Waterstof simulaties voor industriële toepassingen
Is groene waterstof de oplossing voor de energietransitie? Dit is een vraag die de media al lange tijd bezighoudt. Waterstof kan gebruikt worden als energiedrager, buffer voor groene stroom, opslagmedium en het kan ook nog eens verbrand of bij gas ingemengd worden. Sinds 2015, de klimaatconferentie van Parijs, zijn er nog maar weinig waterstofinstallaties gebouwd, in tegenstelling tot bijvoorbeeld zonneparken of batterijen. Dit contrasteert met de groeiende waterstofambitie bij de overheid waar veel subsidies voor worden gegeven. Waarom is de groei in groene waterstof dan nog niet ingezet?
Dit vraagstuk is al uitgebreid in de media aan bod gekomen. Waterstof heeft enkele nadelen: het is een licht atoom met een lage energiedichtheid, het is vluchtig, gevaarlijk, explosief, moeilijk op te slaan, en de conversierendementen van elektriciteit naar waterstof en terug naar energie zijn zeer laag. Deze factoren ontmoedigen bedrijven vaak en leiden tot een afwachtende houding ten opzichte van waterstof. Daarnaast hebben de torenhoge energieprijzen van de afgelopen jaren de rendabiliteit van groene waterstof verder onder druk gezet, waardoor slechts een handvol initiatieven overblijft.
Volgens Emmett Green is er een belangrijke toekomst weggelegd voor waterstof en kan de industrie het zich niet veroorloven om afwachtend te blijven. Voor veel van de bovengenoemde problemen zijn namelijk al oplossingen beschikbaar. Moderne elektrolyse systemen voldoen aan strenge veiligheidseisen en kunnen worden uitgerust met extra veiligheidsmechanismes. De problematiek van de opslag kan worden geminimaliseerd door de opslagperiodes kort te houden en de productie direct af te stemmen op de vraag.
De lage rendabiliteit door hoge energieprijzen kan worden verbeterd door de installatie slim aan te sturen op de beschikbaarheid van goedkope groene stroom en te handelen op meerdere elektriciteitsmarkten. Bij een juiste implementatie kunnen hoge energieprijzen zelfs een voordeel zijn voor waterstofinstallaties. Door te profiteren van de onbalans in de groene energiemarkt kan u waterstof goedkoop opwekken wanneer de stroomprijzen laag zijn, of juist de opgewekte stroom duurder verkopen wanneer de prijzen hoog zijn. Zo kan de elektrolyser profiteren van de onbalans in het stroomnet en zo het net mee helpen balanceren.
Wat zijn waterstofsimulaties en hoe werken ze?
Emmett Green heeft een geavanceerd Energiemanagementsysteem (EMS) ontwikkeld dat uw installaties optimaliseert. Door een digital twin van uw site te creëren, is deze software geschikt voor zowel simulaties als de daadwerkelijke aansturing van uw installaties. Dit garandeert dat de simulaties een nauwkeurig beeld geven van de werkelijke situatie waarin ons EMS uw installaties beheert.
Ons EMS optimaliseert ook uw waterstofnetwerk, inclusief de elektrolyser en de brandstofcel, afhankelijk van de specifieke omstandigheden. Wat houdt deze optimalisatie precies in? Een elektrolyser functioneert niet op zichzelf; de prestaties zijn afhankelijk van diverse factoren zoals de opwekking van uw zonne- of windpark, de elektriciteitsmarkten, de afnemers van waterstof, of uw eigen systemen die waterstof gebruiken. Al deze elementen moeten in de simulatie worden meegenomen.
Aan de upstream-kant van de elektrolyser bevindt zich uw eigen energieopwekking, een batterij of de netaansluiting. Hier is het doel om de elektriciteitskosten en zo ook de levelised cost of Hydrogen (LCoH) zo laag mogelijk te houden. Zelfs als u uw eigen groene energie opwekt, blijft u afhankelijk van de elektriciteitsprijs. Ons EMS helpt u beslissen of het voordeliger is om uw eigen groene energie te gebruiken voor waterstofproductie of om deze elektriciteit direct aan het net te verkopen.
Aan de downstream-kant van de elektrolyser bevindt zich het beheer van de geproduceerde waterstof. Dit omvat het leveren van waterstof aan afnemers via pijpleidingen of tankwagens, opslag in een opslagsysteem, of gebruik in uw eigen verbrandingsinstallatie of brandstofcel. De prijs van de waterstof is hierbij van cruciaal belang en hangt af van uw specifieke situatie. Moet de waterstof concurreren met aardgas? Volgt u de huidige waterstofprijs? Of is er een vaste prijs afgesproken met de afnemer? Dit alles speelt een grote rol in de optimalisatie en uiteindelijke rendabiliteit van het project, en moet dus in de simulatie worden meegenomen.
Tussen deze twee stromen bevindt zich het model van de elektrolyser. Dit model optimaliseert de waterstofproductie op basis van de specificaties van de fabrikant en het efficiëntie- en degradatiemodel. Zo wordt groene waterstof op een financieel voordelige manier geproduceerd. . De elektrolyser komt in verschillende types, alkaline of PEM, met elk hun eigen voordelen en nadelen. Zo reageert een PEM sneller maar is een alkaline stukken goedkoper. Ook deze techno-economische specificaties worden meegenomen in het model.
Zoals eerder vermeld, is een elektrolyser nooit een op zichzelf staand systeem. Vaak bevindt deze zich in een hub met bijvoorbeeld een GDS verbonden aan zonneparken, een waterstofnetwerk richting diverse afnemers, een warmtenet of flexibele installaties zoals batterijen. Het EMS optimaliseert het gehele systeem in de simulaties. Hieronder is een mogelijke configuratie weergegeven. Met slimme aansturing zorgt het EMS ervoor dat uw locatie als geheel altijd profiteert.
Bent u geïnteresseerd in waterstofsimulaties of een haalbaarheidsstudie? Of wilt u uw eigen waterstofsysteem aansturen? Neem dan contact met ons op via het contactformulier.
Ons team van experts zal eerst met u om de tafel zitten om uw vraag en de parameters van het project te definiëren. Op basis van de eigenschappen van uw specifieke project wordt een digitaal model van de keten in het EMS opgesteld. Als u al gegevens heeft over het proces, energieopwekking of afname, zullen deze hierin worden meegenomen. Zodra het model is opgesteld, kunnen we op basis van de door u gekozen scenario’s beginnen met simuleren.
Als u op basis van de resultaten meer scenario’s wilt evalueren, aanpassingen aan het model wilt maken, of meer data nodig heeft, laat het ons dan weten. Wij zorgen ervoor dat de aanpassingen worden doorgevoerd en dat u de benodigde data ontvangt.
De toepassingen van waterstof simulaties
In de vorige paragraaf is de werking van het model en mogelijkheden binnen de simulaties uitgelegd. Maar waar kan je de simulaties nu echt voor gebruiken?
Simulaties geven inzicht in de productiehoeveelheden: hoeveel waterstof is er geproduceerd en hoeveel elektriciteit is hiervoor gebruikt? Maar daarnaast ook: wat is de gemiddelde stroomprijs en wat is de totale opbrengst? Op minuutbasis worden de afwegingen gedurende een jaar gemaakt. Aan het einde van de simulatie wordt deze data omgezet in heatmaps, zodat duidelijk zichtbaar is per moment hoeveel waterstof er geproduceerd wordt.
Het meest belangrijke doel van de simulaties is de haalbaarheidsstudie. Om te bepalen of waterstof geschikt is voor uw doeleinde, moet er een haalbaarheidsstudie worden uitgevoerd. De haalbaarheid wordt getest voor zowel het technische, juridische, als ook het financiële vlak. Met name bij de technische en financiële gedeeltes zijn simulaties van belang: hoeveel waterstof wordt er gebruikt/geproduceerd, waar komt de elektriciteit vandaan om dit te produceren en hoeveel kost dit? Uit een businesscase blijkt of waterstof een rendabele optie is.
Daarnaast zijn simulaties handig voor het bepalen van de juiste grootte van een elektrolyser. Als u zeker weet dat u waterstof wilt gebruiken, maar nog niet weet hoe groot de elektrolyser moet zijn om aan uw vraag te voldoen of rendabel te zijn, kunt u met simulaties eenvoudig verschillende groottes testen en vergelijken. Hier worden ook een gedeelte aan additionele kosten meegenomen, omdat deze niet lineair met de grootte van de elektrolyser schalen. De grootte heeft dus gevolgen voor de gemiddelde kostenprijs en investeringskosten.
Zo geven de simulaties een duidelijk beeld van hoe uw systeem zal presteren en wat uw systeem zal opleveren. De simulaties voeren op basis van historische data de exacte afwegingen uit, die uw gerealiseerde systeem ook zal maken op basis van live data.
De voordelen van onze waterstof simulaties
De flexibiliteit en modulariteit van het EMS-simulatiemodel van Emmett Green zorgen ervoor dat we uw specifieke situatie, ongeacht de industrie of toepassing, nauwkeurig kunnen nabootsen en optimaliseren voor waterstofsimulaties. Omdat we de gehele keten simuleren, kunnen we de exacte randvoorwaarden, zoals energiebeschikbaarheid en procesbeperkingen, van uw project of fabriek in de simulaties verwerken. Mocht u bepaalde gegevens niet beschikbaar hebben, dan kunnen we gebruikmaken van referentiewaarden en scenario’s uit onze uitgebreide interne database. Door deze randvoorwaarden mee te nemen, krijgt u een compleet beeld van de impact van innovaties op uw systemen en processen.
Onze aanpak maakt gebruik van digitale modellen van elektrolysers en brandstofcellen, gecombineerd met historische marktdata en voorspellingen van erkende instanties. Dit levert betrouwbare en realistische resultaten op. De specificaties van onze digitale modellen zijn afgestemd met verschillende fabrikanten, waardoor de simulaties nauwkeurig weergeven wat u kunt verwachten voor uw gerealiseerde waterstofproductiesite. Het EMS-simulatiemodel kan namelijk ook worden gebruikt om de site te optimaliseren tijdens de operationele fase, wat betekent dat de voorspelde resultaten representatief zijn voor de toekomst, in tegenstelling tot de algemene aannames die vaak op standaardwaarden zijn gebaseerd.
Het EMS-simulatiemodel maakt het eenvoudig om de waterstofproductieketen en scenario’s aan te passen. Dit biedt de mogelijkheid om snel verschillende scenario’s en configuraties te evalueren en te vergelijken. Wilt u de impact van een extra afnemer onderzoeken? Of meerdere prijsscenario’s tegen elkaar afwegen? Wilt u de grootte van een onderdeel, zoals een zonnepark, aanpassen? Met slechts enkele aanpassingen in het model kunnen we deze en nog veel meer varianten voor u simuleren en analyseren.
Onze data-driven aanpak stelt het EMS in staat om precies de informatie te leveren die u nodig heeft. We passen het model aan op uw specifieke casus en kunnen, indien gewenst, uw procesdata gebruiken. Dit resulteert in een nauwkeurig en gepersonaliseerd model voor elke klant, waardoor het EMS de impact op het gehele proces kan simuleren. Dit omvat bijvoorbeeld het gebruik van groene energie, de productie van waterstof op basis van een door u gekozen prijsmodel, en meer. Hierdoor kunt u beter geïnformeerde beslissingen nemen op basis van de specifieke data die u nodig heeft.
Kortom, het EMS van Emmett Green biedt op maat gemaakte simulaties en scenario’s voor uw waterstofproject. Door simulaties te baseren op historische marktdata en realistische modellen van brandstofcellen en elektrolysers, krijgt u representatieve en betrouwbare resultaten. Deze resultaten zijn ook onafhankelijk van enige leveranciers of financiers. U krijgt van ons het eerlijke verhaal. De flexibiliteit van het EMS maakt het eenvoudig om verschillende configuraties en prijsscenario’s te evalueren, zodat u de impact en innovaties op uw systeem beter kunt begrijpen en vergelijken met de informatie die u zoekt.
Wat kan Emmett Green voor u betekenen?
Bent u geïnteresseerd in waterstofsimulaties of een haalbaarheidsstudie? Of wilt u uw eigen waterstofsysteem aansturen? Neem dan contact met ons op via het contactformulier.
Ons team van experts zal eerst met u om de tafel zitten om uw vraag en de parameters van het project te definiëren. Op basis van de eigenschappen van uw specifieke project wordt een digitaal model van de keten in het EMS opgesteld. Als u al gegevens heeft over het proces, energieopwekking of afname, zullen deze hierin worden meegenomen. Zodra het model is opgesteld, kunnen we op basis van de door u gekozen scenario’s beginnen met simuleren.
Als u op basis van de resultaten meer scenario’s wilt evalueren, aanpassingen aan het model wilt maken, of meer data nodig heeft, laat het ons dan weten. Wij zorgen ervoor dat de aanpassingen worden doorgevoerd en dat u de benodigde data ontvangt.
Samenwerken?
Bent u geïnteresseerd in waterstofsimulaties of een haalbaarheidsstudie? Of wilt u uw eigen waterstofsysteem aansturen? Neem dan contact met ons op via het contactformulier of vraag de waterstof quickscan aan!
NL 
EN