artikel

Veiligheid voorop in combinatieketel waterstof en aardgas

klimaattechniek

Als er een warmtevraag is, komt de productie van waterstofgas op gang. In deze pilot met een hr-ketel van Atag wordt waterstofgas lokaal geproduceerd.

Veiligheid voorop in combinatieketel waterstof en aardgas

Tekst: Marion de Graaff

 

Omdat het gemeentehuis van de gemeente Voorst wordt gerenoveerd, verhuizen de ambtenaren tijdelijk naar een leegstaand schoolgebouw. Dat gebouw fungeert nu als pilot voor het verwarmen op waterstofgas, want: “De ketel lekte, dus er moest sowieso iets gebeuren,” zo vertelt André Roetert Steenbruggen, technisch directeur van Van Dalen Installatietechniek uit Twello. “Bovendien is deze school slecht geïsoleerd, heeft hoog-temperatuur radiatoren en natuurlijke ventilatie. Daarom was een warmtepomp geen optie.”

 

Leestip: Waterstof of warmtepomp? Wat is de juiste keuze?

 

Waterstofgenerator

“We kwamen in contact met Tieluk, uitvinder en ontwikkelaar van de waterstofgenerator. Met waterstofgas heb je een systeem met een hoge temperatuur, dus dat paste veel beter. Als preferred supplier van de gemeente waren we het wel aan onze stand verplicht om waterstof voor te stellen. De gemeente reageerde gelijk enthousiast; we willen allemaal graag ervaring opdoen met deze nieuwe manier van verwarmen. We hebben het zo afgesproken dat de gemeente de materialen betaalt en wij voor de montage zorgen.”

 

Waterstofgas verbranden

“Aan stoken op waterstofgas zitten twee aspecten: ten eerste moet je een ketel hebben die waterstofgas kan verbranden, ten tweede moet je op de een of andere manier aan die brandstof komen. Er zijn nu ketelfabrikanten die waterstofketels op de markt brengen, maar die zijn afhankelijk van waterstofproducenten en distributiemogelijkheden. Wij hebben voor Tieluk gekozen omdat zij een apparaat ontwikkelden dat ter plekke waterstofgas genereert.”

Als er een warmtevraag is, gaat de waterstofgenerator brandstof maken

Extreem vluchtig

Naast de ketels, waarvan één toestel is gemodificeerd in een waterstof/aardgas-combinatie, wordt een waterstofgenerator geïnstalleerd. “De waterstofgenerator van Tieluk bestaat uit een elektrolyser – de zogenoemde ‘stack’ – die via elektrolyse water ontleedt in waterstof en zuurstof. Het is pure natuurkunde, heel simpel eigenlijk. Het lastige is dat je waterstofgas niet zomaar kunt verbranden. Waterstofgas is extreem vluchtig en heeft een hele hoge verbrandingssnelheid. De afstemming van de ketel en het proces moet nauwkeurig op elkaar afgestemd zijn. Tieluk had al ervaring met de Atag hr-ketel, dus daar gaan wij in mee. Die ketel wordt nu ingeregeld op 30% waterstofgas en door middel van upgrades gaan we langzaam naar 100% toe.”

Waterstofgas en veiligheid

Volgens Frank Turksma, directeur van Tieluk, is dat vooral een kwestie van veiligheid. “We willen bij elke modificering van +10% uitgebreid testen. Als uit de duurproef blijkt dat het werkt, kunnen we er weer 10% bij doen. De ketelfabrikant is degene die dan groen licht geeft. Met name de verbrandingstechnologie bij waterstof is een kritische factor. Het is bijvoorbeeld nog lastig om de vlamsnelheid te beheersen.”

 

Productie van waterstofgas

De productie en de verbranding van waterstofgas is in volumes exact gelijk. Er hoeft niets opgeslagen of over langere afstand getransporteerd te worden. Als er een warmtevraag is, gaat de waterstofgenerator brandstof maken. Roetert Steenbruggen legt uit: “Het is een stand-alone systeem dat op termijn los van het aardgasnet kan functioneren. Er komt letterlijk een jerrycan behandeld water onder de kast te staan. Het water wordt dan door de elektrolyser gepompt. Daaruit ontstaat waterstof met een iets hogere druk dan aardgas zodat het geïnjecteerd kan worden. Het apparaat waarin het waterstofgas wordt opgewekt, is heel compact en heeft ongeveer dezelfde afmeting als de ketel.”

Waterstofgas aardgas combinatieketel

In het geval van het tijdelijke gemeentehuis in Twello gaat het om een vermogen van 200 kW. Voor de kleine utiliteit is dat voldoende. Van Dalen gaat ook zelf een 100 kW waterstof/aardgas-combinatieketel installeren, om dicht op deze innovatie te zitten en uitgebreid te kunnen monitoren. “Wij willen in de toekomst het onderhoud van dergelijke installaties gaan verzorgen. Dan moet je heel goed weten hoe het werkt. Voor ons als installateur maakt het niet veel uit of we een cv-ketel, een warmtepomp of een waterstofinstallatie installeren. Het is wel belangrijk om wat van de specifieke eigenschappen van waterstofgas af te weten voor het geval er met een waterstofinstallatie eens wat mis is.”

 

Efficiënt opwekken van waterstof

Ook Frank Turksma van Tieluk stelt dat het niet zo spannend is. “In de basis gaat het om het efficiënt opwekken van de waterstof en dit koppelen aan de cv-installatie, vraaggestuurd en onder lage druk. That’s it. Voor een installateur gaat het om herkenbare zaken. Wij gaan de monteurs van Van Dalen opleiden om storingen te verhelpen. Want pas als we een bepaalde mate van service kunnen garanderen, kan dit systeem op grote schaal ingezet worden en een rol gaan spelen in de energietransitie.”

Het is nog lastig om de vlamsnelheid te beheersen

Terugverdientijd

Kijkend naar de kosten zegt Roetert Steenbruggen: “We hebben van tevoren uitgebreid onderzoek gedaan, rekening houdend met vermogens, tarieven, verbruik, warmtebalans, exploitatie, enzovoort. Dan komen we uit op een terugverdientijd van 10 jaar ten opzichte van de meerprijs van een traditionele installatie. Voor een overheidsinstantie is dat acceptabel, ervan uitgaand dat de installatie vijftien jaar meegaat. De situatie in de school is tijdelijk en daarom was de wens dat de installatie verhuisbaar is. Mogelijk wordt hij op termijn in het gerenoveerde gemeentehuis geïnstalleerd, maar een andere locatie is ook een optie.”

 

Mengen met aardgas

“In de oude situatie – met een gewone ketel – ging er 30.000 kuub gas in en kregen we daar 897 GJ aan warmte voor terug. Met de waterstofgenerator maken we uit elektrische energie 30.000 m3 waterstofgas en mengen dat met 20.000 maardgas. Dan komen we op hetzelfde getal van 897 GJ uit. Daarmee besparen we direct 30% op de CO2-uitstoot. Ook dat gaan we allemaal monitoren.”

 

Leestip: Waterstof als brandstof, over de energiedichtheid en kostprijs

 

Veiligheid en regelgeving waterstofgas

“Qua veiligheid is er eigenlijk geen regelgeving voor waterstofinstallaties. De fabrikant houdt zich aan de gastechnische eisen. De gemeente organiseerde een intern vergunningstraject. Dat hield in dat de opdrachtgever – de afdeling facilitair – het plan binnen de gemeente aan de milieuafdeling, de omgevingsdienst en de brandweer voorlegde en uiteindelijk goed keurde. De installatie krijgt een extra beveiliging. Zodra er buiten de installatie waterstof gesignaleerd wordt, schakelt alles vanzelf af en gaat er een afblaasklep open zodat de waterstof naar buiten weg kan stromen. In de toekomst komen er ongetwijfeld normen en praktijkrichtlijnen die zeggen hoe we met waterstof moeten omgaan.”

 

 

 

Reageer op dit artikel