waterstofroute of UHVDC-net?
efficiënt energietransport
Tot voor kort was ik overtuigd dat waterstof of ammoniak de belangrijkste grootschalige energiedrager zou worden in de toekomst en ben ik nog steeds nauw betrokken bij onderzoek in dit veld. Zo zeker ben ik niet meer van deze oplossing nu ik me laatst verdiept heb in de mogelijkheden en kosten van hoogvermogenselectronica. Op een bierviltje kun je het namelijk het volgende uitrekenen.
In China ligt sinds 2018 een UHVDC (Ultra High Voltage Direct Current) elektriciteitstransportkabel die op 1.1 miljoen volt 12 GW vermogen over 3.300 km transporteert van Changji naar Guquan met slechts 10% verlies. Totale kosten inclusief transformatoren: 5 miljard euro. De kosten voor een 12 GW zonnepanelenveld zijn ca. 12 miljard euro. Dus voor 17 miljard euro kunnen we uit de Westelijke Sahara 12 GW aan zonne-energie krijgen met 10% vermogensverlies waar lokale omzetting naar waterstof en terugomzetting ca. 60% verlies oplevert. Dat lijkt veel geld, echter in vergelijk met de 3 GW kerncentrale in het Verenigd Koninkrijk, Hinkley Point C, waar de teller inmiddels na 11 jaar constructietijd al op 36 miljard euro staat, valt dit wel mee.
"Grootschalige, wereldwijde investeringen in een UHVDC-net en zonnevelden op strategische plekken lijkt de beste weg voorwaarts"
Het grote probleem van zonne-energie, de dag-nachtcyclus, kan grotendeels weggenomen worden zonder gebruik van enorme batterijcapaciteit: met ca. viermaal de lengte van de Chinese UHVDC kan de afstand tussen Australië of de Verenigde Staten met Europa overbrugd worden met slechts 35% vermogensverlies, nog steeds veel beter dan de waterstofroute. De nachtstroom zal marginaal duurder dan dagstroom zijn. Grootschalige, wereldwijde investeringen in een UHVDC-net, noord zuid oost west, en zonnevelden op strategische plekken lijken dan ook de beste weg voorwaarts, in plaats van investeringen in waterstofproductie, transportleidingen en bulk waterstofconversie naar energiedragers als ammoniak, methanol of andere koolwaterstoffen. De UHVDC-technologie is er al, gerenommeerde bedrijven als ABB en Siemens waren betrokken bij de Chinese UHVDC-lijn die in 3 jaar (!) tijd is aangelegd. Waarschijnlijk zal het voltage in de toekomst nog hoger kunnen zijn, met nog hogere efficiëntie.
Internationale samenwerking
In 2050 verbruiken we op de wereld ca. 16 TW. Om dit geheel met zonne-energie op te wekken zijn dan 53 Changji-Guquan projecten per jaar nodig. Met een kostprijs van 1 biljoen per jaar is dit een zeer haalbaar doel. Ter vergelijking: de winst van grote oliebedrijven in 2022 was 0,2 biljoen. Internationale samenwerking is daarbij essentieel. Dit lukt redelijk voor grote projecten als ITER (45 miljard euro) en ISS (100 miljard euro), dan zou dit voor iets dat zo belangrijk is toch ook moeten lukken, toch?
Is elektrolyse dan in het geheel niet meer belangrijk? De omzetting van elektriciteit naar waterstof, koolwaterstoffen, en ammoniak zal nog steeds zeer relevant zijn maar voornamelijk voor de chemische toepassing, waarbij biomassa een belangrijke grondstof is voor selectieve productie van complexere chemicaliën en de groei van biomassa een prettige en natuurlijke reductie van CO2 in onze atmosfeer zal geven. Voor energieopslag zou ik zeggen: nee!
Prof. dr. ir. John van der Schaaf is full prof. TU/e - leerstoel Intensified Chemical Reactors (foto: Vincent van den Hoogen)
