Nuon gaat zijn nieuwe Magnum gascentrale inzetten als buffer voor een duurzame energievoorziening. Wanneer wind en zon het laten afweten wil het bedrijf ammoniak inzetten als brandstof. Die ammoniak wordt geproduceerd als er een overschot is aan wind- en zonne-energie.
Nuon onderzoekt samen met (onder andere) de TU Delft de mogelijkheden van ammoniak als brandstof voor de Magnumcentrale (persbericht). In de toekomst moet die centrale gaan dienen als back-up voor de momenten waarop wind en zon tekort schieten. Het gaat om een langlopend onderzoeksproject, dat over vijf jaar moet resulteren in een demonstratie.
Buffer
Bij grootschalige productie van elektriciteit met bronnen als wind en zon is opslag cruciaal. De productie volgt niet meer vanzelf de vraag, dus er zijn perioden van overschot en van tekort. Opslag moet beide overbruggen. Gaat het om relatief kleine installaties, bijvoorbeeld zonnepanelen op een woonhuis, en voor beperkte perioden, bijvoorbeeld dag en nacht, dan zijn batterijen of accu’s in het huis of de auto prima geschikt. Maar bij grootschalige overschotten, zoals die het afgelopen Paasweekend in Duitsland voorkwamen door de grote hoeveelheid wind, is omzetting naar gas een optie. Zulke opslag begint altijd met waterstof, waarna dat gas omgezet kan worden in methaan hetzelfde als aardgas of ammoniak.
Nuon wil nu gaan testen met ammoniak. Daarvoor gaat het met windenergie gemaakte waterstof een reactie aan met stikstof om ammoniak te vormen. De zo opgeslagen energie komt weer vrij wanneer de ammoniak reageert met zuurstof en wordt omgezet in stikstof en water.
Vloeibaar
Nuon, de technische universiteiten van Delft en Twente, en de met ammoniak werkende bedrijven Akzo Nobel, Proton Ventures en OCI Nitrogen vormen een samenwerkingsverband om de ammoniak-optie verder te onderzoeken.
Volgens prof. dr. Fokko Mulder, hoogleraar Materialen voor Geïntegreerde Energiesystemen van de TU Delft, is een van de voordelen van ammoniak dat opslag makkelijker is dan bij waterstof. Ammoniak wordt namelijk vloeibaar bij – 35 °C of onder een druk van 10 atmosfeer bij kamertemperatuur. Daarnaast heeft ammoniak een hogere energiedichtheid per liter dan waterstof. Een ander voordeel van het ammoniakproces is dat er geen koolstof aan te pas komt. ‘Methaan bevat nog steeds koolstof en leidt bij verbranding tot CO2, en die willen we nu juist bij de energie-opwekking uitbannen.’
Kunstmest
Ammoniak wordt in de chemie veel gebruikt, onder andere voor de productie van kunstmest. Het procedé om het te maken vergt veel energie: het binden van stikstofmoleculen met waterstof via het klassieke Haber-Bosch proces vereist een hoge druk (150-200 bar) en temperatuur (300-550 °C ). De omzetting van de elektriciteit naar ammoniak heeft een efficiency van minder dan 20 %. Dat hoeft als het gaat om elektriciteit die toch al overtollig is niet direct een probleem te zijn. Het hangt er vanaf of de ammoniak eventueel ook voor andere processen nuttig kan zijn, hoe de vrijkomende warmte kan wordt benut, etc.
De onderzoeksgroep van Mulder is al enige jaren bezig om ammoniak op een veel efficiëntere manier te produceren, via synthese met elektriciteit. Details over hoever hij daarmee is wil hij nog niet prijsgeven.
Kolenvergasser
Het is niet toevallig dat Nuon juist zijn Magnumcentrale in de Eemshaven voor de ammoniakroute wil inzetten. Ooit was het de bedoeling om de gascentrale die in 2013 in gebruik is genomen, te koppelen aan een grote kolenvergassingsinstallatie. Het energiebedrijf had inderdaad de wereldprimeur voor kolenvergassing met zijn Willem-Alexander centrale in Buggenum. Daar werden tot poeder vermalen kolen onvolledig verbrand tot synthesegas, dat vervolgens diende als brandstof voor de turbine. In 2011 besloot Nuon de bouw van de nieuwe kolenvergasser uit te stellen tot 2020, nu zie het bedrijf er definitief van af. Met de ammoniakbufferroute de Magnumcentrale een nieuw toekomstperspectief te bieden.
Omdat de bouw van de kolenvergasser sowieso vertraging opliep vanwege beroepsprocedures, heeft Nuon de centrale tijdens de bouw al geschikt gemaakt om ook op aardgas te draaien. Er zijn bij de Magnumcentrale dus voorzieningen om verschillende brandstoffen te gebruiken, wat de invoer van ammoniak veel gemakkelijker maakt. Volgens woordvoerder Anouk IJfs van Nuon is het de bedoeling dat er over vijf jaar een demonstratieproject met de ammoniak kan draaien, van productie tot het bijstoken bij aardgas. Op de lange termijn zou er een buffervoorraad van zo’n 60.000 m3 ammoniak moeten komen, voldoende om een miljoen huishoudens gedurende tien dagen van elektriciteit te voorzien. Om louter op ammoniak te draaien moeten de branders van de centrale wel worden aangepast. Er is nu een haalbaarheidsstudie van start gegaan, waarvoor Nuon een subsidie vanuit het topsectorenbeleid heeft gekregen.
Giftig
Ammoniak is overigens niet zonder problemen: het materiaal is giftig, en bij de verbranding kunnen schadelijke stoffen zoals NOx vrijkomen. Het ligt daarom voor de hand om de ammoniak alleen bij grote installaties in een strak gecontroleerde omgeving te gebruiken, zoals nu ook al gebeurt bij chemische complexen die met ammoniak werken. Bij de verbranding zal ook nabehandeling van de rookgassen nodig zijn, de huidige Magnumcentrales heeft daar al voorzieningen voor.
Download hier de infographic van Nuon over de ammoniakopslag.
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.