Waar wordt waterstof voor gebruikt? Vijf projecten uitgelegd

It’s all about Cryogenius.

Waar wordt waterstof voor gebruikt 7

Waar wordt waterstof voor gebruikt? Vijf projecten uitgelegd

In onze recente blog over vloeibare waterstof keken we naar de kenmerken, geschiedenis en unieke mogelijkheden van waterstof. We beschreven waarom waterstof veel potentie heeft op het gebied van duurzaamheid en welke industrieën tegenwoordig groots inzetten op deze veelzijdige energiedrager.

Maar waar wordt waterstof precies voor gebruikt? In deze blog bespreken we vijf projecten waarbinnen (vloeibaar) waterstof centraal staat.

1. Personenauto’s op waterstof van SK en Hyundai Motor

Met duurzaamheid als voornaamste doel, wordt er momenteel door diverse autoproducenten gewerkt aan personenauto’s met een brandstofcel voor gasvormig waterstof (onder een hoge druk van 700 bar). De motoren van deze auto’s zijn volledig elektrisch en de brandstofcellen genereren energie door waterstof in contact te brengen met zuurstof. De enige stof die hierbij vrijkomt is water.

Er zijn inmiddels al enkele waterstofauto’s op de markt. Een voorbeeld van een grootschalig project dat zich bezighoudt met de productie en promotie van deze auto’s is de samenwerking tussen SK en Hyundai Motor. Hyundai produceert de auto’s, terwijl de waterstoffabriek van SK in Icheon voldoende waterstof produceert voor 200.000 waterstofauto’s.

Met deze samenwerking willen de twee producenten de waterstofeconomie versterken en een grootschalige infrastructuur voor waterstof opzetten, in samenwerking met diverse andere partijen en steun van de overheid.

Hoe de toekomst van waterstofauto’s eruit zal gaan zien, moet nog blijken. Omdat tot nu toe nog voornamelijk gebruik wordt gemaakt van grijze waterstof (steam methane reforming), valt de duurzaamheid van de auto’s nog erg tegen. Daarnaast zijn waterstofauto’s nog relatief duur. Er is dan ook de nodige kritiek op de inzet van brandstofcellen in plaats van volledig elektrische auto’s. Is de extra conversiestap, van energie naar waterstof naar energie, wel echt nodig? Welke methode het zal gaan winnen, zullen we naar verwachting in de komende tien jaar al gaan zien.

Waar wordt waterstof voor gebruikt 6
De Hyundai NEXO Bron: https://www.hyundai.com/worldwide/en/company/newsroom/hyundai-showcases-world-first-self-driven-fuel-cell-electric-vehicle-0000015705

2. ISRO Propulsion Complex (IPRC), een testfaciliteit voor raketmotoren

De ruimtevaartindustrie is een van de grootgebruikers van vloeibare waterstof. De cryogene vloeistof wordt onder meer gebruikt voor het lanceren van raketten en voor het testen van raketmotoren.

In het Tirunelveli District, India, bevindt zich het ISRO Propulsion Complex (IPRC). Dit complex is uitgerust met de ultramoderne faciliteiten die nodig zijn voor het realiseren van de meest geavanceerde voortstuwingstechnologieproducten binnen het Indiase ruimtevaartprogramma. Enkele activiteiten die bij ISRO worden uitgevoerd zijn assemblage, integratie en het testen van cryogene motoren voor draagraketten en bijbehorende subsystemen.

In samenwerking met Linde Kryotechnik heeft Demaco in 2006 de cryogene infrastructuur voor de Cold Flow Test faciliteit (SCFT) op deze locatie ontworpen, gebouwd en geïnstalleerd. De SCFT wordt gebruikt voor de ontwikkeling, kwalificatie en acceptatietests van semi-cryogene motorsystemen. Demaco leverde vacuüm geïsoleerde transferleidingen en ventielboxen voor vloeibare waterstof en vloeibare zuurstof. De testdruk van het systeem was extreem hoog en bedroeg maar liefst 330 bar(g).

Het geavanceerde project in India was een van de eerste grote waterstofprojecten waar Demaco bij betrokken was. Het succes van dit project was een unieke kans om al vroeg te laten zien dat Demaco alle expertise op het gebied van vloeibare waterstof in huis heeft. En in de afgelopen tientallen jaren is deze expertise alleen nog maar gegroeid.

 

ISRO Propulsion Complex (IPRC) India Bron: https://www.isro.gov.in/

3. ASuMED, een supergeleidende motor voor vliegtuigen

Enkele jaren geleden ging het ASuMED project van start. Dit project wordt ondersteund door het Horizon 2020 programma van de Europese Unie en richt zich op het ontwikkelen van een volledig supergeleidende elektromotor voor verkeersvliegtuigen.

Vanaf de start van het project in 2017 heeft Demaco samen met een ervaren consortium van experts gewerkt aan een supergeleidende motor die lichter is dan de conventionele vliegtuigmotor en de CO2-uitstoot van vliegtuigen aanzienlijk omlaag kan brengen.

De motor is gebaseerd op het dubbele cryostaatconcept en bevat dus twee gescheiden cryostaten en twee aparte koelsystemen. Eén voor de rotor en één voor de stator. Koeling van de rotor wordt gedaan met helium en de stator wordt gekoeld met vloeibare waterstof.

Supergeleidende motoren bieden waardevolle mogelijkheden voor een duurzame toekomst van de luchtvaartindustrie. Er zijn momenteel diverse vliegtuigmodellen in ontwikkeling met een lichte, supergeleidende motor. Naar verwachting zullen de eerste prototypes tegen 2030 geproduceerd worden.

Waar wordt waterstof voor gebruikt 4
Een mock-up van de ASuMED-motor

4. Vrachtwagens op waterstof van Daimler

Naast personenauto’s kunnen ook vrachtwagens worden voorzien van een brandstofcel voor waterstof. Vooral zware vrachtwagens die lange afstanden afleggen zorgen met een traditionele motor voor veel CO2-uitstoot. Een emissievrij alternatief zou dan ook een enorm verschil maken in de duurzaamheid van deze industrie.

Daimler Trucks is één van de vrachtwagenproducenten die zich inzet voor het gebruik van waterstof voor duurzamer vrachtverkeer. Het eerste door Daimler gepresenteerde conceptmodel op waterstof is de Mercedes-Benz GenH2 Truck. Deze vrachtwagen zou net zo goed presteren als de conventionele vrachtwagen op diesel en rijdt op één tank vol met vloeibare waterstof meer dan 1.000 kilometer.

Naar verwachting zullen in 2023 de eerste testvoertuigen van de Mercedes-Benz GenH2 Truck door klanten in gebruik worden genomen en zal in de tweede helft van deze eeuw de productie echt op gang komen.

Waar wordt waterstof voor gebruikt 3
Een prototype van de GenH2 vrachtwagen Bron: https://image.motor.at/images/facebook/4639898/20c0491_054.jpg

5. De Norled veerboot in Noorwegen

Als laatste een recent waterstofproject waarin Demaco een belangrijke rol heeft gespeeld. Niet alleen in de wegtransportsector, maar ook in de scheepvaartindustrie en veerbootsector wordt waterstof tegenwoordig gebruikt als duurzame brandstof.

Norled, het bedrijf achter diverse schepen en snelbootdiensten in Noorwegen, lanceerde in 2020 de allereerste waterstof-veerboot ter wereld. Deze boot, de MF Hydra, bevat een 80 m3 tank voor vloeibare waterstof en laat zien dat een volledig emissievrije veerdienst mogelijk is. Zou deze nieuwe techniek worden overgenomen door de rest van de sector, dan kan dit resulteren in een emissiereductie van 600.000 ton CO2 per jaar.

Het Norled-project is een bijzonder project voor Demaco. Met trots zijn wij betrokken geweest bij de ontwikkeling van de volledige vacuüm geïsoleerde waterstof-infrastructuur die het functioneren van de MF Hydra mogelijk maakt. Denk hierbij aan het vacuüm geïsoleerde transferleidingwerk voor vloeibare waterstof aan boord van de veerboot, maar ook aan ondersteunende technologie zoals een laadarm voor het bunkeren van de vloeibare waterstof.

Pioniersprojecten zoals het Norled-project geven onze engineers de mogelijkheid om hun expertise op het gebied van vloeibare waterstof optimaal te benutten en hun steentje bij te dragen aan een duurzamere toekomst.

Waar wordt waterstof voor gebruikt 2
Bron: https://www.norceresearch.no/en/news/skal-sikre-effektiv-og-god-maritim-hydrogenteknologi

Waar wordt waterstof voor gebruikt in de toekomst?

Naast de bovenstaande vijf projecten speelt er nog veel meer op het gebied van waterstof. Over de hele wereld wordt actief geëxperimenteerd met het veelzijdige gas en er worden steeds meer nieuwe toepassingen ontdekt.

Waar wordt waterstof voor gebruikt in de toekomst? Naast de bovenstaande projecten hebben ook de volgende drie toepassingen grote potentie:

  • Supergeleiding

Als eerste is er momenteel een toenemende belangstelling voor het fenomeen supergeleiding. Supergeleiding is de status waarin materiaal nagenoeg geen weerstand ondervindt bij het transport van elektriciteit. Deze status ontstaat bij extreem lage temperaturen, die door vloeibare waterstof (-252,9 graden Celsius) worden overgedragen.

Supergeleiding wordt bijvoorbeeld gebruikt voor de koeling van generatoren in energiecentrales, maar ook in elektromotoren en bij de generatie van groene energie.

TU Twente heeft de afgelopen jaren met succes het gebruik van supergeleiding in een windmolen aan de Deense kust bij Thyborøn onderzocht. Het doel van dit project was het vervangen van de conventionele elektrische generator met permanente magneten, door supergeleiders. De windmolen werd hierdoor aanzienlijk lichter, maar bleef even krachtig.

  • Energietransport

Naarmate er meer landen grote hoeveelheden duurzame energie produceren, zal het nodig zijn om deze energie te importeren en exporteren om een goed internationaal evenwicht te behouden. Hier biedt vloeibare waterstoftransport een oplossing. Heeft een land of gebied namelijk een overvloed aan zonne- of windenergie, dan kan dit in de vorm van vloeibare waterstof via schepen worden vervoerd naar een land of gebied waar juist meer energie nodig is.

Waar wordt waterstof voor gebruikt 1
  • Synthetische brandstof

Als laatste wordt waterstof gebruikt bij de productie van synthetische brandstof voor auto’s of vrachtwagens en vliegtuigen. Synthetische brandstof kan worden geproduceerd door CO2 uit de lucht te combineren met gasvormig waterstof. De CO2 die vervolgens vrijkomt bij de verbranding, wordt in een gesloten systeem opgevangen en opnieuw gebruikt. Deze methode maakt het mogelijk om gewone verbrandingsmotoren te blijven gebruiken, terwijl CO2-neutraal wordt gereden.

Zoals de bovenstaande voorbeelden laten zien, biedt waterstof veel mogelijkheden en zetten steeds meer overheden en industrieën groots in op de ontwikkeling van waterstoftechnieken. Echter, er is concurrentie. Batterij-elektrische toepassingen laten zien dat waterstof niet altijd nodig is in de mobiliteitssector. Ook andere vormen van waterstof in een energiedrager (ammoniak en LOHC) die volop onder de aandacht staan kunnen het erg lastig maken voor vloeibaar waterstof.

Wordt vloeibare waterstof dé brandstof of energiedrager van de toekomst? Dat zal in de komende tientallen jaren duidelijk worden.

Meer weten?

Vragen over onze cryogene producten en projecten? Neem gerust contact met ons op of neem een kijkje tussen onze producten en projecten voor meer informatie.

Share on facebook
Share on linkedin
Share on email

Verwante berichten

Neem contact met ons op voor meer informatie

Subscribe to Demaco