Het grote verknopen: energieopslag met lucht, ijzerpoeder en hoogovenslakken

Foto: Krols Media

Warmtebatterij Pepsico voor Lay’s en Cheetos chipsfabriek in Broek op Langedijk

Wat behelst de techniek?
PepsiCo bakt in Broek op Langedijk Lay’s en Cheetos chips met behulp van warmte. Aan dat proces willen ze niks veranderen, aan het gebruik van aardgas wel. Met de nieuwe installatie wordt duurzame stroom gebruikt om met een gloeidraad lucht op te warmen, die warmte afgeeft aan een innovatieve warmtekorrel ter grootte van een flinke kiezel. Die is gemaakt uit de ijzerslakken van hoogovens en heeft als unieke eigenschap dat deze op te warmen is tot minstens 800 graden.

Omdat de keitjes in de installatie maar 1 procent warmte per dag verliezen, vormen ze een warmtebatterij. Deze kan vervolgens weer warmte afgeven aan het productieproces om de frituurolie op de benodigde temperatuur te houden.

Bestaat dit elders al?
Nope.

Wie helpt er mee?

De Duitse startup Kraftblock ontwikkelde de keitjes waarin de warmte wordt opgeslagen. Eneco is verantwoordelijk om de batterij straks tegen zo laag mogelijke kosten van zoveel mogelijk duurzame warmte te voorzien. Wanneer is het systeem operationeel? De investeringsbeslissing is genomen in 2022, Lay’s hoopt dan in 2025 met groene stroom chips te bakken.

Er wordt begonnen met twee units, waarmee het gasverbruik met de helft kan worden verminderd. Als dat allemaal lukt, kunnen er nog drie units bijgebouwd worden om het productieproces helemaal op duurzame elektriciteit te laten draaien. Kan dit financieel uit? Conceptueel wel, maar het is best risicovol: er zijn veel onzekerheden.

De kern van het verhaal is de investering in tien tot vijftien jaar proberen terug te verdienen door niet langer duur gas te hoeven kopen, maar schone stroom op het moment dat deze overvloedig aanwezig en dus goedkoper is. Voor deze eerste ontwikkeling is wel innovatiesubsidie (DEI) en SDE+ nodig om de businesscase rond te breien.

Zijn er andere voordelen?
Door de warmtebatterij in de daluren te laden en in de piekuren te ontladen wordt ook het elektriciteitsnet veel beter benut en voorkomen dat netcongestie verergert. De extra elektriciteitsvraag kan immers gepland worden op momenten dat er geen congestie is en op momneten dat het aanbod zo groot is dat de duurzaam opgewekte elektriciteit anders niet in het net geïnjecteerd kan worden.

Wat kan er misgaan?
De grootste belemmeringen zijn inmiddels wel overwonnen. Sterk gestegen investeringskosten hielpen niet. Onstuimige energieprijzen hebben zekerheid omtrent de businesscase flink op zijn kop gezet. De aansluitingsproblemen ten gevolge van netcongestie was men net voor: de benodigde stroomkabel ligt er al. Ook de vergunningverlening ging niet zonder slag of stoot. Inmiddels is de vergunning verleend, en indien er geen bezwaar komt zal de bouw in april beginnen.

Wat zegt de initiatiefnemer?
Japo Ouwerkerk van PepsiCo: “Wij zijn dit project samen met Eneco gestart omdat wij naar manieren zoeken om met zo min mogelijk CO2-uitstoot onze chips te bakken. Een duurzame energievoorziening is een voorwaarde voor een gezonde bedrijfsvoering in de nabije toekomst.”

“Met dit project leveren we samen met Eneco een bijdrage aan een robuuster energiesysteem, door energie ook in daluren af te nemen, naast de fabriek in warmte op te slaan en in te zetten tijdens piekuren overdag zonder het net te belasten. Zonder de specifieke kennis van een bedrijf als Eneco zou ons dat niet lukken.”

Corre Energy: perslucht in Nieuwe Pekela

Wat behelst de techniek?
Op het moment dat zon en wind in overvloed aanwezig zijn, wordt goedkope schone stroom gebruikt om lucht onder hoge druk samen te persen en op te slaan in een zoutcaverne (op 1.100 meter diepte).

Op dagen dat schone stroom schaars is, drijft de vrijgelaten lucht (gemengd met groene waterstof vanwege de temperatuur en daarmee de efficiëntie van het systeem) een turbine aan, waarmee weer elektriciteit wordt opgewekt. De zoutcaverne werkt dus als een soort batterij, maar dan met perslucht in plaats van chemicaliën.

Wat zijn de kerncijfers?
De ambitie is om uiteindelijke twee cavernes van 500.000 kuub te gaan gebruiken, samen dus 1 miljoen kuub lucht. In theorie zouden die dan 3,5 dag stroom aan zo’n 150.000 huishoudens kunnen leveren. 320 Megawatt voor 3,5 dagen komt neer op zo’n 27 Megawattuur.

Wie helpt er mee?
De zoutdelvers van Nobian (voorheen AKZO) helpen de nieuwe caverne te ontwikkelen. Eneco gaat zorgen voor het afzetten van de stroom.

Bestaat dit elders al?
Er draaien (kleinere) installaties in Duitsland en Alabama.

Wanneer is het systeem operationeel?
Een testput wordt naar hoop en verwachting dit jaar al geboord, maar het kan wel vier tot zes jaar duren voordat de eerste installatie operationeel is. Dat heeft met name te maken met de doorlooptijd van de benodigde vergunningen.

Kan dit financieel uit?
Corre Energy zegt goede papieren te hebben. De businesscase is simpel: ze stoppen er (anders dan en waterstofcentrale) iets goedkoops in (vooral perslucht) en verkopen dat goed. Inspelend op de energiemarkt. Dat geeft een concurrentievoordeel, de cyclus is gewoon efficiënter.

Maar, zegt Corre, omdat het én geen batterij is in de traditionele zin van het woord én geen centrale, zou het jammer zijn als ze tussen wal en schip raken als er steunregimes worden opgezet voor flexstroom.

Wat kan er misgaan?
Buitenlandse investeerders hebben moeite met de onzekerheid rond vergunningverlening in Nederland, meer nog dan met de lange doorlooptijden. Verder zijn mensen in Groningen natuurlijk getekend door de aardbevingsproblematiek en scherp op schadeafhandeling.

Stikstof is ook een ding: door het bijmengen van waterstof is er enige uitstoot. Netcongestie zou geen probleem moeten zijn, de aansluiting op het hoogspanningsnet bij Meeden is al in de maak.

Wat zegt de initiatiefnemer?
Corinne Faassen, projectdirecteur Zuidwending, leidt het team in Groningen: “Ik ben geoloog en nog voordat batterijpartijen zich meldden, vroeg ik me al af wat we zouden kunnen doen met al dat aanbod van zonne- en windenergie op momenten van overvloed. Het noorden is perfect voor opslag. Omdat we nu eenmaal geen bergen hebben, zullen we onder andere naar de ondergrond moeten kijken voor opslag. Perslucht is een mooie aanvulling op waterstof.”

“We realiseren ons uiteraard heel goed dat we met argusogen bekeken worden. Onze techniek kan enige bodemdaling veroorzaken en we verwachten geen schade, maar laten zien daar wel alle verantwoordelijkheid voor te nemen. En we laten precies zien wat we doen aan risicobeheersing en inpassing van de installaties.’

IJzer als brandstof voor een Helmonds warmtenet

Wat behelst de techniek? En welke meerwaarde ziet Ennatuurlijk erin?
Bij het Helmondse warmtenet van Ennatuurlijk wordt een compleet nieuwe brandstof getest: ijzerpoeder. De startup Renewable Iron Fuel Technology (RIFT) ontwikkelde de techniek om ijzerpoeder te kunnen verbranden en de warmte af te vangen, maar om het na verbranding ontstane roest met waterstof weer te regenereren tot ijzerpoeder. Als de gebruikte waterstof duurzaam is, dan is het proces CO2-neutraal.

In Helmond wordt de boiler getest, waarin het poeder wordt verbrand. In Arnhem wordt de regeneratie van roestpoeder tot zuiver ijzerpoeder getest.

Ennatuurlijk faciliteert de ontwikkeling van deze compleet nieuwe brandstof. Ze stellen kennis, kunde en (cruciaal uiteraard) de locatie ter beschikking. Als de techniek uiteindelijk voldoet aan de verwachtingen, zien ze voor zich dat deze op meerdere plekken wordt ingezet om duurzamere, regelbare, flexibele warmte te kunnen produceren. Vooral op momenten dat er behoefte is aan hogere temperaturen en snel regelbare bronnen lijkt ijzerpoeder heel interessant.

Is het geen omweg om roest met groene waterstof weer ‘op te werken’ tot ijzervijlsel? Kun je die waterstof dan niet meteen gebruiken? Of de elektriciteit die je nodig hebt om groene waterstof te produceren?
Het is inderdaad een extra stap wat impact heeft op de totale ketenefficiëntie. Maar er zijn voordelen die zwaarder wegen. IJzerpoeder is makkelijk op te slaan waardoor het niet alleen een energiedrager maar ook een opslagmethode is. Handig in tijden van netcongestie.

Daarnaast is het stabiel en veilig te transporteren en te gebruiken. Ook ben je niet afhankelijk van of er infrastructuur is om voldoende elektra of (waterstof)gas af te nemen. Daarmee is het, afhankelijk van de plek, een interessant alternatief voor elektrificatie of waterstof.

Wat merkt een bewoner van deze techniek?
In feite niets. De warmte die bewoners ontvangen vanuit het warmtenet is niet van andere kwaliteit dan voorheen. Alleen de bron is veranderd. Bewoners vinden het vooral erg interessant dat een bron als ijzerpoeder hen warmte levert.

Wat zijn de kerncijfers?
Helmond is nog een proefopstelling met een vermogen van 1 MW. Deze draait ook niet met als doel veel warmte te produceren, maar vooral om ervaring op te doen en de techniek te valideren. In potentie is 1 MW voldoende om 500 woningen van een duurzame basislast te voorzien. De eerste ervaringen zijn positief. Daarom wordt er nu gewerkt aan een upgrade van de installatie en onderzoekt natuurlijk de mogelijkheden voor opschaling tot een grotere installatie in Brabant.

Wie helpt er mee?
Er is veel support voor deze ontwikkeling. RIFT heeft diverse partners die helpen als het gaat over financiering, technologische ontwikkeling en uitvoering. Lokale overheden als de gemeente Helmond en provincie Noord-Brabant dragen het project een warm hart toe en helpen waar nodig.

Kan dit financieel al uit?
Zoals vele andere duurzame technieken kent ook deze techniek een onrendabele top. Er zijn veel factoren die van invloed zijn hierop. Uiteindelijk denkt Ennatuurlijk dat de techniek uiteindelijk renderend ingezet kan worden, belangrijkste reden om het überhaupt te ondersteunen.

Wat kan er misgaan?
In alle eerlijkheid: van alles. Zowel technisch, economisch als organisatorisch. Dat hoort bij een nieuwe ontwikkeling en de transitie van start-up tot scale-up. Maar de initiatiefnemers hebben er vertrouwen in, temeer omdat alle uitdagingen die ze zijn tegengekomen tot dusverre goed zijn aangepakt.

Wat zegt de initiatiefnemer?
Frank Soons, teammanager techniek en business support van Ennatuurlijk: “We zijn hoopvol over de potentie van deze techniek. Tot nu toe zijn de resultaten goed. Belangrijk, want we hebben alle duurzame technieken nodig om met elkaar de verduurzamingsopgave voor elkaar te krijgen.”

“Er is niet een one-size-fits-all-oplossing wat altijd kan of de beste oplossing is. Dat is ook de reden dat we hieraan meewerken parallel aan de ontwikkeling van andere technieken zoals geothermie (aardwarmte), aquathermie of e-boilers. Uiteindelijk ontstaat er een mix aan oplossing waarmee we de puzzel voor een CO2-neutrale warmtetransitie gemaakt krijgen.”

Dit artikel verscheen eerder in PONT, vakblad energie en duurzaamheid (editie 2024-1). Ieder kwartaal duiken we met dit nieuwe magazine de diepte in, met interviews, verdiepingsartikelen en opinies van experts op het gebied van energie en duurzaamheid. En bovendien: je kunt het helemaal gratis in de bus ontvangen. Klik hier voor meer informatie of een kosteloos abonnement.