Nederland: pionieren in Wolfheze met een slim energie-systeem en waterstof

Op de redactie van Waterstof Magazine worden we vaak gebeld. “Kunnen we van overtollige zonne-energie geen waterstof maken en later weer gebruiken?” Technisch gezien kan het wel, maar het is gecompliceerd. Dat weten ze inmiddels ook in Wolfheze bij Arnhem. Daar draait al ruim een jaar een proef. Zoals Waterstof Magazine eerder schreef zijn in de beeldbepalende Open Hofkerk vier woningen gebouwd en op het terrein achter de kerk nog eens vier. Met energie uit zonnepanelen op het dak van de laatste woningen wordt sinds februari 2024 waterstof geproduceerd dat later weer wordt gebruikt om energie op te wekken. "We willen duurzaam opgewekte energie lokaal gebruiken. Als we dat slim doen voor elektriciteit en verwarming is er minimaal stroom van het net nodig.”

Het project is een initiatief van projectontwikkelaar Schipper Bosch en bouwbedrijf Karbouw. Naast vier woningen in de kerk zijn vier grondgebonden, duurzame houtbouwwoningen neergezet. En omdat het toch al een bijzonder project is, gebruikt het slimme energiesysteem waterstof als energiedrager. Uitdagingen gaat de projectontwikkelaar niet uit de weg. Het bedrijf realiseerde eerder bijzondere lokaties zoals De Nieuwe Stad in Amersfoort  op het terrein van de voormalige Prodentfabriek en Industriepark Kleefse Waard (IPKW) in Arnhem op het voormalig Akzo-terrein.

In Wolfheze bij Arnhem wordt van opgewekte zonnestroom groene waterstof gemaakt en van die waterstof - als de zon niet schijnt - stroom. “Nergens anders in Nederland staat een cluster van woningen die van zo’n systeem gebruikmaken. Het waterstofgedeelte maakt het bijzonder”, zegt Pieter Pfeiffer, projectleider bij Schipper Bosch en de bedenker van dit systeem. Veel inspiratie doet hij op op het IPKW-terrein in Arnhem waar veel waterstofbedrijven zijn te vinden.

Als de energie uit de zonnepanelen direct wordt gebruikt levert dat het meeste rendement op. Voor de energieopslag voor kortere periodes is een batterijpakket geïnstalleerd. Het waterstofsysteem is er vooral voor energieopslag over langere periodes. De geproduceerde waterstof wordt opgeslagen in 2x 950 liter waterstofcilinders, elk in een eigen compartiment. Hiermee valt de opslag volgens het project onder de vergunningsdrempel van 1000 liter. De omgevingsdienst Regio Arnhem is hiermee akkoord. De opslag kan tot maximaal tot 300 bar worden gevuld, omgerekend is dit ongeveer 40 kg waterstof / 1.300 kWh. Om het stroomnet niet onnodig te belasten levert het energiesysteem nooit energie aan het net terug.

Volgens Pfeiffer is het een technische uitdaging om van zonne-energie efficiënt groene waterstof te maken en later weer elektriciteit. Bovendien is er tijdens het elektrolyseproces redelijk veel warmteverlies. "We hebben eerst gekeken of er al oplossingen op de markt waren en kwamen uit bij de Powerbox van het Belgische Solenco. Dit apparaat zet zonne-energie via elektrolyse om in waterstof, en deze daarna weer in elektrische energie. Deze oplossing hebben we gezamenlijk ingepast in ons energiesysteem. Om de efficiëntie van het systeem te vergroten wordt de restwarmte toegevoegd aan het buffervat van het warmtenet en gebruikt voor verwarming en warm tapwater. Het warmtenet wordt verder gevoed door een warmtepomp met WKO (warmte-koude opslag) van gesloten bodemlussen."

Een van de nieuwe onderdelen van het project is een slim energiesysteem dat gebruik maakt van AI. Daarvoor werkt Schipper Bosch samen met de HAN, de Hogeschool Arnhem Nijmegen. “De software voor de aansturing van het energiesysteem is niet kant-en-klaar beschikbaar”, zegt Pfeiffer. “Het systeem heeft met veel variabelen te maken. Zo zijn het weer en de elektriciteitsprijzen veranderlijk, is de warmtevraag wisselend en hebben mensen gedurende de dag wisselende behoefte aan energie.” Samen met de hogeschool ontwikkelt het bedrijf de software die het systeem zo efficiënt mogelijk aanstuurt. Met behulp van AI (kunstmatige intelligentie) wordt het uiteindelijk een zelflerend systeem dat kijkt naar een optimale mix van energiegebruik, energieopslag en energiewinning. De controle-unit hiervan staat in een schuurtje op het terrein, net als de opslag van waterstof in flessenbundels.

In Wolfheze worden grenzen verlegd. Dat betekent dat de regels rond de waterstoftoepassingen lang niet altijd duidelijk zijn. Vaak moeten ze nog geschreven worden. Daarom overlegt de projectontwikkelaar regelmatig met het bevoegd gezag in de regio, zoals de gemeente en brandweer. Daar wordt constructief meegedacht.

Op dit moment moet nog niet gevraagd worden wat het project kost en wat het oplevert. Daarvoor is het allemaal nog te innovatief. Pfeiffer spreekt daarom over een leerproject. "We investeren in ontwikkelingen waarvan de uitkomst niet vooraf vaststaat. Tegelijkertijd leren we heel veel op weg naar een duurzaam, betaalbaar energiesysteem, wat nuttig is in andere projecten. We zijn ervan overtuigd dat deze aanpak een enorme potentie heeft.”

Het project wordt uitgevoerd met Topsector Energiesubsidie van het Ministerie van Economische Zaken en Klimaat.

Lees ook: van-aardgasnet-naar-waterstofnet-niet-ingewikkeld-wel-uitdagend