Vermogenselektronica cruciale schakel voor succesvolle waterstoftransitie

De opkomst van waterstof brengt onverwachte uitdagingen met zich mee. Voor de productie van waterstof zijn elektrolysers nodig, maar de integratie van deze enorme installaties in een toch al overbelast elektriciteitsnetwerk is niet eenvoudig. FHI sprak met Bart de Vries, Business Developer & Sales Manager bij VONK, over de cruciale rol van vermogenselektronica voor een geslaagde waterstoftoekomst. De Vries spreekt op 28 mei tijdens het Power Electronics & Energy Storage Event in Den Bosch.

Meld je gratis aan voor de lezing en het event

“Als bedrijven spreken over waterstof leggen ze niet direct de link met vermogenselektronica, terwijl die wel degelijk essentieel is voor de productie. Er is immers elektriciteit nodig om water op te splitsen in waterstof en zuurstof. Dit proces vereist specifieke DC-gelijkspanningen die niet rechtstreeks beschikbaar zijn via het bestaande elektriciteitsgrid. Als we nu niks doen, lopen onze waterstofplannen in de nabije toekomst hierop spaak,” aldus De Vries.

Uitdagingen  

“Elektrolysers verouderen over tijd,” vervolgt de ingenieur. “Hierdoor is meer stroom nodig om dezelfde hoeveelheid waterstof te produceren.” Maar dat is niet het enige bijzondere, volgens De Vries, want elektrolysers zijn ware stroomslurpers. “Om al onze waterstofplannen te realiseren, is een enorme hoeveelheid elektriciteit nodig. Er zijn plannen om aan het eind van dit decennium 3 a 4 GigaWatt aan elektrolyse-capaciteit te gebruiken op gecentraliseerde punten in Nederland. Dat is circa 20% van de totale elektriciteitsconsumptie van heel Nederland! Op dit moment kan de elektriciteitsvoorziening dat niet aan.”

De Vries legt tijdens zijn presentatie uit waarom vermogenselektronica de sleutel is voor het vinden van oplossingen, zodat de waterstoftransitie niet stagneert. “Het is een spanningsveld. Enerzijds willen we allemaal meegaan in de energietransitie en daarbij speelt waterstof een essentiële rol – zeker voor de industrie. Anderzijds stijgt de vraag naar elektriciteit zo exponentieel dat we moeten oppassen dat gridoperators en electrolysers er klaar voor zijn en dat de stroomvoorziening betaalbaar blijft.”

Oplossingen

Een van de manieren om snel en duurzaam stroom op te wekken is de inzet van windparken. Netbeheerders zetten hier volop op in. De Vries: “We werken aan ontwikkelingen om offshore windparken direct te koppelen aan onshore electrolysers. Dit draagt bij aan een efficiëntere conversie en het vermindert de afhankelijkheid van het elektriciteitsgrid. Dit is nog wel in een vroeg stadium.” 

Om in de huidige situatie de conversie van elektriciteit te realiseren, wordt gebruik gemaakt van verschillende topologiën. De Vries: “Die topologiën hebben allemaal specifieke eigenschappen waardoor ze onder bepaalde omstandigheden meer of minder geschikt zijn. Neem bijvoorbeeld de thyristor. Deze technologie wordt al 50 jaar toegepast om grote hoeveelheden stroom om te zetten. Voor bepaalde toepassingen is de thyristor een uitstekende keuze, maar het grote nadeel is dat de power quality niet zo goed is. Het vereist hoge bijkomende kosten voor additionele apparatuur om dit probleem op te lossen.”

De Vries vervolgt: “Aan het andere eind van het spectrum heb je de volledig halfgeleider geregelde converter (IGBT). De IGBT is juist heel goed op het gebied van power quality, maar kan maar beperkte hoeveelheden stroom aan. Daardoor is de IGBT erg duur als je tóch grote hoeveelheden stroom wilt verwerken. De omstandigheden bepalen uiteindelijk welke toepassing het meest geschikt is. “

Toekomst van waterstof

Het is volgens De Vries belangrijk om als bedrijf voorbereid te zijn, want waterstof gaat heel groot worden in Nederland en wereldwijd. “In de industrie wordt al op grote schaal gebruik gemaakt van waterstof en dit zal alleen nog maar toenemen. Circa 25% van onze totale CO-2 uitstoot is afkomstig van een aantal grote bedrijven in de industrie die allemaal waterstof toe kunnen passen. Als je daar een duurzaam alternatief als groene waterstof inzet, praat je over gigantisch veel CO-2 uitstootreductie. En dan te bedenken dat het echte opschalen nog moet komen!”

Maatschappelijk belang
Ondanks het grote maatschappelijke belang van waterstof, merkt De Vries dat de vermogenselektronica die hierbij gebruikt wordt voor veel bedrijven nog onbekend terrein is. “Mijn doel is dat mensen aan het eind van mijn presentatie snappen waarom vermogenselektronica zo’n belangrijke schakel vormt binnen de hele procesketen en dat ze die kennis toe gaan passen. Er is een discrepantie tussen de werelden van mensen die met moleculen werken en die met elektronen werken. Ik wil dat gat overbruggen.”

Ben jij nieuwsgierig geworden naar de visie van Bart de Vries? Schrijf je dan gratis in voor de presentatie én het event via de website.