordt niet voor niets altijd in strak gecontroleerde omgevingen gebruikt. Maar er is al ruim honderd jaar heel veel ervaring met het opslagproces, zowel in Nederland als daarbuiten. Er gebeuren zelden ongelukken. En mocht er toch iets misgaan, dan is ammoniak nog altijd biologisch afbreekbaar en dus kan het milieu er – in tegenstelling tot bijvoorbeeld olie – niet ernstig door geschaad ­worden.”

Het onderzoek naar de productie en het gebruik van ammoniak uit duurzame energiebronnen wordt uit­gevoerd binnen een consortium waarvan het Institute for Sustainable Process Technology de penvoerder is. Deelnemers aan het ‘Power to ammonia’ project zijn naast Nuon en de TU Delft ook Stedin Infradiensten, ECN, de Universiteit Twente, Proton Ventures, OCI Nitrogen, CE Delft en Akzo Nobel. Het consortium kijkt naar verschillende aspecten van innovaties in energiebronnen: de technische en financiële haalbaarheid,
de milieu-impact en de veiligheidsrisico’s.
Een van de onderzoeksvragen betreft de mogelijke uitstoot van schadelijke stoffen, zoals bijvoorbeeld stikstof­oxiden (NOx). “Dit is een veelvoorkomend probleem als brandstoffen op hoge temperaturen worden verbrand”, nuanceert Mulder. De gascentrale van Nuon in Eemshaven beschikt dan ook al over passende voorzieningen voor de nabehandeling van de rookgassen. Daarnaast kunnen er in de vergunningenfase extra eisen worden gesteld, zegt Brouns. “Als de centrale daadwerkelijk ammoniak gaat produceren en opslaan dan is mogelijk het Besluit risico’s zware ongevallen (BRZO) van toepassing. Je zult dan als bedrijf goed moeten kijken naar ­veiligheidsrisico’s en hoe die kunnen worden onder­vangen en gemonitord.”

Gascentrale versus windpark

Met de inzet van de Magnum-gascentrale als ‘super­batterij’ voor de opslag van energie uit wind en zon kiest Nuon definitief voor een duurzaam alternatief voor het vergassen van steenkool, waarvoor de locatie oorspronkelijk gebouwd was. 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. Met de nieuwe methode in de gascentrale in de Eemshaven kunnen tekorten van windenergie worden aangevuld en tijdelijke over­schotten juist opgeslagen voor later.”
Ook Brouns is enthousiast over de groene stroom die de gascentrale in de Eemshaven straks kan leveren en noemt de plannen van Nuon “een ongelooflijk mooie ontwikkeling” voor de provincie. “Steeds meer bedrijven die zich vestigen in de haven, waaronder Google, willen duurzame elektriciteit geleverd krijgen. 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.”

All-electric society

Het is de bedoeling dat over vijf jaar een demonstratieproject met ammoniak als brandstof in de Magnum-gascentrale kan draaien. Dan zal de centrale de vloeibare ammoniak met voldoende efficiëntie kunnen produ­ceren en deze – in aanvulling op aardgas – als brandstof voor het maken van elektriciteit gaan gebruiken. Op prijs kan de nieuwe brandstof dan waarschijnlijk niet con­curreren met gas. Nuon verkent wel prijsscenario’s voor 2023 en 2030.

Vanuit het perspectief van the all-electric society ziet Mulder op de lange termijn volop marktkansen voor stroom uit zon en wind. “Stroom is een fantastisch mooie energiebron; er zijn zoveel 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 zonne- en windenergie benutten die er is.”