FluidsProcessing.nl NL
Home
BLIJF OP DE HOOGTE
Ontvang onze nieuwsbrief en digitale magazine
Uw adres wordt nooit aan derden doorgegeven.
Lees onze privacyverklaring.

   

ARTIKEL
ECN/TNO zet turbo op onderzoek voor energietransitie Nieuwe labs, nieuwe chemie
Download dit artikel als pdf
Is uw adres bekend, dan wordt de pdf meteen geopend, anders krijgt u een link toegestuurd.
Ook ontvangt u onze volgende nieuwsbrief.

ECN/TNO zet turbo op onderzoek voor energietransitie

Nieuwe labs, nieuwe chemie

ECN, onderdeel van TNO, gaat flink investeren in onderzoeksinfrastructuur en testfaciliteiten. Elektrochemische conversie met groene stroom en duurzame biobrandstoffen en biochemicaliën zijn de belangrijkste focus. De nieuwe labs in beeld.
“We gaan natuurlijk niet van nul af beginnen, maar borduren voort op wat we al hebben, We hebben immers al tal van onderzoeklabs op het vlak van duurzaam technologie”, vertelt programmaleider biomassa Jaap Kiel van ‘ECN part of TNO’. Sinds april 2018 is ECN onderdeel van TNO, behalve het verzelfstandigde NRG dat met zijn kernreactor isotopen voor nucleaire geneeskunde maakt. Kiel is betrokken bij het Sustainable Biofuels Technology Lab. Dit vernieuwde lab legt de focus op transportsectoren die lastig te elektrificeren zijn, zoals de scheepvaart, de luchtvaart en het zware wegtransport. De insteek is om met de inzet van biomassa, net als in de petrochemie, tot een totale verwaarding van ruwe grondstoffen te komen.
ECN/TNO zet turbo op onderzoek voor energietransitie NIEUWE LABS, NIEUWE CHEMIE ECN, onderdeel van TNO, gaat flink investeren in onderzoeksinfrastructuur en testfaciliteiten. Elektrochemische conversie met groene stroom en duurzame biobrandstoffen en biochemicaliën zijn de belangrijkste focus. De nieuwe labs in beeld. 20 Fluids Processing | nr. 1 | februari 2019 Fluids Processing | nr. 1 | februari 2019 21 ENERGIETRANSITIE | Pieter van den Brand | Fotografie: Marco Vellinga “We gaan natuurlijk niet van nul af beginnen, maar borduren voort op wat we al hebben, We hebben immers al tal van onderzoeklabs op het vlak van duurzaam technologie”, vertelt programmaleider biomassa Jaap Kiel van ‘ECN part of TNO’. Sinds april 2018 is ECN onderdeel van TNO, behalve het verzelfstandigde NRG dat met zijn kernreactor isotopen voor nucleaire geneeskunde maakt. Kiel is betrokken bij het Sustainable Biofuels Technology Lab. Dit vernieuwde lab legt de focus op transportsectoren die lastig te elektrificeren zijn, zoals de scheepvaart, de luchtvaart en het zware wegtransport. De insteek is om met de inzet van biomassa, net als in de petrochemie, tot een totale verwaarding van ruwe grondstoffen te komen. RANGE “Om succesvol te zijn”, vertelt Kiel, “nemen we de aanpak over die de olie- en gasindustrie al decennia hanteert, namelijk niet één product maar een hele range van producten maken. Daar worden uit aangevoerde ruwe olie voor 90 procent transportbrandstoffen geproduceerd. Wat overblijft gaat als nafta naar de chemie voor de productie van basisbouwstenen voor polymeren en andere producten. Deze laatste categorie vertegenwoordigt een relatief hoge waarde. Transportbrandstoffen en chemieproducten komen wat opbrengsten betreft ruwweg fiftyfifty uit. Met biomassa willen we hetzelfde doen: zowel transportbrandstoffen als grondstoffen voor de chemische industrie produceren.” RAFFINAGE EN VERGASSING In het Biofuels-lab worden twee ontwikkelplatforms ingericht, één voor bioraffinage en één voor vergassing. “We kiezen voor twee kansrijke concurrerende technologie-ontwikkelingen”, legt Kiel uit. “Welke technologie gaat winnen, is nog niet bekend. Samen met bedrijven gaan we langs beide lijnen de aantrekkelijkste oplossingen in kaart brengen.” Het platform voor bioraffinage richt zich op het uit elkaar trekken van ’We kiezen voor twee kansrijke concurrerende technologie-ontwikkelingen: bioraffinage en vergassing’ biomassa in suiker- en lignine-fracties om deze vervolgens op te werken. Bij vergassing wordt de biomassa eerst omgezet in een syngas of productgas, dat weer de basis vormt voor de productie van transportbrandstoffen. “We zijn er in geslaagd uit biomassa in een katalytisch proces groen gas maken, methanisering.” Interessant bij het vergassen van biomassa tot CO en waterstof, legt Kiel uit, zijn BTX-stoffen (benzeen, tolueen en xyleen). “Deze stoffen zijn bij de productie van transportbrandstoffen ongewenst, maar vormen juist prima basischemicaliën voor het maken van kunststoffen. In het lab kunnen we BTX uit het gas wassen met een wasvloeistof, om het daar vervolgens weer uit te halen. Maar dat gebeurt nu op een schaal van 1 tot 5 kilogram biomassa-input per uur. Arend de Groot (l), elektrolyse-expert bij ECN/TNO en Jaap Kiel, betrokken bij het Sustainable Biofuels Technology Lab van ECN/TNO. De volgende stap is samen met een industriële eindgebruiker opschalen naar een grotere pilotinstallatie. Zaak is immers dat de industrie deze biobouwstenen uiteindelijk gaat gebruiken. Daar komen nog meer factoren bij kijken, niet alleen de technologie maar ook de kosten. Ook dat speelt mee in ons onderzoek.” NIEUWE CONCEPTEN De technologie-ontwikkeling in het lab brengt nieuwe reactor- en procesconcepten met zich mee. “We streven naar technieken die processen sneller en efficiënter maken. Van een veelvoud aan stappen willen we naar zo min mogelijk stappen. Procesintensificatie moet Dit artikel is afkomstig uit Fluids Processing www.fluidsprocessing.nl © ProcesMedia ENERGIETRANSITIE processen niet alleen minder complex maar ook bedrijfszekerder maken.” Leveranciers van reactoren, componenten en meet- en regelinstrumenten kunnen beslist hun aandeel leveren in het onderzoek. “Er is nog zoveel ontwikkeling nodig en we werken graag intensief samen met de markt”, zegt Kiel. WATERELEKTROLYSE In het nieuwe Faraday Laboratorium wil ECN/ TNO samen met Nederlandse leveranciers elektrolysetechnologie voor industriële eindgebruikers ontwikkelen. “De belangstelling voor waterstof neemt overal toe, van gebouwde omgeving en vervoer tot de industrie. Wij richten ons specifiek op industriële waterstoftoepassingen”, zegt elektrolyse-expert Arend de Groot, “juist omdat de groeiende stroomproductie van windparken op zee kansen biedt aan de chemische industrie in het nabijgelegen Europoortgebied. De industrie daar produceert nu waterstof op aardgasgedreven processen.” De doorbraak van groene waterstof kent twee wezenlijke knelpunten, weet De Groot. “Niet alleen de elektriciteitsprijs is een kostenpost, ook de huidige prijs van elektrolyzers. De hoge kosten liggen voor een groot deel in de componenten, zoals membranen. De materialen waar de cel uit bestaat, hebben sterk te lijden onder het zure milieu en de hoge zuurstofconcentraties in het membraan, die voor de geleiding van waterstofionen nodig zijn. Vanwege deze sterk corrosieve condities moeten we op zoek naar robuustere materialen met een langere levensduur om zo membranen te verbeteren.” BETERE MEMBRANEN Inmiddels loopt een aantal projecten. In een ervan wordt door polymeerspecialist PTG/e een nieuw type membraan ontwikkeld. Aan dit project neemt ook Fuji Film uit Tilburg deel. “Over een jaar”, licht De Groot toe, “moet het project een beter membraan opleveren. Een mooi voorbeeld van de samenwerking die je nodig hebt om de kostprijs verder omlaag te krijgen. De diepgaande polymeerkennis van PTG/e is gekoppeld aan de kennis die Fuji Film heeft om zo’n membraan op grote schaal in grote volumes te maken. Wij brengen onze kennis van het elektrolyseproces in.” TWEE TECHNIEKEN Het Faraday-lab gaat twee elektrolysetechnieken onderzoeken: Proton Exchange Membrane (PEM)- elektrolyzers en keramische elektrolyzers, die onder hoge temperaturen (rond de 800 °C) werken. Voor deze laatste techniek heeft ECN/TNO zijn rijke kennis van vaste-oxide brandstofcellen uit de kast gehaald. Dit laatste type brandstofcel splitst stoom in waterstof en zuurstofionen. Via een katalysator worden de zuurstofionen in moleculair zuurstof omgezet. “Vaste-oxide brandstofcellen hebben een hoog rendement, wat onmisbaar is om aan de constant hoge waterstofvraag in de industrie te voldoen. Maar er is nog veel onderzoek nodig.” Volgens De Groot zullen commerciële elektrolysesystemen (tot 500 MW-1 GW) pas over een jaar of tien beschikbaar zijn, “maar het kan ook sneller gaan, wie weet.” ● Labs voor warmte- en PV-integratie in gebouwen Naast het Biofuels Technology Lab en het Faraday Lab voor elektrochemische conversie van duurzame elektriciteit zet ECN/TNO in op de bouw van een Warmte (Carnot) Lab, dat concepten voor een duurzame industriële warmtehuishouding gaat ontwikkelen, opschalen en testen, en van een Solar Energy Laboratorium. Voor de vier onderzoeksfaciliteiten heeft het ministerie van EZK (Economische Zaken en Klimaat) in 2018 € 26 miljoen ter beschikking gesteld. Het Solar Lab, beloond met een subsidie van € 14 miljoen van de provincie Noord-Holland, richt zich op de integratie van zonnecellen in de gebouwde omgeving, Building Integrated PhotoVoltaïcs, kortweg BIPV. Zonnecellen verwerkt tussen dakpannen zijn al heel gewoon, net als de PV-cellen in de glazen perronoverkappingen van de treinstations in Utrecht en Rotterdam. Vernuftiger systemen zijn in aantocht, zoals PV-cellen gemonteerd in gevels en raamkozijnen. De (ook in esthetisch opzicht) hoogwaardige integratie van PV-cellen, -modules en -systeemconcepten in gebouwen, infrastructuur en landschap vergt nog veel onderzoek. De brandstofcel splitst stoom in waterstof en zuurstofionen. Via een katalysator worden de zuurstofionen in moleculair zuurstof omgezet. ECN/TNO heeft zijn kennis van deze vaste-oxide brandstofcellen afgestoft en past deze nu toe in keramische elektrolyzers. Fluids Processing | nr. 1 | februari 2019 23 Fluids Processing www.fluidsprocessing.nl © ProcesMedia
PROCES MEDIA
Solids Processing Fluids Processing MB Maintenance SchuettgutPortal
Ontvang onze nieuwsbrief
Nieuwsbrief archief
Volg ons
Linked
MAGAZINE
Abonneren
Service en contact
ContactDisclaimerPrivacyAdverterenLogin controlpanel