Het gebruik van waterstof is sterk in opkomst. Binnen diverse industrieën worden ambitieuze duurzaamheidsdoelen gesteld, waardoor producenten genoodzaakt zijn om in te zetten op emissievrije brandstoffen en energiedragers.
De Europese klimaatwet stelt in lijn met de European Green Deal de wettelijk bindende doelstelling om tegen 2050 klimaatneutraliteit in de EU te bereiken. In de transportsector wordt zelfs gestreefd naar een emissiereductie van 90% tegen 2050. Om dit doel te kunnen halen, wordt hard gewerkt aan de grootschalige inzet van duurzame toepassingen en voertuigen, die onder meer gebruik maken van vloeibare waterstof.
Wat betekent deze ontwikkeling voor de opslag van vloeibare waterstof? Hoe wordt vloeibare waterstof in 2021 opgeslagen en hoe zullen de opslagtanks er in de toekomst uit gaan zien? In deze blog kijken we naar vloeibare waterstof opslag en de steeds groter wordende opslagtanks.
Waarom vloeibare waterstof op grote schaal?
Zoals beschreven in onze eerdere blog over vloeibare waterstof, zijn de voordelen van deze cryogene vloeistof aanzienlijk. De grondstoffen van waterstof zijn in grote mate aanwezig op aarde, voor de productie is weinig grond nodig en de enige bijproducten zijn warmte en water. Dit maakt waterstof een zeer duurzame brandstof en energiedrager, wanneer geproduceerd met behulp van groene energie. Deze duurzame vorm van waterstof wordt groene waterstof genoemd.
Ondanks dat er nog enkele uitdagingen bestaan met betrekking tot de productie van groene waterstof, worden er steeds meer toepassingen ontwikkeld die op waterstof functioneren. Zoals te lezen in onze blog ‘Waar wordt waterstof voor gebruikt?’ zijn onder meer personenauto’s, vrachtwagens en vliegtuigen op vloeibare waterstof al volop in ontwikkeling. Daarnaast wordt ook het gebruik van de efficiënte energiedrager voor energietransport en opslag uitgebreid onderzocht.
Helaas wordt er tegenwoordig nog maar weinig groene waterstof geproduceerd, en maken de meeste toepassingen nog gebruik van grijze waterstof. De verwachting en hoop is echter dat dit in de komende tientallen jaren sterk zal veranderen.
Met zo veel toepassingen in ontwikkeling en met de potentie van waterstof om dé duurzame brandstof en energiedrager van de toekomst te worden, kan de productie van vloeibare waterstof alleen nog maar toenemen. Volgens een recent rapport van International Energy Agency (IEA) is jaarlijks ongeveer 306 miljoen ton groene waterstof nodig om de eerdergenoemde klimaatneutraliteit tegen 2050 te bereiken. Ter vergelijking, in 2020 werd 87 miljoen ton (grotendeels grijze) waterstof geproduceerd uit aardgas en kolen, voornamelijk voor gebruik in de chemie- en olieraffinagesector.
Wat is het verschil tussen groene, blauwe en grijze waterstof? Lees hier meer over in onze recente blog over steam methane reforming.
Vloeibare waterstof opslag op grote schaal ?
Steeds meer waterstof, betekent dat steeds grotere opslagtanks nodig zijn. En terwijl waterstoftanks nu al relatief groot zijn, worden deze in de toekomst alleen nog maar groter.
Momenteel bezit NASA de grootste cryogene opslagtank ter wereld. Deze tank, die is te vinden in Florida, is maar liefst 3.800 m3 groot en heeft een capaciteit van 270 ton vloeibare waterstof. Ook JAXA, in Japan, heeft een enorme opslagtank in bezit. Deze tank is 540 m3 groot en heeft een capaciteit van 38 ton vloeibare waterstof.
De nieuwere tanks worden echter steeds groter. Naar verwachting zullen de toekomstige opslagtanks voor vloeibare waterstof ongeveer 13 keer groter zijn dan de huidige tank van NASA. Deze nieuwe tanks zullen in staat zijn om tot zo’n 3.500 ton waterstof veilig op te slaan.
Bron: NCE Maritime CleanTech
De eerste tanks van deze grootte zijn al in ontwikkeling. Zo kondigde McDermott International, Ltd onlangs het ontwerp aan van een nieuwe waterstoftank die het record verbreekt. De tank is ontworpen door CB&I Storage Solutions en is 40.000 m³ groot. De ontwikkeling van deze tank maakte deel uit van een studie die tot doel had de opslagcapaciteit van vloeibare waterstof uit te breiden.
Niet alleen aan land, maar ook op zee worden in de toekomst kolossale waterstofopslagtanks verwacht. Kawasaki Heavy Industries, bijvoorbeeld, werkt momenteel naarstig aan het ontwerp van een tanker voor vloeibare waterstof met maar liefst vier bolvormige opslagtanks van 40.000 m³.
Bron: Kawasaki
Alles tegen warmteinlek
Omdat vloeibare waterstof de extreem lage temperatuur van -252,9 °C moet behouden, is het volledige ontwerp van een waterstoftank ingericht om warmteinlek tegen te gaan. Dit geldt voor zowel de vorm als voor het materiaal en de isolatie.
Zo zijn opslagtanks voor waterstof meestal bolvormig, in tegenstelling tot de cilindervormige tanks die worden gebruikt voor veel andere cryogene gassen. De bolvorm zorgt voor minimale interactie tussen de tank en de buitenwereld. En minder interactie, betekent minder kans op warmteinlek.
Daarnaast worden de tanks voorzien van de allerbeste isolatie voor vloeibare waterstof: vacuüm isolatie.
Vacuüm isolatie
Vacuüm isolatie is dé manier gebleken om cryogene vloeistoffen perfect op temperatuur te houden. Vooral bij extreem koude stoffen, zoals vloeibare waterstof met een temperatuur van -252,9 °C, is dit essentieel.
Vacuüm isolatie bestaat uit twee wanden, met daartussen een laag van hoogvacuüm. Dit hoogvacuüm zorgt voor een extreem hoge isolatiewaarde, terwijl de dubbele wand als double-containment kan fungeren. Mocht de binnenste wand een lek krijgen, dan is er altijd nog de double-containment om dit op te vangen.
Vacuüm isolatie wordt niet alleen gebruikt voor de opslagtanks zelf, maar ook voor de transferleidingen die hierop worden aangesloten. Op deze manier wordt de vloeibare waterstof optimaal beschermd, vanaf de tank tot en met de applicatie of het vervoermiddel.
Demaco is expert op het gebied van waterstof infrastructuren en vacuüm isolatie. Onze experts leveren turnkey-oplossingen voor waterstofprojecten over de hele wereld. Hierbij kan worden gedacht aan vacuüm geïsoleerde transferleidingen, vulstations of laadperrons voor vrachtwagens, vacuüm geïsoleerde laadarmen voor schepen, waterstofzuiveraars en nog veel meer.
Wil je meer weten?
Meer weten over de ontwikkeling van de beste cryogene infrastructuren voor vloeibare waterstof? Interesse in onze vacuüm geïsoleerde oplossingen? Voor meer informatie over ons werk, bekijk ook onze producten en diensten eens. En voor meer over vloeibaar waterstof, neem een kijkje op onze vloeibare waterstof pagina.