Na bijna tien jaar werk heeft een gezamenlijk team van onderzoekers van de Spaanse energiebedrijven Repsol en Enagas een technologie ontwikkeld voor de productie van hernieuwbare waterstof. Daarbij maken ze rechtstreeks gebruik van zonne-energie, via een proces dat bekend staat als foto-elektrokatalyse (PEC). Foto-elektrokatalyse, gebruikt alleen water en zonne-energie voor de productie van hernieuwbare waterstof.
De volgende stap zal de bouw zijn van een demonstratiefabriek in Repsol’s vestiging in Puertollano, met als doel het systeem nog vóór 2030 naar de markt te brengen. Het onderzoek naar foto-elektrokatalyse is in 2012 in het Repsol Technology Lab begonnen. Wij vroegen María Dolores Hernández, hoofdwetenschapper aan het Repsol Technology Lab, om meer details.
PEC wordt gezien als een zeer revolutionaire technologie. Kunt u zeggen waarom?
Foto-elektrokatalyse is zo ‘ontwrichtend’ omdat het een technologie is die de directe omzetting van zonne-energie in chemische energie, de waterstof, mogelijk maakt zonder dat er een andere externe energiebron nodig is. Dit éénstapsproces helpt de energie-efficiëntie van het proces te verbeteren in vergelijking met andere alternatieven. Bovendien heeft het proces geen koolzuurgasemissies, aangezien duurzame energie en water de elementen zijn die nodig zijn om de duurzame waterstof te produceren.
Wat zijn de positieve resultaten geweest van de proefinstallatie, die hebben geleid tot het besluit om deze op te schalen tot een demofabriek?
De proeffabriek heeft de verwachte prestatieparameters die eerder op laboratoriumschaal van deze baanbrekende technologie werden bereikt, kunnen bevestigen. Met deze resultaten zijn alle lessen die we hebben geleerd gebundeld om te worden toegepast in de volgende fase, die een eerdere fase van optimalisering van het systeem zal omvatten voordat wordt opgeschaald.
De productie van waterstof uit zonne-energie zonder de tussenstap van elektrolyse is al jaren het onderwerp van onderzoek. Waarom is het zo moeilijk om het op de markt te brengen?
Om deze technologie commercieel te maken, moet rekening worden gehouden met drie fundamentele factoren: efficiëntie, stabiliteit en kosten. Het is betrekkelijk eenvoudig om twee van deze drie voorwaarden met elkaar in overeenstemming te brengen. Maar er moet een evenwicht tussen al deze voorwaarden worden bereikt, wil de technologie commercieel kunnen worden toegepast.
Er moet rekening mee worden gehouden dat de uitbreiding van een foto-elektrokatalytische installatie die waterstof produceert gepaard zal gaan met hoge kapitaaluitgaven.
Wat zijn de kansen dat de PEC-technologie voor een doorbraak in de duurzame samenleving zal zorgen?
Wij zijn van mening dat er geen unieke oplossing bestaat voor de energietransitie. Om tot een CO2-arme economie te komen en onze eigen doelstelling te halen om tegen 2050 een netto-emissieneutrale maatschappij te worden, moeten we alle beschikbare technologieën toepassen en ze met elkaar laten concurreren om de meest efficiënte oplossing te vinden.
Ons doel is efficiënte, betaalbare en duurzame energie te leveren om aan de behoeften van de maatschappij te voldoen. Om al deze redenen vertrouwen wij op energie-efficiëntie, hernieuwbare energieproductie, maar ook op geavanceerde biobrandstoffen, hernieuwbare waterstof, circulaire economie of synthetische brandstoffen.
Waterstof kan worden gebruikt als brandstof op zich, maar ook als grondstof voor de productie van geavanceerde biobrandstof en synthetische brandstoffen, alsook voor de opslag van hernieuwbare energie, wat zorgt voor stabiliteit en flexibiliteit in het elektriciteitsnet.
Welke tegenslagen kunt u bij de ontwikkeling ervan voorzien waardoor deze technologie toch niet commercieel levensvatbaar zal worden?
Concurrentievermogen is de sleutel voor het gebruik van waterstof voor industriële en huishoudelijke eindgebruikers en is het doel van deze baanbrekende technologie.
Naar onze mening is ons foto-elektrokatalyseproject een van de meest ambitieuze in de zin van efficiëntie, stabiliteit en schaal, waarbij tegelijkertijd rekening wordt gehouden met de kosten. Wij zijn ervan overtuigd dat een echte inzet voor de ontwikkeling van de technologie en een bundeling van de krachten van de verschillende spelers het mogelijk zullen maken de technologie op de markt te brengen. Met dit doel voor ogen zijn Repsol en Enagas van plan andere partners in hun joint venture op te nemen om de introductie te versnellen.
Hoe duurzaam is PEC? Het haalt een stap uit het proces, maar maakt dat het proces klimaatneutraal?
De fotokatalytische productie van waterstof zal bijdragen tot de vermindering van de CO2-uitstoot aangezien het proces de directe omzetting van zonne-energie in chemische energie in de vorm van waterstof mogelijk maakt, zonder directe emissies. Duurzame waterstof zal als energiedrager een sleutelrol spelen bij het koolstofvrij maken van de economie.
Enerzijds zal waterstof het beheer en de opslag van hernieuwbare energie op grote schaal mogelijk maken (vanwege de intermitterende aard ervan), waarbij het als kanaal zal fungeren voor verschillende sectoren zoals mobiliteit of het residentiële en industriële gebruik van warmte en energie. Anderzijds zal hernieuwbare waterstof de waterstof vervangen die momenteel in de industrie wordt gebruikt, en zo bijdragen tot de vermindering van koolstofemissies.
Hoeveel gaat de EU bijdragen aan het opzetten van de proeffabriek?
Voor dit onderzoeksproject is financiële steun verleend door het Spaanse Centrum voor de ontwikkeling van de industriële technologie (CDTI) en door Europese fondsen voor regionale ontwikkeling (FEDER). Bovendien is de proeffabriek in Puertollano geselecteerd voor het Innovatiefonds van de EU.
Lees ook hoe Repsol eerder dit jaar een oplaadstation in gebruik heeft genomen bestaande uit afgedankte accupacks.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
