Het maken van de berekeningen is complex. De druk van het waterstofgas in de transportleidingen en de woningen is bijvoorbeeld van grote invloed op het benodigd vermogen van de hydrolyzer. De bouwer van de site is geen deskundige. Om deze redenen is deze tweede (tijdelijke) pagina gebouwd voor de berekeningen.
Deze pagina is dus under construction maar moet uiteindelijk overzichtelijk worden en correcte data bevatten zodat hij kan worden samengevoegd met de eerste.
Hier kunt u bijdragen leveren via de discussie. Dit kan anoniem. Bijvoorbeeld door eerst een email account aan te maken op www.protonmail.com.
Bij voorbaat dank!!
ONDEr CONStRUCTIE
Vermogen
Nu we weten wat het huidige energieverbruik van de dorpen is, kunnen we een optelsom maken. We kunnen berekenen hoeveel waterstof we naar onze ketels moeten voeren en hoeveel elektriciteit de brandstofcellen moeten leveren. Vervolgens kunnen we:
- de capaciteit van de benodigde brandstofcellen berekenen;
- de capaciteit van de installatie voor productie en opslag van de waterstof berekenen;
- dit vertalen naar zonnepanelen of windmolens.
Eerst kijken we naar de hoeveelheid elektriciteit die we nodig hebben. Vervolgens kijken we naar gas.
Maar we starten te kijken we naar de verliezen die optreden tijdens de productie van vloeibare waterstof en tijdens de omzetting van vloeibare waterstof naar gas en elektriciteit.
Verliezen in de keten
VERLIEZEN BIJ DE PRODUCTIE VAN WATERSTOFGAS
Een moderne elektrolyse-installatie heeft een efficiëntie van ca 80%.
Elektrolyse met een efficiëntie van 100% verbruikt 39 kWh voor de productie van 1 kg waterstof.
Dus voor de productie van 1 kg waterstof is ca. 48,75 kWh nodig.
VERLIEZEN BIJ DE OPSLAG VAN WATERSTOFGAS
Onder ideale omstandigheden zal het geproduceerde waterstofgas direct op de juiste druk gebracht en naar de woningen kunnen worden getransporteerd. Echter, de productie varieert met de hoeveelheid beschikbare zon en wind. Het gas wordt dus opgeslagen (gebufferd) en kan (net als water in een stuwmeer) gedoceerd worden benut op de momenten en in de hoeveelheden die gewenst zijn.
Waterstofgas zal niet worden opgeslagen in grote gashouders zoals het stadsgas van weleer. Gebruik makend van duurzame energie zal het worden gecomprimeerd of afgekoeld en in vloeibare vorm worden opgeslagen in grote thermosflessen.
Zowel voor het comprimeren als voor het afkoelen van het geproduceerde waterstofgas is energie nodig.
Bij onze berekening gaan wij er vanuit dat deze energie wordt teruggewonnen op het moment dat het gas geschikt wordt gemaakt voor transport naar de woningen. Verliezen voor de opslag van waterstof nemen we dus niet mee in onze berekening.
VERLIEZEN BIJ DE OMZETTING IN ELEKTRICITEIT (in brandstofcellen)
Uiteraard zal een zeer groot deel van de opgewekte zon- of wind-energie direct kunnen worden benut in onze woningen, maar voor onze berekeningen gaan we er vanuit dat de opgewekte energie geheel wordt gebruikt ten behoeve van de productie van waterstof. De waterstof kan in een brandstofcel (in combinatie met zuurstof uit de omgeving) weer worden omgezet in elektriciteit (en water).
De efficiëntie van moderne brandstofcellen is circa 60%.
Om 3.700.000 kWh elektriciteit per jaar op te wekken moet het totaal vermogen van de brandstofcellen dus gelijk zijn aan 1 : 0,6 x 3.700.000 kWh per jaar = 6.166.000 kWh per jaar = 703,8 kW.
Wanneer we de productie van vloeibaar waterstof meenemen in de berekening moeten we nog eens vermenigvuldigen met 0,8 / 1. Dan komen we uit op
Dit komt overeen met een gemiddeld vermogen van ongeveer 760 Watt per woning (24 uur per dag, 365 dagen per jaar).
ELEKTRICITEIT (verbruik)
Ellecom + De Steeg
925 woningen: 3.700.000 kWh
Grote objecten: nog in te vullen
Op dit moment is het elektriciteitsverbruik van de woningen in Ellecom en De Steeg tezamen zo’n 3.700.000 kWh. Een windmolen of zonnepark met een vermogen van 3.700 kW* (3,7 mW) zou deze hoeveelheid energie (mits “draaiend” op vol vermogen) dus in 1.000 uur kunnen produceren. (*exclusief grote objecten)
Wanneer we duurzaam opgewekte elektriciteit gaan gebruiken om waterstof te produceren voor onze elektriciteitsvoorziening, moet de netto opbrengst van de brandstofcellen (die de vloeibaar gemaakte waterstof weer omzetten in stroom en water) dus minimaal 3.700.000 kWh zijn. We kunnen de elektriciteit in onze eigen woning produceren (met een eigen brandstofcel en waterstof uit onze gasleiding) óf we produceren de elektriciteit centraal.
Omdat de elektrische energie (bijvoorbeeld uit wind en zon) eerst moet worden omgezet en opgeslagen in de vorm van vloeibare waterstof (dat als een soort stuwmeer fungeert) moeten we rekening houden met een verlies. Daarover leest u hieronder meer.
GAS (verbruik)
Ellecom + De Steeg
925 woningen: 1.618.750 m2 aardgas = 4.856.250 m2 waterstofgas
Grote objecten: nog in te vullen.
De energie-dichtheid van waterstofgas is anders dan van aardgas. Om dezelfde hoeveelheid warmte op te wekken hebben we drie maal zoveel gas nodig. Bron: Gawalo.nl.
Wanneer we duurzaam opgewekte elektriciteit gaan gebruiken om waterstof te produceren voor onze verwarming, moet de netto opbrengst van de installatie (dus: wat er naar onze ketels gaat) dus 4.856.250 m2 zijn.
TOTAAL WATERSTOFGAS EN ELEKTRA (verbruik)
Voor elektriciteitsvoorziening hebben we nodig: 3.700.000 kWh.
Voor onze gasvoorziening (verwarming en warm water) hebben we nodig: 4.856.250 m2 waterstof.
PRODUCTIE WATERSTOF
Voor de productie van waterstof zijn diverse technieken en grondstoffen beschikbaar.
- Zo kan bijvoorbeeld biogas gebruikt worden, dat doorgaans bestaat uit het onbruikbare kooldioxide (CO2) en het nuttige bestanddeel methaan (CH4).
- Een andere methode is om water (H2O) te splitsen in waterstof en zuurstof.
Bij onze berekening gaan we uit van de productie van waterstof uit water. Dat is in onze gemeente immers ruim voorhanden. De productie van waterstof kost circa 55kWh per kilogram.
WATERSTOFGAS BENODIGD VOOR VERWARMING (geproduceerd)
Voor de verwarming van 925 huizen in De Steeg en Ellecom hebben we 4.856.250 m2 waterstofgas per jaar nodig. (DRUK/MOL)
WATERSTOFGAS BENODIGD VOOR ELEKTRICITEITSVOORZIENING (geproduceerd)
Voor de productie van onze elektriciteit hebben we
De productie van waterstof geeft veel verliezen. Is het dan niet verstandiger om tijdens een stroomoverschot rechtstreeks (met een elektrisch kacheltje dus) te verwarmen ? Jullie hebben het alleen over elektrolyse verlies (wat meer is dan het door u genoemde 20 %, stel 30 %). Maar als je waterstof verbrandt ontstaat er ook waterdamp. Waterdamp bevat nog condensatiewarmte. Met een hr-ketel kan je dat (voor een klein gedeelte) terugwinnen. Je hebt bij verbranding van waterstof (en dan nog wel meer dan bij methaan) dus ook nog een verlies aan condensatiewarmte. Bij waterstof is dat 18 %. Door elektriciteit om te zetten in waterstof houdt je dus over 70 x 82 = 57 %.