Toch onderzeese CO2-opslag voor Nederlandse ‘kolencentrale’

Update: Energieconcern Nuon werkt samen met Gasunie en het Noorse olie- en gasbedrijf Statoil aan CO2-vrije stroom op afroep. In 2023 wil Nuon een van zijn gasturbines stoken op schone waterstof uit Noorwegen.

Update 7 juli 2017: Energiebedrijven Uniper en Engie trokken recent de stekker uit het ROAD-project voor CO2-afvang en opslag (CCS) bij de twee nieuwe kolencentrales in Rotterdam. Concurrent Nuon neemt het stokje over bij zijn multifuel-centrale Magnum in de Groningse Eemshaven.

De Magnum-centrale zou oorspronkelijk een kolencentrale zijn maar draait sinds oplevering in 2013 op aardgas. In maart 2016 kondigde Nuon aan de bouw van de geplande steenkoolvergasser te annuleren en in plaats daarvan te experimenteren met emissiearme brandstoffen. De grote ambitie is om de Magnum-centrale om te toveren tot een flexibele opslagcentrale, die overtollige wind- en zonnestroom omzet in waterstof of ammoniak (zie bericht hieronder). Wanneer wind en zon niet toereikend zijn, springt de efficiënte gascentrale dan CO2-vrij bij met stroom op afroep uit dit ‘windgas’.

Voorlopig is er van structurele overschotten aan wind- en zonnestroom nog geen sprake. Daarom gaat Nuon met Gasunie en Statoil eerst demonstreren dat de multifuel-centrale in de Eemshaven inderdaad op waterstof kan draaien. De partners mikken op 2023 om in ieder geval één van de drie turbines van Magnum over te schakelen op de schone brandstof. Statoil produceert deze waterstof uit aardgas in Noorwegen, waarbij het de CO2 opvangt en opslaat in het Sleipner-veld. Het aardgas uit deze Noorse gasbel bevat van nature te veel CO2, waardoor Statoil al sinds 1996 ervaring heeft met het afvangen en opslaan van dit broeikasgas.

Hieronder het eerdere bericht over de Magnumcentrale op ammoniak van 27 maart 2016.

---

Power to Ammonia: Zo ruilt Nuon kolen in voor windgas

Energieconcern Nuon bekijkt met experts van de TU Delft hoe het zijn energiecentrale in de Eemshaven CO2-vrij kan inzetten. Ammoniak dient daarbij als opslagmedium voor windenergie.

Binnen vijf jaar verwacht Nuon in zijn Magnum-gascentrale het Power to Ammonia-concept te demonstreren. Hernieuwbaar ammoniakgas dient dan als vervanger voor op zijn minst een gedeelte van het fossiele aardgas dat de elektriciteitscentrale nu verstookt.

“Dit idee bestaat uit drie stappen”, zegt Alexander van Ofwegen, directeur Nuon Warmte. Allereerst zet Nuon in een waterstoffabriek water met overtollige elektriciteit om in waterstofgas. Dat reageert vervolgens met stikstof uit de lucht tot ammoniak. Tot slot maakt het energiebedrijf de ammoniak vloeibaar, voor langdurige opslag in tanks. Van Ofwegen: “Zo heb je altijd een voorraad brandstof voor die momenten dat er weinig wind of zon is.”

De ammoniak is snel weer gasvormig te maken, en in de bestaande gasturbine te verbranden met zuurstof. Hierbij komt geen CO2-vrij,  alleen stikstof en water.

Superbatterij voor windenergie en zonnestroom

Nuon en de TU Delft werken binnen een consortium van het Nederlandse Institute for Sustainable Process Technology (ISPT) samen met ondermeer AkzoNobel, OCI Nitrogen, de Universiteit Twente, ECN en de netbeheerder Stedin.

Samen zien deze partijen de ammoniakopslag als ‘superbatterij’ voor duurzaam opgewekte elektriciteit.

Hoewel dit concept – zeker op deze schaal – nieuw is, kunnen de projectpartners terugvallen op stuk voor stuk volledig bewezen deelconcepten.

“Ammoniak wordt al ruim 100 jaar op verschillende manieren toegepast”, zegt Van Ofwegen. De industrie maakt het gas nu juist uit fossiel aardgas, voor de productie van kunstmest en als koelmiddel in vrieshuizen.

Omzettingsrendementen en seizoensopslag

“Daarnaast hebben we in Nederland veel ervaring met het grootschalig opslaan van ammoniak”, zegt Van Ofwegen. In een standaardtank past 60.000 kubieke meter ammoniak, ofwel 211.000 megawattuur aan opgeslagen energie. De jaarproductie van een windpark met dertig windturbines is in een tank van die omvang op te slaan.

Met de duurzame productie van waterstof in elektrolysers is wereldwijd al decennia ervaring en het verbranden van ammoniak is in wezen hetzelfde als het verbranden van aardgas. Een kilo ammoniak levert ongeveer de helft van de energie in een kilo methaan, het hoofdbestanddeel van aardgas.

Dezelfde kilo ammoniak bevat bijna net zoveel energie als een compleet volgeladen Tesla Powerwall. Maar energieopslag in de lithium-ionaccu’s van die thuisbatterij is weer efficiënter.

Bij het omzetten van elektriciteit in duurzame ammoniak, en die ammoniak vervolgens weer terug in stroom, gaat 55 tot 60 procent van de originele windenergie verloren. Het verlies in de Powerwall is ongeveer 5 procent. Accu’s zijn dan ook zeer geschikt voor kortdurende elektriciteitsopslag, met ammoniak is energie maandenlang zonder verdere verliezen op te slaan.

Geen steenkool en biomassa maar CO2-vrij windgas

De Magnum-elektriciteitscentrale heeft stoom- en gasturbines (STEG’s), die efficiënt elektriciteit produceren uit het Groningse aardgas. Bij een rendement van 58 procent produceert de STEG-centrale bij vollast 1.311 megawatt. Volgens Nuon genoeg om de stroombehoefte van 2 miljoen huishoudens te dekken.

Bij oplevering van de moderne elektriciteitscentrale, in 2013, had Nuon plannen om de stoom- en gasturbines ook met steenkolen of biomassa te stoken. De toevoeging van een vergasser moest de vaste brandstoffen geschikt maken voor gebruik in de gasturbines.

Eerder besloot Nuon, in overleg met milieuorganisaties, om in ieder geval tot 2020 uitsluitend aardgas te gebruiken in de Magnum-centrale. Met de nu ingeslagen ammoniakroute zijn de plannen voor een kolenvergasser definitief van de baan.

ImageCredit: Nuon, via Flickr