Grootschalige productie waterstof leidt tot sterke stijging koelwatervraag

Achtergrond

Het onderzoek vloeit voort uit het Programma Energiehoofdstructuur (PEH). Daarin is de relatie tussen de afnemende zoetwaterbeschikbaarheid en de watervraag van waterstofproductie als mogelijk knelpunt gesignaleerd. Doel van het onderzoek was het creëren van een informatiebasis voor toekomstig beleid. Er is gekeken naar elf locaties die in beeld zijn vanwege de verwachte aanlandingspunten van op zee opgewekte windenergie, als ook vanwege grote lokale energiegebruiken.

Watervraag voor elektrolyse

Voor elektrolyse is ultrapuur water nodig. Hoeveel water nodig is, hangt af van de zuiveringsstappen die nodig zijn om vanuit een waterbron ultrapuur water te maken. Als gebruik gemaakt wordt van zoet water is de vraag naar water lager, dan bij een brakke of zoute waterbron. Bij elektrolyse wordt warmte gegenereerd.  Deze moet worden gekoeld via een koelsysteem. Koeling middels water kan met een gesloten koelsysteem of met een doorstroom koelsysteem. Volgens de onderzoekers van RHDHV is de watervraag voor een gesloten koelsysteem circa 5 maal zo groot als voor het water dat nodig is voor elektrolyser zelf (watersplitsing in waterstof en zuurstof). Voor een doorstroomkoelwatersysteem is dat een factor 100, maar dan wordt het water (inclusief warmte) wel direct teruggevoerd naar het waterlichaam. De lozing van warmte is dan wel een belangrijk aandachtspunt dat flink kan gaan knellen nu er concrete plannen bestaan om het beleid inzake warmtelozingen aan te passen.

Waterbronnen en -beschikbaarheid

De onderzoekers hebben verschillende mogelijke waterbronnen onderzocht. Gesteld wordt dat zeewater en grote brakke waterlichamen zoals de Westerschelde, Nieuwe Waterweg en Eems ruim voldoende water beschikbaar hebben. Ook effluent van RWZI’s is een kansrijke bron voor waterstofproductie. Het gebruik van zoet oppervlaktewater is niet voor alle locaties mogelijk en staat onder druk door klimaatverandering, aldus de onderzoekers. Voor alle locaties is er minimaal één bron beschikbaar waar naar verwachting ook in de toekomst nog water uit onttrokken kan worden voor de waterstofproductie. Omdat de watervraag voor koelwater veel groter is, is dat niet overal beschikbaar. Hoe verder landinwaarts, hoe beperkter de mogelijkheden om een geschikte bron – in kwantiteit en kwaliteit - voor koelwater te vinden.

Knelpunten en oplossingen

Naast waterbeschikbaarheid vragen de onderzoekers  aandacht voor andere knelpunten. Genoemd worden onder andere de waterkwaliteit, de lozing van brijn en de natuurwetgeving. Bij de aanvraag van een vergunning voor onttrekking en/of lozing van water speelt de natuurwetgeving een belangrijke rol. Dat kan zeker in geval van water met een beschermde natuurstatus knelpunten opleveren. In de zomer is bijvoorbeeld de ruimte om koelwater te lozen beperkt. De gesignaleerde knelpunten zijn volgens de onderzoekers oplosbaar door tijdig voor te sorteren op andere keuzes. Die hebben dan echter wel consequenties. Zo leidt kiezen voor een zoute waterbron tot een uitgebreidere zuivering, met meer ruimtebeslag, hogere kosten en een zoutere brijnstroom. En als niet voor water als koelmedium wordt gekozen maar voor luchtkoeling kost dat aanzienlijk meer energie en ruimte. Vanuit het oogpunt van waterbeschikbaarheid wordt door RHDHV aanbevolen om water en bodem sturend te maken voor de ontwikkeling van het beleid en de locatiekeuze van grootschalige elektrolyse.

Roy Tummers, directeur Water bij VEMW is blij met het rapport: “Voor onze leden gaat de productie van waterstof via elektrolyse belangrijk worden. Onze leden zien tevens de druk toenemen op de beschikbaarheid van water van goede kwaliteit. Die druk zal blijkens het RHDHV-rapport nog verder toenemen. Het is goed dat er nu inzicht is in de samenhang tussen waterbeschikbaarheid en waterstofproductie”.

In onze Kennisbank is het rapport "Water voor Waterstof" van Royal HaskoningDHV te downloaden. 

Bron: VEMW