Groene waterstofproductie

De rol van koeling in de productie van groene waterstof

Groene waterstof is waterstof die wordt geproduceerd uit hernieuwbare energiebronnen (zoals wind, zon en waterkracht) via elektrolyse. Tijdens het elektrolyseproces worden watermoleculen gesplitst in waterstof (H₂) en zuurstof (O₂) wanneer elektriciteit door het water stroomt. Het grote voordeel van dit proces is dat er geen CO₂-uitstoot is, waardoor groene waterstof bijdraagt aan de vermindering van wereldwijde koolstofemissies, in tegenstelling tot waterstof geproduceerd uit niet-hernieuwbare bronnen zoals aardgas.

Het elektrolyseproces vereist een aanzienlijke hoeveelheid energie. Een deel van deze energie gaat verloren als warmte. De hoeveelheid warmte die vrijkomt, kan variëren afhankelijk van het ontwerp van de elektrolyzer. De capaciteit van een elektrolyzer wordt uitgedrukt in MWe (megawatt elektrisch vermogen). Tijdens het elektrolyseproces zullen de warmteverliezen ongeveer 25% tot 35% van het ingevoerde elektriciteitsvermogen bedragen, en deze warmte moet worden afgevoerd om binnen een gewenst temperatuurbereik te blijven.

Als voorbeeld: een elektrolyzer van 100 MW(e) geeft ongeveer 30 MW aan warmte af, en daarom is dezelfde hoeveelheid koeling nodig. Verder stroomafwaarts is er ook warmteafvoer nodig voor de compressie van de geproduceerde waterstof. Elektrolyzers en compressoren kunnen afzonderlijk worden gekoeld bij kleine installaties, terwijl bij grootschalige installaties koeling via een centraal koelsysteem kan worden gecombineerd.

BAC’s koeloplossingen

BAC heeft een uitgebreid assortiment koeloplossingen. Van verdampingskoeltorens met open en gesloten circuit tot hybride, adiabatische en droge koelsystemen – wat de toepassing ook is, wij hebben de expertise in huis om het beste product te selecteren dat aan jouw koelbehoeften voldoet.

De meest geschikte koeltechnologie wordt vaak bepaald door de locatie van het project en de beschikbaarheid en kosten van water en/of elektriciteit.

Open koeltorens

Een manier om koeling te bieden, is door middel van een open koeltoren. Warm proceswater komt bovenaan de koeltoren binnen, stroomt over een warmtewisselend medium (vulpakket) en komt in contact met koude lucht. Een deel van het proceswater verdampt, waardoor de warmte uit het water wordt verwijderd. Koeltorens hebben meerdere voordelen ten opzichte van andere koeltechnologieën:

• Extreem energie zuinig
• Compacte voetafdruk
• De laagst mogelijke proces-temperaturen worden bereikt door een klein temperatuurverschil (2-4°C).

Koeltorens met gesloten circuit

Als je de procesvloeistof wilt isoleren van de buitenlucht, kun je een gesloten koeltoren gebruiken. In dit geval is er geen contact tussen de lucht en de vloeistof die wordt gekoeld. Er zijn 2 aparte circuits: de hete procesvloeistof stroomt door een koelbatterij en een tweede sproeiwatersysteem bevochtigt de batterij. Het proceswater dat door de spoel stroomt, blijft schoon en vrij van verontreinigingen. De voordelen zijn:”

• Een kleinere hoeveelheid sproeiwater om te behandelen, vereist minder onderhoud.
• Geen verontreiniging van de procesvloeistof.

De koelbatterij maakt dit type toestel echter duurder dan een open koeltoren.

Adiabatische koelers

Als er niet genoeg water ter beschikking is kunnen adiabatische koelers de perfecte oplossing zijn. Adiabatische koelers zijn droge koelers die zijn uitgerust met een adiabatische voorverkoelingssectie. Voordat de lucht door de gevinde koelbatterij wordt getrokken, wordt deze adiabatisch voorgekoeld terwijl hij door een adiabatische pad gaat waar water in de lucht verdampt. De lucht die de adiabatische pad binnenkomt, wordt gekoeld tot een verlaagde drogeboltemperatuur die bijna gelijk is aan de natboltemperatuur. De droge gevinde koelbatterij ontvangt koelere lucht, wat resulteert in lagere procesemperaturen. Dit type koelers gebruikt alleen water gedurende een korte periode per jaar en wordt bij voorkeur gebruikt in regio’s met een lage relatieve luchtvochtigheid. Voordelen zijn:

• ±90-95% waterbesparing in vergelijking met een verdampingskoeler
• geen waterbehandeling