Er is weinig ervaring met de veiligheidsrisico’s bij de grootschalige productie van waterstof. Een door het Institute for Sustainable Process Technology (ISPT) geïnitieerd project moet hier meer inzicht in bieden. Carol Xiao van ISPT geeft tekst en uitleg: “Ondanks het ontwerp kan er iets mis gaan met deze waterelectrolysetechnologie, omdat er weinig data is.”

[ihc-hide-content ihc_mb_type=”show” ihc_mb_who=”2,4″ ihc_mb_template=”3″ ]

Begin dit jaar presenteerde het Institute for Sustainable Process Technology (ISPT) een ontwerp voor een 1 GW groenewaterstoffabriek, in samenwerking met een aantal projectpartners – waaronder Orsted, Yara, HyCC, DOW, OCI en Gasunie. “Toen we in de werksessies bij elkaar kwamen, vertelden deelnemende partijen dat veiligheid een belangrijk gezamenlijk onderwerp is dat het verdient om te worden uitgewerkt”, zegt directeur business development Carol Xiao van ISPT. ISPT nam daarop het initiatief en startte begin dit jaar het project ‘Green Hydrogen Inherent Safety Practices on a large industrial scale’. Het in Amersfoort gevestigde instituut is verantwoordelijk voor de organisatie, het projectmanagement en het eindresultaat. 

Reactie

“Waterstof is een bekende stof”, vertelt Xiao over het project. “Maar over de veiligheid in een groenewaterstoffabriek is met betrekking tot waterstof nog weinig bekend. De twee belangrijkste technologieën voor water electrolyse zijn PEM en AWE. Water wordt in beide technologieën in een elektrolyserapparaat – ook wel stack genoemd – gesplitst in waterstof en zuurstof. De waterstof wordt door een membraan van de zuurstof gescheiden. Maar door gastransport of als er iets afbreekt, scheurt of lekt kunnen de twee stoffen samenkomen. Ondanks het ontwerp kan er in uitzonderlijke scenario’s dus explosiegevaar optreden. Met het oog op procesveiligheid, een veilige werkplek en de omgeving van de fabriek moet je daarop maatregelen afstemmen.” 

Historische data

“De veiligheid bij grootschalige waterelectrolyse met meerdere stacks en modules is nog onbekend terrein. Iedereen is dus ontzettend voorzichtig, want we kunnen ons geen incidenten veroorloven. Er is behoefte aan richtlijnen, standaarden, protocollen; alles is nieuw! Leveranciers, industrie en vergunningverleners blijven daarom lang in de cyclus hangen van eisen stellen en ontwerpen. Dit is de fase voordat realisatie plaatsvindt.” Het project richt zich – zo legt Xiao uit – op twee aspecten: verbetering van de beoordelingsmethodieken en opties voor inherent veiliger ontwerp. “Onze bevindingen kunnen bij elk nieuw project worden meegenomen, zodat niet telkens opnieuw het wiel hoeft te worden uitgevonden.” Electrolyse is een bekend proces, zegt Xiao, maar onbekend is hoe het zich bij grootschalige productieprocessen onder variabele belasting gedraagt. “We analyseren geloofwaardige scenario’s, maar weten niet nog hoe vaak het mis kan gaan. Risicoschattingen zijn een vermenigvuldiging van kans maal ernst. Voor het inschatten van de kans is er echter onvoldoende historische data voorhanden.”

1 GW

“In China is eerder dit jaar een 150 MW electrolyser voor het Olympische dorp in gebruik genomen”, schetst Xiao de laatste stand van zaken op het gebied van waterstofproductie. “Gasunie beschikt over een 1 MW testcenter in Zuidwending, installaties van circa 20 MW zijn in ontwikkeling en Shell wil een 200 MW electrolyser op de Tweede Maasvlakte bouwen. Wij richten ons met ons project op nog grotere fabrieken, van 1 GW. Overigens is een van onze bevindingen dat ook bij kleinere waterstofproductie-eenheden grotendeels dezelfde veiligheidsrisico’s kunnen ontstaan. In het licht van de lange termijn beschouwt Xiao een 200 MW groenewaterstoffabriek dus als een tussenstap. Ze licht toe: “Je moet je voorstellen dat een 1 GW fabriek slechts een tiende van de hoeveelheid waterstof produceert die we in Nederland in een toekomstige waterstofeconomie nodig zullen hebben.”

Standaarden

Xiao staat een open dialoog voor en zegt blij te zijn met de opstelling van asset owners en vooral de leveranciers. “Ik was bang dat leveranciers vanwege imagoschade niet over risico’s zouden willen communiceren. Ik was echter verrast door hun open manier van kennisdelen.” Het project duurt nog tot einde 2022 en is onderdeel van een waterstofveiligheidsprogramma van ISPT. Dit omdat veiligheid nog veel aspecten bevat om uit te werken. Xiao: “Standaardisatie is bijvoorbeeld nodig voor de realisatie van een veilige plant. Een vervolgproject gaat naar verwachting in 2023 starten. In samenwerking met asset owners, leveranciers en NEN werken wij naast de technische ook aan de beleidsmatige en vergunningstechnische aspecten. Je moet weten wat je moet keuren. Als je geen standaarden hebt, blijft het subjectief en is het moeilijk om veiligheid te borgen. Ook moet het productieproces worden gestandaardiseerd, zodat een asset owner weet hoe de stacks te bedrijven en onderhouden. Een vervolgproject op standaardisatie is ook al in de maak, gericht op testen en experimenten voor faalkansen en inherent veilig ontwerp.”

Momentum

Xiao zegt tevreden te zijn als ‘we snappen wat er op het gebied van veiligheid nodig is voor grootschalige waterstofproductie’. “Veiligheid is een vanzelfsprekendheid. Ik merk dat onze partners – asset owners, leveranciers, overheden en kennisinstellingen – het nog serieuzer samen willen oppakken dan ik had verwacht. Dat is heel positief.” Ze schat in dat de resultaten uit dit project kunnen worden meegenomen in de bouw van nieuwe groenewaterstoffabrieken. “Het is belangrijk dat wij in Nederland de leiding met veiligheid nemen. In Egypte, Canada en China beginnen ze al met de bouw van 100 MW waterstoffabrieken. Laten we hier dus het momentum vasthouden.”

Dit project is onderdeel van het grotere Hydrohub Innovation Program, waar ISPT met partners naast aan veiligheid ook werkt aan infrastructuur, een testcentrum en opschaling. 

[/et_bloom_locked]