De drie werkpakketten

Binnen de pilots van Power to Flex vindt energieopslag plaats in de vorm van waterstofgas, warmte, elektriciteit en biogas. De opslag gebeurt zowel op kleine schaal (huishoudens) als middelgrote schaal (bedrijven en huizenblokken en mobiliteit). De pilots zijn onderverdeeld in drie werkpakketten: huishoudens (WP 1), mobiliteit (WP 2) en bedrijven en huizenblokken (WP 3).
Binnen WP 1 realiseren de partners op de schaal van huishoudens oplossingen om het fluctuerende aanbod van duurzame stroom uit zon en wind op te slaan in batterijen, in een waterstofsysteem en in de vorm van warmte, gecombineerd met een warmtepomp. De inzet van waterstof maakt het mogelijk om energie uit de zomer op te slaan en te gebruiken in de winter (seizoensopslag).
In WP 2 ontwikkelen de partnerbedrijven en kennisinstellingen een kleinschalige waterstof-tankinstallatie die waterstof produceert uit duurzame elektriciteit. De bedoeling is dat deze tankinstallatie ook bijdraagt aan het in balans houden van het elektriciteitsnet, door de waterstofproductie af te stemmen op het fluctuerende aanbod aan zonnestroom en windstroom, en de fluctuerende vraag naar duurzame energie. Om te garanderen dat voertuigen probleemloos op waterstof kunnen rijden wordt de waterstofkwaliteit in deze pilot intensief gemonitord.
Tot slot worden binnen WP 3 de voor huishoudens ontwikkelde componenten in het project (batterijopslag, waterstofopslag, warmtepomp, warmteopslag) op grotere schaal (meso-schaal) gecombineerd toegepast. Koninklijke Oosterhof Holman is binnen alle werkpakketten actief.

WP 1: huishoudens

Voor werkpakket 1 hebben we een rekensheet gemaakt waarbij we met verschillende bronnen (zonnepanelen, urban windmills) via diverse componenten (warmtepomp, fuel cell, electrolyzer) warmte en elektriciteit direct kunnen gebruiken of opslaan (waterstof, batterij en warmtebuffer). Hiermee kan worden uitgerekend hoe zelfvoorzienend een energiecontainer zou werken. Inmiddels is er een warmtepomp en gestratificeerde warmtebuffer samengesteld, waarmee we in de praktijk testen doen. De warmtepomp is ontworpen en gebouwd door OH om de warmtevraag te produceren voor een gemiddeld woonhuis. De restwarmte van de elektrolyzer en fuel cell kan worden opgeslagen op verschillende temperatuurniveaus in de gestratificeerde buffer. Het voordeel van dit type buffer is dat er in een buffer meerdere warmtebronnen op aangesloten kunnen worden met elk een eigen bedrijfstemperatuur. De warmtepomp werk het beste op een temperatuur van 30-35 ^oC. Dit is ideaal om een vloerverwarming circuit op aan te sluiten. De elektrolyzer en fuel cell werken op een bedrijfstemperatuur van 50-70 ^oC. Dit temperatuurniveau is geschikt voor het maken van warmtapwater (douchewater). Hiervoor is maar een buffer nodig in plaats van 3 separate buffers.

De conclusies tot nu toe? De kosten, duurzaamheid, levensduur en efficiëntie van de waterstofsystemen van nu zijn nog niet klaar voor de massa en werkelijk duurzaam gebruik.

WP 2: mobiliteit

Afstudeerder (en oud-werknemer) Hidde Blaauw van de Hanzehogeschool heeft vanuit zijn opleiding Mechanical Engineering onderzoek gedaan naar waterstoftransport en -opslag in gebruikte gasleidingen. Voor het uitvoeren van testen zijn bestaande leidingen aangepast, zodat ze kunnen fungeren als opslagtank. Hiervoor is er aan de bovenzijde van de leidingen een open flens gemonteerd en aan de onderzijde een zogeheten bowl cap, die zorgt voor de afdichting. De leidingen (gevuld met waterstof) zijn in een klimaatkamer geplaatst waardoor de temperatuur tijdens de proef stabiel kon worden gehouden. Tijdens de test zijn zowel de temperatuur in de testomgeving als de druk en temperatuur in de leidingen gemonitord.
Tijdens een kortdurende lekkagetest is er geen lekkage waargenomen. Tijdens een duurtest – welke onder dezelfde omstandigheden, maar gedurende maar liefst 356 dagen is uitgevoerd – is een zeer kleine lekkage (permeatie) door de stalen leidingwand aangetoond. Deze “lekkage” is echter geen probleem voor het toepassen van oude gasleidingen in een praktijksituatie. Ook is een testleiding twintig keer met waterstof afgevuld op 40 bar en vervolgens geleegd, om te kunnen onderzoeken wat het effect van waterstof is op de leiding wanneer deze wordt gebruikt voor waterstofopslag. Daarnaast is op de testleiding en een ongebruikte leiding een materiaalanalyse uitgevoerd om de mogelijke effecten van waterstof aan te kunnen tonen. Hierbij zijn geen veranderingen in chemische en mechanische eigenschappen waargenomen.

WP 3: bedrijven en huizenblokken

Tijdens de selectie van de warmtepomp is gekozen voor een split-unit variant. In eerste instantie ging de voorkeur uit naar een mono-block, met de koudetechniek buiten geplaatst. In verband met een relatief onvoorspelbaar verbruik met waarschijnlijk veel stilstand, is omwille van bevriezingsgevaar gekozen voor een split-unit variant. Deze warmtepomp draait inmiddels in een energiecontainer in Werlte, Duitsland.