Met een gecoördineerde inzet op onderzoek en innovatie levert het R&D programma een belangrijke bijdrage aan het verhelpen van technische onzekerheden, het versnellen van de beoogde kostenreductie en het ontwikkelen van innovatieve verdienmodellen in zowel de toeleverende maakindustrie als productie en toepassing van klimaatneutrale waterstof. Er zijn zeven werkpakketten met een breed spectrum van industrieel, toegepast tot fundamenteel onderzoek (TRL 2-6).
Een van de hoofddoelstellingen van GroenvermogenNL is het op nationaal niveau creëren van een sterk innovatief ecosysteem op het gebied van waterstofproductie en -gebruik. Dit vraagt om een TRL-breed (Technology Readiness Level) innovatieprogramma, waarbij zowel toegepast onderzoek op de korte termijn (zie ook de pijlers Pilots en Demo’s) als fundamenteel onderzoek op de lange termijn (de pijler R&D) worden gestimuleerd. Het doel van de R&D-pijler is het samenbrengen van alle relevante nationale expertise over waterstof en groene elektronen als basis voor complexe chemie. Een gecoördineerde inspanning op het vlak van R&D is essentieel, niet alleen voor het opschalen en versnellen van de waterstofproductie en -gebruik, maar ook om de samenwerking tussen bedrijven en kennisinstellingen verder te versterken en nieuwe partnerschappen te stimuleren. Overlapping en blinde vlekken op nationaal niveau moeten hierbij worden vermeden. Het R&D-programma richt zich daarom op zeven werkpakketten over een breed innovatiespectrum (TRL 2-6) van industrieel tot toegepast en fundamenteel onderzoek. Interactie en kennisdeling tussen de werkpakketten onderling wordt sterk aangemoedigd en vormt dan ook een belangrijk aspect van WP7. Het R&D-programma draagt bij aan het oplossen van technische onzekerheden, versnelt de beoogde kostenvermindering en ontwikkelt innovatieve businessmodellen voor klimaatneutrale waterstof in het toekomstige energiesysteem.
De zeven werkpakketten van de R&D-pijler van GroenvermogenNL zijn:
Het kostenefficiënt op grote schaal produceren van koolstofneutrale waterstof is een sleutelelement in de transitie naar een klimaatneutrale economie. Gezien de snelle opkomst en toepassing van zonne- en windenergie is waterelektrolyse een logische route. Dit deel van het programma heeft als doel de (systeem)kosten van waterelektrolyse terug te brengen naar € 2,50 / kg H2 in 2030 en de productie van elektrolysers snel op te voeren.
Tot nu toe zijn het vervoer en de opslag van waterstof beperkt, omdat bijna alle waterstof rechtstreeks wordt gebruikt als energiedrager en grondstof in de industrie. Bij het opschalen van de waterstofproductie voor toepassing in het energiesysteem moet worden onderzocht of en in hoeverre het bestaande intensieve transport- en distributienet voor aardgas op een veilige en aanvaardbare manier kan worden gebruikt voor het transport van waterstof.
Direct gebruik van waterstof De huidige wereldwijde waterstofproductie uit aardgas wordt momenteel voornamelijk gebruikt als grondstof voor industriële processen, bijvoorbeeld in de raffinage van olie en biomassa en in de productie van ammoniak. Het directe gebruik van waterstof kan echter ook aantrekkelijk zijn in energie-intensieve industrieën, voor de decarbonisatie van processen waarvoor hoge temperaturen nodig zijn.
Waterstof en groene elektronen voor koolstofgebaseerde chemie
Onze samenleving is sterk afhankelijk van koolstofgebaseerde materialen, die bijna volledig worden geproduceerd uit fossiele bronnen zoals olie en aardgas. Het gebruik van hernieuwbare waterstof, direct geproduceerd uit groene elektronen of door direct gebruik van groene elektronen, zou veel van onze huidige chemische conversieprocessen duurzamer kunnen maken. Er zijn drie richtingen om dit te bereiken: de grootschalige invoering van groene waterstof, de directe inzet van groene elektronen voor het op hoge temperatuur verwarmen van chemische conversieprocessen en grootschalige elektrochemische reacties.
Stikstof is een van de belangrijkste elementen in levende cellen en in veel natuurlijke verbindingen. Ammoniak (NH3) wordt vaak gebruikt als grondstof voor de synthese van stikstofhoudende (bioactieve) verbindingen voor de productie van kunstmest en duurzame kunststoffen.
De productie en het gebruik van ammoniak en ammoniakderivaten gaat echter gepaard met een hoog energieverbruik en hoge CO2-emissies. Deze programmalijn richt zich op oplossingen voor deze grote uitdaging.
De chemische industrie in Nederland haalt een belangrijk deel van haar omzet uit chemische halffabrikaten en specialties voor uiteenlopende toepassingen, van automotive-onderdelen, verpakkingsmateriaal, verf en coatings, tot farma, voeding en agro. De productie van deze enorme verscheidenheid aan chemische producten is momenteel nog afhankelijk van petrochemicaliën en uit meerdere stappen bestaande chemische transformaties.
Hierbij wordt veel afval gegenereerd en veel energie verbruikt. Het hoofddoel van deze programmalijn is de ontwikkeling van nieuwe chemische transformaties die schoner zijn en minder grondstoffen en energie verbruiken door gebruik te maken van groene waterstof, hernieuwbare energiebronnen en de directe toepassing van groene elektronen.
Een belangrijke vraag is hoe de rol van waterstof in het energiesysteem zich zou kunnen ontwikkelen, rekening houdend met beleidsmaatregelen, technologie, schaalvoordelen en consumenten- en investeringsgedrag, en hoe dit zich verhoudt tot andere duurzaamheidsopties en tot concurrentie en samenwerking met andere landen. Om hier meer inzicht in te krijgen kunnen socio-technische systeemmodellen worden ontwikkeld voor de analyse van de rol van waterstof ten opzichte van het andere energiesysteem en economische activiteiten. Het is daarom van belang deze met elkaar samenhangende aspecten vooraf in alle delen van de waardeketen te analyseren om draagvlak voor technologische ontwikkeling te waarborgen.
