Waterschappen: productie groene waterstof bij rioolwaterzuiveringen alternatief voor verzwaring stroomnet

Dat stelt Pondera Consult in het onderzoeksrapport ‘De rioolwaterzuiveringsinstallatie (rwzi) als smart energie-hub’ dat opgesteld is in opdracht van de Unie van Waterschappen.

Beperkte capaciteit stroomnet
Een van de belangrijkste belemmeringen van de energietransitie is de beperkte capaciteit van het stroomnet. Dit is de reden waarom de Unie van Waterschappen opdracht heeft gegeven om mogelijkheden te onderzoeken voor de inzet van rioolwaterzuiveringen om lokaal een bijdrage te leveren aan de oplossing van dit probleem.

Met de 325 rioolwaterzuiveringen in Nederland waar diverse energiestromen van substantiële omvang bij elkaar komen, is het idee ontstaan om de mogelijkheid te onderzoeken van de rwzi als een smart energie-hub.

4 elementen
Een energie-hub is een knooppunt in een energiesysteem waar verschillende energiedragers samenkomen en er afstemming tussen vraag en aanbod, opslag en conversie mogelijk is. Het concept bevat 4 belangrijke elementen: de productie van duurzame energie zoals wind- en/of zonne-energie, verbruik, opslag en een infrastructuur in de vorm van een stroomnet.

Een rwzi is een grote energieverbruiker met een relatief continu gebruikspatroon en tal van mogelijkheden voor energieconversie en flexibiliteit. Zo kan bijvoorbeeld biogas als brandstof omgezet worden naar warmte, elektriciteit of groen gas, kunnen additionele conversie- en of opslagsystemen zoals een elektrolyser of batterij geplaatst worden en kan de warmte-krachtkoppeling (wkk)-installatie bij overproductie aan duurzame energie afgeschakeld worden. Met deze maatregelen kan het stroomnet ontlast worden en kan de rwzi functioneren als een smart energie-hub.

2 casussen
Pondera heeft voor het rapport 2 casussen onderzocht, namelijk rwzi Harderwijk en rwzi Kampen.

In beide rwzi’s is netcongestie een belemmering voor de opwekking van duurzame energie, maar biedt de locatie wel een kans voor het realiseren van duurzame elektriciteitsopwekking. Voor de rwzi Harderwijk is gekeken naar de bestaande fysieke kansen voor optimalisatie zowel op de rwzi als op het elektriciteitsnet. Voor de rwzi Kampen zijn de mogelijkheden voor de productie van groene waterstof nader onderzocht.

Groene waterstof
Met name de analyse met betrekking tot de productie van groene waterstof met een elektrolyser heeft voor rwzi Kampen interessante inzichten opgeleverd. De onderzoekers hierover: ‘Het combineren van een elektrolysesysteem van 2,5 megawatt met een windturbine van 4,8 megawatt en een zonnepark van 1,0 megawattpiek is kostentechnisch optimaal. Met deze systemen kan circa 95 procent van de duurzaam geproduceerde elektriciteit worden benut. Zonder een elektrolysesysteem – of andere toepassingen waarmee de elektriciteit wordt gebruikt, opgeslagen of geconverteerd – zou circa 44 procent van de duurzaam opgewekte elektriciteit verloren gaan door curtailment.’

Zonder elektrolyser wordt er 7,59 gigawattuur teruggeleverd aan het elektriciteitsnet. Met elektrolyser kan dit worden beperkt tot 2,30 gigawattuur. Door de elektrolyser die groene waterstof produceert, wordt het elektriciteitsnet bovendien minder zwaar belast. ‘Op basis van de inschatting van Waterschap Drents Overijsselse Delta is er op bijna alle  afvalwaterzuiveringslocaties binnen het waterschap ruimte beschikbaar voor een elektrolysesysteem’, concludeert Pondera.

100 tot 150 megawatt ruimte
Uit de casus Harderwijk is naar voren gekomen dat het optimaliseren en lokaal afstemmen van opwek en verbruik een bijdrage kan leveren aan het ontlasten van het elektriciteitsnet. Daarmee kan extra ruimte gecreëerd worden voor meer duurzame opwek.

De onderzoekers hierover: ‘Een conservatieve inschatting van de impact van een gemiddelde rwzi als energie-hub komt neer op circa 0,5 megawatt aan fysieke ruimte op de netaansluiting die flexibel ter beschikking komt en gebruikt kan worden om netcongestie te verlichten. In Nederland, waar 325 rwzi’s zijn, kan dat betekenen dat er 100 à 150 megawatt fysieke ruimte op de netaansluiting vrij- komt. Bij afstemming met andere grote gebruikers kan mogelijk een meervoud daarvan worden behaald.’