Les 5: Transport en gebruikers

Les 5: Transport en gebruikers

In deze les leer je:

1. Verschillen tussen gasvormig en vloeibaar waterstof

• Waterstoftransport m.b.v. trailers 
• Waterstoftransport m.b.v. schepen 
•  Waterstoftransport d.m.v. pijpleidingen (aardgasnetwerk)
• Waarvoor je de waterstof gebruiken kan

Mogelijkheden

In deze slide benoemen:

Voor en nadelen

Toepassingen

Energiedichtheid en transportcapaciteit

• Grote en kleine volumes

In de toekomst zullen waarschijnlijk grotere hoeveelheden CO₂-neutrale waterstof getransporteerd moeten worden, zoals ook de vraag- en aanbodanalyse laat zien. Dit kan bijvoorbeeld via een landelijke pijpleidinginfrastructuur, leidingen van aanbieders naar vragende partijen en naar nieuwe, te ontwikkelen opslagfaciliteiten.

Vervoer van kleine volumes

Bij kleine hoeveelheden is transport onder druk in cilinders een logische keuze. Bijvoorbeeld in 50 liter-gascilinders of pakketten daarvan. Of in tubetrailers: opleggers die bestaan uit hogedrukwaterstoftanks. De capaciteit van een tubetrailer ligt tussen de 0,5 en 1 ton.

Vervoer van grote volumes

Bij hogere volumes worden pijpleidingen interessant. Op dit moment zijn er al verschillende waterstoftransportleidingen in Nederland. Air Products, een grote onderneming in industriële gassen, beheert een waterstofnetwerk in de Rotterdamse Haven. Dat voorziet de lokale industrie van waterstof met ongeveer 140 km pijpleidingen. Een soortgelijke onderneming, Air Liquide, verbindt met haar waterstofnetwerk de Rotterdamse haven met Noord-Frankrijk. Air Liquide heeft daarnaast nog zo’n 1.000 km pijpleidingen in het Duitse Ruhrgebied. Deze waterstofpijpleidingen hebben een veel kleinere diameter dan de hoge druk aardgasleidingen in Nederland.

Trailers

• Geschikt voor de korte(re) afstand
•  Gasvormig (200-500bar)
• Tube trailers = cilindervormige tank
• Levering aan waterstof tankstations
• Compressie - opslag - vervoer - lossen

Transport van gasvormige waterstof met trailers is een belangrijke manier om waterstof te vervoeren, vooral over relatief korte afstanden (tot zo’n 300-500 km). 

Gasvormige waterstof wordt onder hoge druk (meestal 200 tot 500 bar) opgeslagen in sterke cilindervormige tanks (gasflessen) die samen zijn gemonteerd op een oplegger, ook wel tube trailers genoemd.

Cilindervorm is meest sterke vorm om druk op te slaan en goed toepasbaar voor transport.

Stap voor stap:

Compressie: Waterstof wordt bij het productiestation gecomprimeerd.

Opslag: De gecomprimeerde waterstof gaat in bundels van hogedrukcilinders.

Vervoer: Een vrachtwagen met zo’n trailer vervoert de waterstof naar afnemers.

Lossen: Bij aankomst wordt de waterstof via slangen overgebracht naar een bufferopslag of rechtstreeks naar het systeem van de klant (bijvoorbeeld een tankstation of fabriek).

Om te doen: Ballon oppompen en verderop weer leeg laten lopen (tankstation)

Trailers

TEST

• Blaas/pomp een ballon op en gebruik deze energie om een windmolentje te laten draaien
• Probeer dit met een grote en kleine ballon
• Hoelang draait de windmolen?

Om te doen: windmolen maken/laten draaien mbv de opgeblazen ballon

De leerlingen ervaren d.m.v. deze proef dat de energie snel op is.

Hiermee worden ze aan het denken gezet voor de volgende dia nl. vloeibaar waterstof transport met scheepvaart.

Trailers

Holthausen Energy Point – Bornholmstraat 41, Groningen

Dit is een openbaar tankstation waar groene waterstof ter plaatse wordt geproduceerd met behulp van elektriciteit uit 43.000 zonnepanelen van het nabijgelegen zonnepark Woltjespoor. Het station is 24/7 geopend en geschikt voor personenauto's, bestelwagens en vrachtwagens. Een tankbeurt duurt doorgaans 5 à 10 minuten.

Schepen

• Geschikt voor langere afstanden

Vloeibaar:

- Bij -253°C

- Speciale goed geïsoleerde tanks

Chemisch gebonden:

- Ammoniak (NH₃)

- vloeibare organische stof (LOHC)

Deze stoffen zijn makkelijker op te slaan en te vervoeren

Waterstof wordt per schip bijna altijd in vloeibare vorm of chemisch gebonden vervoerd, niet gasvormig. Dit komt omdat:

Gasvormige waterstof neemt veel ruimte in (zelfs onder druk).

Voor lange afstanden, zoals tussen continenten, is vloeibare waterstof of een dragerstof (zoals ammoniak of LOHC) veel efficiënter.

Huidige situatie (nu)

Nog in ontwikkeling: Wereldwijd zijn er nog maar een paar schepen gebouwd voor vloeibare waterstof. De techniek is jong.

Proefprojecten lopen: Bijvoorbeeld tussen Japan en Australië (met het schip Suiso Frontier).

Toekomstgericht: Grote hoeveelheden waterstof zullen waarschijnlijk via zee vervoerd worden, omdat er geen pijpleiding over oceanen is.

Landen waar veel zonne energie is kunnen dan waterstof produceren.

Om te doen: 

Schepen

TEST

• Gevaar door druk!  
• Vul een flesje met een beetje water
• Ballon erop en verwarm het.
• Wat gebeurt er nu?
• Wat is het risico dan bij een waterstofschip?

Pijpleidingen

• 1200 km leidingen (2030)
• 5 grote industriecluster 
• 85% bestaande gasleiding
• Duitsland en België
• Vluchtiger (afdichtingen)
• Hynetwork 
• Waterstofmoleculen erg klein!

In de toekomst zullen waarschijnlijk grotere hoeveelheden CO₂-neutrale waterstof getransporteerd moeten worden, zoals ook de vraag- en aanbodanalyse laat zien. Dit kan bijvoorbeeld via een landelijke pijpleidinginfrastructuur, leidingen van aanbieders naar vragende partijen en naar nieuwe, te ontwikkelen opslagfaciliteiten.

Vervoer van kleine volumes

Bij kleine hoeveelheden is transport onder druk in cilinders een logische keuze. Bijvoorbeeld in 50 liter-gascilinders of pakketten daarvan. Of in tubetrailers: opleggers die bestaan uit hogedrukwaterstoftanks. De capaciteit van een tubetrailer ligt tussen de 0,5 en 1 ton.

Vervoer van grote volumes

Bij hogere volumes worden pijpleidingen interessant. Op dit moment zijn er al verschillende waterstoftransportleidingen in Nederland. Air Products, een grote onderneming in industriële gassen, beheert een waterstofnetwerk in de Rotterdamse Haven. Dat voorziet de lokale industrie van waterstof met ongeveer 140 km pijpleidingen. Een soortgelijke onderneming, Air Liquide, verbindt met haar waterstofnetwerk de Rotterdamse haven met Noord-Frankrijk. Air Liquide heeft daarnaast nog zo’n 1.000 km pijpleidingen in het Duitse Ruhrgebied. Deze waterstofpijpleidingen hebben een veel kleinere diameter dan de hoge druk aardgasleidingen in Nederland.

Hynetwork Services (een 100% dochteronderneming van Gasunie) legt het landelijke waterstofnetwerk aan. Het netwerk bestaat uit ongeveer 1.200 km leidingen die in 2030 de vijf grote Nederlandse industrieclusters (Rotterdam, Zeeland, Noordzeekanaalgebied, Noord-Nederland en Zuid-Limburg) met elkaar verbindt. Het netwerk is verbonden met opslag- en importfaciliteiten voor waterstof en met de grote industrieën in België en Duitsland.

Pijpleidingen

TEST

• Sluit een tuinslang aan op een pomp en laat daarmee verderop een windmolentje draaien
• Benoem de voor en nadelen van dit principe

Hynetwork

In deze video wordt waterstof concreet

Gebruikers

• Mobiliteit
• Industrie
•  Wonen
• Energie opslag

Bekijk de video:

Welke toepassingen

zie je allemaal?

Gebruikers

Geef antwoord op de volgende vragen en maak vervolgens een tekening met pijlen om de richting aan te geven.

1. Hoe wordt waterstof gemaakt?
2. Hoe opgeslagen en getransporteerd?
3. Waarvoor kan het gebruikt worden?
4. Maak een tekening waarbij deze onderwerpen aan bod komen

Quiz 

Op welke manieren kan waterstof getransporteerd worden?

1. Tube trailers over de weg
2. Elektriciteitskabels
3. Pijpleidingen onder de grond
4. Via USB-sticks

Welke vorm van waterstof heeft de hoogste energiedichtheid?

1. Gasvormige waterstof
2. Vloeibaar waterstof

Waarvoor zijn
tube trailers geschikt?

1. Langere afstand
2. Kortere afstand

Wat is belangrijk bij vloeibaar transport?

1. Dat het waterstof warm blijft, zodat het sneller stroomt
2. Dat de tank goed geïsoleerd is tegen kou en warmte
3. Dat de tank onder hoge druk staat, zoals bij gasflessen
4. Dat het schip extra snel vaart, zodat er minder waterstof verdampt

Wat is een voordeel van het transport van waterstof via pijpleidingen?

1. Je hoeft waterstof dan niet meer af te koelen tot vloeistof
2. Het is alleen geschikt voor korte afstanden
3. Het kost meer energie dan transport met vrachtwagens
4. Je kunt er alleen kleine hoeveelheden waterstof mee vervoeren