Realtime embedded systemstoepassingen
28 Feb, 2024
Europa wordt momenteel geconfronteerd met een grote energiecrisis. De energie- en gasprijzen rijzen de pan uit en de kosten stijgen in alle sectoren. Steeds vaker klinkt de roep om hernieuwbare energie als duurzame en langdurige oplossing voor een aantal problemen rond de opwarming van de aarde en energie.
In deze tijden is het waardevol om recente ontwikkelingen binnen de energiesector te onderzoeken. Daarom kijken we in dit artikel naar waterstof, aangezien de belangstelling voor waterstofenergie de laatste jaren sterk is toegenomen. Volgens het Internationaal Energie Agentschap: "De wereld heeft een belangrijke kans om het enorme potentieel van waterstof aan te boren om een cruciaal onderdeel te worden van een meer duurzame en veilige energietoekomst."
Waterstofbrandstofcellen en energieopslag
Waterstof heeft bepaalde aspecten die het tot een gunstige energiebron maken. Waterstof kan worden opgeslagen en vervoerd in vloeibare vorm per schip of in gasvorm via pijpleidingen. Een grote verscheidenheid aan brandstoffen kan waterstof produceren, waaronder hernieuwbare energiebronnen, kernenergie, aardgas, steenkool en olie. Het heeft een hoge energiedichtheid, waardoor het een ideale brandstofbron is voor vervoer of voor de industrie.
Waterstofbrandstofcellen gebruiken waterstof als brandstof in een elektrochemisch proces waarbij waterstof en zuurstof worden gecombineerd tot elektrische energie en water. Waterstof kan ook worden omgezet in elektriciteit voor huizen en industrieën, en in brandstoffen voor auto's, vrachtwagens, schepen en vliegtuigen. Hoewel waterstof als natuurlijke hulpbron vrij overvloedig aanwezig is, wordt het zelden in zuivere vorm gevonden. Met behulp van chemische reacties kan zuivere waterstof worden geproduceerd.
Momenteel wordt de meeste waterstof geproduceerd door reforming van fossiele brandstoffen, een proces waarbij een reactie plaatsvindt tussen aardgas en stoom. Waterstof kan echter ook worden geproduceerd uit hernieuwbare bronnen, bijvoorbeeld door elektrolyse met behulp van elektriciteit uit hernieuwbare bronnen. Elektrolyse was vroeger een zeer duur proces en de productie kon meer kosten dan de waarde van de output. Vooruitgang in de technologie maakt elektrolyse minder duur en ook is elektriciteit uit wind, zon en waterkracht op grote schaal beschikbaar gekomen.
Een andere veelbelovende ontwikkeling is afvalwaterstof, ofwel waste-to-hydrogen. Afvalwaterstof is een nieuw proces dat waarde creëert uit afval. Het is een zelfvoorzienende thermische conversiebehandeling van organisch afval, waaronder plastic, waarbij de afvalstoffen worden afgebroken en de waterstof die ze bevatten wordt gewonnen. H2-Industries heeft met zijn eigen technologie een proces ontwikkeld om tegen concurrerende kosten grote hoeveelheden waterstof uit organisch afval te halen. Volgens H2-Industries is waste-to-hydrogen veel kostenefficiënter dan elektrolyse; ongeveer de helft van de elektrolyse kosten. Een ander enorm voordeel voor het milieu is de vermindering van afvalbergen omdat het afval in waterstof wordt omgezet.
Als gevolg is "groene waterstof", koolstofvrij geproduceerde waterstof uit elektrolyse en afvalwaterstof, een reële optie geworden om de energiemarkt te transformeren.
De overstap naar groene waterstof.
Groene waterstof uit elektrolyse en hernieuwbare energiebronnen is nog steeds een relatief dure optie, en vertegenwoordigt momenteel slechts ongeveer 5% van de totale waterstofproductie. Hoewel een verschuiving naar de productie van groene waterstof begint plaats te vinden omdat de kosten beginnen te dalen, is de productie van waterstof uit fossiele brandstoffen voorlopig nog de goedkopere optie.
Tegenwoordig wordt waterstof vooral gebruikt bij olieraffinage en de productie van meststoffen. Volgens het rapport The Future of Hydrogen van het IEA is de productie van "grijze" (uit gas) en "bruine en zwarte" (uit steenkool) waterstof goed voor 830 miljoen ton (Mt) CO2 per jaar, ongeveer 3% van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen.
Om deze uitstoot te verminderen investeren veel landen, waaronder de VS, Canada, het VK, Nederland en Australië, momenteel zwaar in blauwe waterstoftechnologie. Blauwe waterstof is waterstof geproduceerd uit aardgas en ondersteund door koolstofafvang en -opslag. De CO2 die tijdens het productieproces ontstaat, wordt opgevangen en permanent ondergronds opgeslagen, zodat het niet in het milieu terechtkomt. Het resultaat is een koolstofarm waterstofproductieproces. Het nadeel is dat niet 100% van de geproduceerde CO2 kan worden afgevangen, en dat niet alle manieren van opslag op lange termijn even effectief zijn. Een verschuiving van blauwe naar groene waterstof zou deze emissies en langetermijnproblemen aanzienlijk verminderen. Zoals hierboven vermeld, wordt verwacht dat wanneer de productiecapaciteit voor efficiëntere en kosteneffectievere elektrolysers groeit, de productiekosten aanzienlijk zullen dalen, samen met de uitrol van nieuwe technologieën en capaciteit voor hernieuwbare energieopwekking.
De voordelen van groene waterstof.
Groene waterstof kan helpen om verschillende kritieke energie-uitdagingen aan te pakken, waaronder het helpen opslaan van de variabele output van hernieuwbare energiebronnen zoals zon-PV en wind om beter aan de vraag te voldoen. Het biedt mogelijkheden om een groot aantal industrieën en sectoren koolstofvrij te maken - zoals langeafstandsvervoer, chemicaliën en ijzer en staal - industrieën die over het algemeen moeite hebben om de uitstoot te verminderen. In het vervoer komen de voordelen van de waterstofcellen in vrachtwagens en auto's, en in de scheep- en luchtvaart van brandstoffen op basis van waterstof. In industrieën met hoge CO2-emissies, die momenteel veel steenkool verbruiken en waar elektrificatie moeilijk is, zoals ijzer, staal en cement, kan het gebruik van waterstofbrandstofcellen de emissies aanzienlijk verminderen. Bovendien kan waterstof worden gebruikt als een manier om hernieuwbare energie op te slaan en te vervoeren, wat een wereldwijd bereik van hernieuwbare energie zou ondersteunen. Ten slotte kan het de energiezekerheid versterken en de luchtkwaliteit verbeteren.
Een voorbeeld van een toepassing van waterstofbrandstofcellen is in elektrische voertuigen. Elektrische voertuigen op waterstofcellen (FCEV's) worden aangedreven door elektriciteit uit de brandstofcellen en produceren alleen waterdamp als uitlaatemissie. In deze voertuigen wordt de energie opgeslagen in de vorm van samengeperste waterstofbrandstof, in plaats van in een batterij.
De waterstofbrandstofcellen zetten gecomprimeerde waterstof uit hun brandstoftanks om in elektriciteit die de elektrische motor in het voertuig aandrijft, waardoor een actieradius wordt bereikt die vergelijkbaar is met die van voertuigen met een verbrandingsmotor op benzine of diesel. Met waterstof aangedreven auto's kunnen langere afstanden afleggen dan elektrische voertuigen en het duurt slechts enkele minuten om volledig te tanken.
De infrastructuur opbouwen
De grootschalige toepassing van waterstof wordt beperkt door het gebrek aan opslagcapaciteit en een gebrek aan infrastructuur die het vervoer van waterstof op grote schaal kan ondersteunen. Denk bijvoorbeeld aan de duizenden individuele tankstations die nodig zijn om waterstofvoertuigen te laten tanken. Dit wordt verder gehinderd door het feit dat waterstof per volume-eenheid minder energie bevat dan alle andere brandstoffen, waardoor het vervoer, de opslag en de levering duurder zijn dan een gallon benzine-equivalent. De aanleg van een nieuw netwerk van waterstofpijpleidingen brengt hoge initiële kapitaalkosten met zich mee, en de eigenschappen van waterstof vormen unieke uitdagingen voor de materialen van de pijpleidingen.
Het IEA-rapport doet belangrijke aanbevelingen om regeringen, bedrijven en andere belanghebbenden te helpen waterstofprojecten over de hele wereld op te schalen. Deze omvatten vier gebieden waar acties kunnen helpen om de basis te leggen voor een wereldwijde schone waterstofindustrie:
- Van industriële havens de zenuwcentra maken voor het opschalen van het gebruik van schone waterstof;
- Voortbouwen op bestaande infrastructuur, zoals aardgaspijpleidingen;
- Waterstof gebruiken om auto's, vrachtwagens en bussen aan te drijven die op belangrijke routes rijden;
- Lanceren van internationale waterstofscheepvaartroutes.
In het IEA-rapport wordt opgemerkt dat waterstof nog voor aanzienlijke uitdagingen staat. De ontwikkeling van de waterstofinfrastructuur verloopt traag en sommige voorschriften beperken momenteel de ontwikkeling van een schone waterstofindustrie. Een optie zou een meer gedistribueerde productie kunnen zijn. Het centraal produceren van waterstof in grote fabrieken verlaagt de productiekosten, maar verhoogt de distributiekosten. Het produceren van waterstof op de plaats van eindgebruik - bijvoorbeeld bij tankstations - verlaagt de distributiekosten, maar verhoogt de productiekosten vanwege de kosten om ter plaatse productiecapaciteit te bouwen, en zou de hoeveelheid gebruikte groene waterstof kunnen verlagen omdat het gemakkelijker is grijze en zwarte waterstof op veel verschillende locaties te produceren.
De EU wil ook meer investeren in waterstof en waterstofinfrastructuur. In mei 2022 publiceerde de Europese Commissie het REPowerEU-plan, waarin de uitvoering van de Europese waterstofstrategie stond, met plannen om de Europese ambities voor hernieuwbare waterstof verder te vergroten. Tegelijkertijd lanceerde de Commissie twee raadplegingen over de EU-regels die van toepassing zijn op hernieuwbare waterstof te verduidelijken.
Naarmate de technologische vooruitgang de bijbehorende kosten van productie, opslag en vervoer verlaagt, samen met verdere investeringen in de ondersteunende infrastructuur, wordt een grootschalige toepassing van waterstof steeds waarschijnlijker. Waterstof zou de beste oplossing voor de toekomst van onze energiebehoeften kunnen worden, vooral wanneer de fossiele brandstoffen opraken.
Waterstofprofessionals aantrekken
Om de kansen in de waterstofindustrie te benutten, moeten bedrijven zich aanpassen aan de snelheid van de markt. Wij zien een tendens bij bedrijven om op de oude voet door te gaan, waardoor zij belangrijke kansen missen om zich aan nieuwe technologieën aan te passen, duurzame doelstellingen te bereiken en met de markt mee te bewegen. Om vooruit te komen moeten organisaties professionals aantrekken die in staat zijn duurzame strategieën uit te voeren. Bedrijven die erin slagen nieuw talent aan te trekken, gaan snel. Zij dichten kloven en verminderen processen.
Het verbeteren van duurzaamheid vereist interdisciplinaire expertise en een hoog niveau van coördinatie om te leiden tot duurzame waardecreatie. Amoria Bond helpt bedrijven bij het vinden van de juiste experts voor deze functies met behulp van bewezen methodologieën en een breed scala aan diensten.
Wat Amoria Bond doet om te helpen is nieuwe praktijken toepassen om het aanwervingsproces van hoogopgeleide professionals uit de industrie te versnellen. Onze teams beschikken over uitstekende kennis van de industrie en werken met u samen om de beste persoon te vinden voor uw geavanceerde technische functie. Onze taak is echter niet alleen het vinden en plaatsen van getalenteerde professionals. Wij bieden gespecialiseerde wervingsdiensten die veel meer omvatten: van markt- en concurrentieanalyse tot het optimaliseren van het hele wervingsproces, wij bestrijken de hele cyclus die een nieuwe aanwinst nodig heeft. Uiteindelijk dragen al deze aspecten bij aan het verkorten van uw wervingstijd, het verlagen van uw wervingskosten en het verbeteren van de algehele kwaliteit van het proces.
We zijn trots op onze reputatie en onze staat van dienst voor het leveren van relevante professionals van hoge kwaliteit. Lees meer over onze diensten voor werving en selectie en hoe we u kunnen helpen.
Aarzel dus niet, neem vandaag nog contact op met mijn team en mij voor meer informatie over onze gespecialiseerde wervingsdiensten.
