Industrieel onderzoek op gasdistributieniveau van 'power 2 gas and the power of methane'

Op zoek naar een effectieve en duurzame methode voor electriciteitsopslag.

Projectpartners

Eindrapportage


Werkpakket integratie van Power-to-Gas in de biogasproductieketen

In dit werkpakket is middels deskresearch onderzocht of de productieketens van biogasproductie en Power-to-Gas technisch te integreren zijn om synergievoordelen ten aanzien van ketenefficiëntie, koolstofdioxiderecycling en kosten.

DNV GL concludeert dat een nikkelkatalysator niet kan worden toegepast voor methanisering van onbehandeld biogas vanwege de concentraties H2S en zuurstof die voor kunnen komen in ruw biogas. Beide componenten hebben een sterk deactiverend effect op het reactieve nikkel. De zuurstoftolerantie van nikkelkatalysatoren is lager dan de zuurstoftolerantie volgens de invoedingsspecificaties voor invoeding van productgas in het gasnetwerk. In het algemeen kan worden gesteld dat de zuiverheid van het koolstofdioxidegas dat dient als koolstofbron voor chemische methanisering een belangrijke voorwaarde is voor het proces.

Hierover is meer diepgaande informatie te vinden in de rapportage (pdf). This report is also available in English (pdf).

Demonstratieproject

Vanwege het innovatieve technologische karakter van P2G hebben Stedin, DNV GL, TKI-Gas, Gemeente Rotterdam en Ressort Wonen een demonstratieproject uitgevoerd, waarbij de inzetbaarheid en toepasbaarheid van de Power2Gas-technologie zijn onderzocht. Voorafgaand aan de realisatie zijn de technische ontwerprichtlijnen, procescriteria en uitgangspunten bepaald. Op basis hiervan is de P2G-technologie gedemonstreerd in een realistische praktijkomgeving, waarbij alle onderdelen in de waardeketen zijn beschouwd; van productie tot eindgebruik. Met zonnepanelen duurzaam opgewekte elektriciteit is via waterstof en methaan omgezet in synthetisch gas van aardgaskwaliteit en toegepast in een gasgestookte ketel van een nabijgelegen appartementencomplex.

Gedurende de looptijd van het demonstratieproject, heeft de installatie bewezen dat het mogelijk is om op continue basis Power-to-Gas in te zetten voor het nuttig aanwenden van pieken duurzaam opgewekte elektriciteit. Het uiteindelijk geproduceerde synthetisch aardgas kon voldoen aan de specificaties, die gelden voor invoeding op het Nederlandse gasnet.

Een uitgebreide omschrijving van de resultaten van de demonstratie vindt u in dit document (pdf). This report is also available in English (pdf).

Hoofdlijn Systeemfunctie van Gas


Binnen de hoofdlijn Systeemfunctie van Gas wordt gekeken naar de rol van gas binnen het energiesysteem. Gas kan op kosten- en energie-efficiënte wijze bijdragen aan de transitie naar een duurzame energiehuishouding en het kan de flexibiliteit en betrouwbaarheid leveren die daarvoor nodig is. De hoofdlijn houdt zich bezig met de innovaties die hierbinnen nodig zijn om in de toekomst de systeemfunctie van gas optimaal in te zetten.

Onderzoek naar het Duitse energiesysteem heeft aangetoond dat de opslagcapaciteit in het elektriciteitsnet ongeveer 0,04 TWh bedraagt. De gasinfrastructuur heeft daarentegen een opslagcapaciteit van meer dan 200 TWh en blijkt daarmee zeer geschikt om seizoensfluctuaties in de elektriciteitproductie op te vangen. Nederland beschikt vanaf 2015 over meer dan 100 TWh aan gasopslagfaciliteiten. 

Project

De conversie van elektriciteit in gas wordt Power to Gas (P2G) genoemd. Het einddoel van dit project is aan te tonen dat het mogelijk is om overschotten aan elektriciteit om te zetten in waterstof en -via methanisering- methaan. Dit methaan kan vervolgens in distributienetten worden gevoed.

Hiermee wil het project de potentie van het gebruik van het aardgassysteem als opslagsysteem voor overschotten aan duurzame elektriciteit op distributieniveau aantonen. Het project bestaat uit de volgende deelprojecten:

1. Laboratorium testen van het methaniseringsproces waarbij waterstof met koolstofdioxide wordt omgezet in methaan.

2. Ontwikkeling van de resultaten tot een engineeringspakket en het opstellen van meet-, uitvoerings- en operationele plannen.

3. Experimentele testen in een kleinschalige testopstelling.

4. Experimenteel onderzoek naar de opwerking van CO2 uit biogas via methanisering.

Resultaat

Het project voegt waarde toe aan de kennis over en ervaring met P2G-systemen in het totale energiesysteem. Daarmee draagt dit project bij aan de bepaling van de technische en economische levensvatbaarheid van P2G. Inzet van P2G voor power load management kan ervoor zorgen dat grootschalige investeringen in het bestaande elektriciteitsnet worden vermeden of kunnen worden uitgesteld. Daarnaast is P2G een oplossingsrichting, waarmeer ervoor kan worden gezorgd dat wind- en zonne-energieproductie niet hoeft te worden uitgeschakeld op die momenten dat er een elektriciteitsoverschot dreigt.

Voortgansrapportage


Op de foto hieronder is een overzicht van de container te zien, waarin het methaniseringsproces wordt uitgevoerd en bewaakt. Rechts zijn –van boven naar beneden- de flowbox, sensorbox en koeler te zien. In de flowbox bevinden zich de flowmeters, die de ingaande waterstof- en kooldioxidestromen op elkaar afstemmen. In de sensorbox worden het waterstof, kooldioxide en methaan gemeten. De koeler droogt het te bemeten gas, zodat de sensoren niet beschadigd raken door water. Links de methaniseringsunit. In de vier reactoren wordt waterstof en kooldioxide omgezet in methaan en water. Het gevormde water condenseert in de warmte wisselaar en wordt afgevoerd.

Het proces is op te delen in twee deelprocessen: de waterstofproductie d.m.v. elektolyse en de methanisering. Omwille van ruimte en beheersbaarheid van beide processen, is besloten om deze in separate containers te bouwen. Links staat de methaniserings container en rechts de waterstofproductie.