April

Uitrol toestellen met brandstofcel op laag pitje

Dat waterstof op termijn een belangrijke rol zal spelen in onze energietransitie, daar is weinig onenigheid over. De discussies gaan veel meer over de wijze waarop waterstof ons kan helpen en wat de rol zal zijn in de gebouwde omgeving. Nu de eerste proeven met cv-ketels op waterstof worden uitgerold, is het een logische vraag of dit ook met brandstofceltoestellen zal gebeuren. Want op dat punt is het in Nederland nog oorverdovend stil.

Het systeemrendement van een brandstofcel is volgens experts aanzienlijk hoger dan dat van een cv-ketel op waterstof. Toch zijn er in ons land wél (proef)projecten met waterstofketels, maar nauwelijks met toestellen met brandstofcel. Volgens de leveranciers ligt dat vooral aan het ontbreken van stimulering door de overheid. Want de techniek is voldragen. In Japan bijvoorbeeld is de brandstofcel veel populairder dan in Europa; inmiddels zijn daar al 400.000 units met brandstofcel geïnstalleerd. De recentste cijfers zijn afkomstig uit een presentatie die vertegenwoordigers van Elugie en SOLIDpower tijdens een webinar in december jongstleden verzorgden. Zij deden dit in het kader van het PACE-project, de ‘Pathway to a competive European Fuel Cell micro-CHP Market’. Oftewel een organisatie die de promotie van micro-wkk’s met brandstofcellen in Europa op zich heeft genomen. Bij PACE zijn negen partners aangesloten, onder wie Cogen, de belangenorganisatie van warmtekrachtkoppeling, maar ook drie onderzoekscentra en vijf fabrikanten van toestellen met brandstofcel. Als het aan die fabrikanten ligt, zullen we binnenkort steeds meer van hun toestellen in de praktijk tegenkomen.

Wat is een waterstofketel?

Waterstofketels zijn cv-ketels waar de aardgasbrander is vervangen door een brander die op waterstof (of aardgas met waterstof bijgemengd) kan branden. De waterstof wordt dus als brandbaar gas gebruikt waarbij warmte vrijkomt, zonder CO₂-uitstoot. Het cv-toestel is daarmee – buiten de brander – in belangrijke mate hetzelfde als de gasgestookte hr-ketels. De waterstofketel is dan ook een-op-een uit te wisselen met een aardgasketel. Het enige wat geregeld moet zijn, is dat er uit de gasleiding waterstof in plaats van aardgas komt.

Wat is een brandstofcelketel?

Een cv-toestel met brandstofcel verschilt sterk van een waterstofketel. De brandstofcel faciliteert een chemisch proces, en werkt dus niet volgens het principe van verbranding. Daarmee lijkt een brandstofcel meer op een accu of batterij dan op een brander. In een brandstofcel zit een membraan dat waterstof en zuurstof gescheiden houdt, maar er wel voor zorgt dat de elektronen kunnen overspringen. Bij dit proces ontstaat een elektrische stroom, maar ook warmte. Ook hier is het enige restproduct water(damp).

Gunstig klimaat voor wkk’s

Europa stimuleert de toepassing van brandstofcellen ook al enige tijd. Volgens de berekeningen van PACE zijn er in Europa circa 10.000 units geïnstalleerd. De Europese subsidies gaan vooral naar projecten in Duitsland en België, die ook nationale subsidieregelingen hebben voor cv-toestellen met brandstofcel. Volgens Jan-Willem Tolkamp, werkzaam bij toestelleverancier SOLIDpower, is het op zichzelf vreemd dat Nederland zo weinig aandacht heeft voor toestellen met brandstofcel. Volgens hem loopt ons land, historisch gezien, voorop als het om wkk’s gaat. Er is hier een gunstig klimaat voor dit type toestellen. Bovendien kent bijna elk gebouw een aardgasaansluiting, die goed bruikbaar is om de huidige toestellen met brandstofcel aan te sluiten. ‘De grootste blokkade is’, zo zegt Tolkamp, ‘dat ons land op dit moment geen specifieke steunmaatregel kent. De toestellen zijn namelijk een stuk duurder dan andere verduurzamingsmaatregelen’. Ondernemers kunnen wel gebruikmaken van fiscale regelingen, via de EIA, MIA en KIA, en particulieren kunnen de btw terugvorderen op hun investering. Ook zijn er een paar gemeenten die een subsidie beschikbaar hebben. En toch hebben deze mogelijkheden niet geleid tot (proef)projecten.

In Japan zijn al 400.000 cv-toestellen met brandstofcel geïnstalleerd

Tweede generatie toestellen

Volgens de fabrikanten is het zeker niet de technologie die toepassing lastig maakt. De meeste ‘PACE-fabrikanten’ (SOLIDpower, Bosch, Sunfire, Viessmann, BDR Thermea Group) bieden inmiddels de nieuwe, tweede generatie modellen aan. Deze hebben een hoger rendement, zijn goedkoper, eenvoudiger in massa te produceren, hebben minder onderhoud nodig en beschikken over een stack - de module in een brandstofcel waarin de uitwisseling van elektronen plaatsvindt - met een langere levensduur. Alle toestellen kunnen direct op de aardgasleiding worden aangesloten, omdat een ingebouwde reformer het aardgas transformeert naar de waterstof die nodig is voor de brandstofcel. Daarmee is het toestel nog niet aardgasloos (er komt bij het reformproces nog steeds CO₂ vrij), maar de warmtekrachtkoppeling zorgt wel voor een zeer efficiënte opwekking van warmte en elektriciteit. Tolkamp: ‘De toestellen werken met een totale systeemefficiëntie tot wel 95 procent en de efficiëntie op elektriciteitsproductie is maximaal 60 procent. Als er uiteindelijk waterstofnetten worden aangelegd, dan kan een dergelijk toestel een voordeel bieden. Dat wil zeggen: als de fabrikanten nu al maatregelen nemen om de reformer uit te schakelen zodra het toestel op waterstof wordt aangesloten.’

45 toestellen op Ameland

Het is niet zo dat we in Nederland nog helemaal geen ervaring hebben met brandstofcellen. Op Ameland staan al 45 BlueGen-toestellen met brandstofcel, vooral op plaatsen waar de eigenaren warmte én elektriciteit gelijktijdig kunnen gebruiken. Denk dan aan een sporthal, een bierbrouwerij en een hotel. Ook fabrikant Bosch meldt dat ze in 2016/2017 in Utrecht een pilot hebben gedraaid met het toenmalige toestel met brandstofcel. En in een verder verleden, eind jaren negentig en begin 2000, heeft Gasunie samen met sommige ketelfabrikanten al proeven gedaan met brandstofceltoestellen. Toch zien ketelfabrikanten op dit moment niet veel mogelijkheden in ons land. ‘Wij hebben de resultaten en ervaringen van onze pilot in Utrecht meegenomen in de verdere ontwikkeling van onze toestellen’, vertelt Jan Bosch, manager marketingcommunicatie bij Bosch Thermotechniek. ‘Maar op dit moment lopen er hier geen projecten. Bosch investeert wel honderden miljoenen euro’s in het opzetten van de productie van brandstofcellen. Deze productie zal in 2024 op meerdere plaatsen in Duitsland van start gaan. Om die reden ligt het zwaartepunt van de ontwikkelingen nu ook in Duitsland. Daar draaien meerdere pilots’, aldus Bosch.

Staalkaart Groene Waterstof

De komende jaren zullen steeds meer waterstofprojecten van de grond komen. De Staalkaart Groene Waterstof is opgezet om professionals in de energietransitie te informeren. Het project heeft een website met informatie over de techniek en de projecten. Op deze site is de Staalkaart - zoals op de afbeelding - ook als poster te downloaden, met schematisch de belangrijkste informatie over de mogelijkheden van groene waterstof.

Terugverdientijd is te lang

Ook bij Remeha meldt de woordvoerder dat zij vooralsnog geen toestel met brandstofcel in de Benelux zullen aanbieden. ‘We doen dat wel op de Duitse markt, omdat daar de verhouding tussen gas- en elektriciteitsprijzen gunstiger is. In ons land is de terugverdientijd te lang, waardoor de marktpotentie voor zo’n toestel hier gewoon niet aanwezig is’, vertelt Leonie Boelens, product- en innovatiemanager Benelux bij Remeha. ‘Ons huidige toestel heeft een reformer en zet aardgas om in waterstof. Maar we ontwikkelen nu ook een toestel met brandstofcel die rechtstreeks op waterstof werkt. Het huidige model dat we nu in Duitsland aanbieden, richt zich op residentiele toepassingen. Maar uiteindelijk, als we een toestel met brandstofcel hebben dat direct op waterstof werkt, is dit een duurzaam alternatief voor alle traditionele verwarmingsoplossingen. En omdat het toestel ook elektriciteit opwekt, is het bij uitstek geschikt voor afgelegen locaties. Als straks ook de elektriciteitsprijs nog variabel wordt, kun je met zo’n toestel handig je eigen elektriciteit opwekken om zo piekprijzen op het net te vermijden.’

Ketelfabrikanten zien op dit moment niet veel mogelijkheden in ons land

Toepassingsgebieden

In de presentatie van Jan-Willem Tolkamp van SOLIDpower kwamen ook de belangrijkste toepassingsgebieden en aanschafargumenten voorbij. De gegevens zijn vooral afkomstig van de Belgische en Duitse markt. Daar blijken de meeste toestellen in residentiële gebouwen te staan, vaak in grotere, (semi-)vrijstaande woningen. Een veel gehoord argument van de eigenaren is dat zij het toestel aanschaffen om de CO₂-uitstoot te reduceren en energiegebruik en -kosten omlaag te brengen. Zo’n 30 procent van de mensen plaatst het toestel als aanvulling op de bestaande installatie. Ruim 60 procent kiest voor een brandstofcel als vervanging voor het bestaande verwarmingssysteem. Een ander argument om voor een toestel met brandstofcel te kiezen is omdat men geen plek heeft voor zonnepanelen en/of een warmtepomp. Ook zijn er mensen, zo’n 15 procent van de kopers, die onafhankelijk van het energienet willen worden. In België is Elugie een prominente aanbieder van energiecentrales op waterstof. Zij ontwerpen, bouwen, financieren, verkopen en onderhouden deze toestellen bij particulieren, bedrijven maar ook voor (semi-)overheden. Zo zou een gemeente een energiecentrale, gevoed met waterstof, in een wijk kunnen plaatsen om vervolgens de elektriciteit en de warmte via een publiek netwerk aan de inwoners aan te bieden. Op dit moment heeft Elugie in België al meer dan 500 toestellen in bedrijf en voor dit jaar, 2021, verwacht het bedrijf er 1.000 stuks te kunnen installeren.

Tekst: Rob van Mil
Fotografie: PACE