Energie-infrastructuur en -transport

De energietransitie vraagt om grote veranderingen in hoe we met energie omgaan. Elektriciteitsnetwerken lopen tegen hun grenzen aan, we willen minder afhankelijk zijn van energie-import en tegelijkertijd moet de uitstoot van broeikasgassen fors omlaag. Goede energie-infrastructuur en -transport zijn hiervoor cruciaal. Samen met onze partners werken wij aan een infrastructuur die CO2 en waterstof veilig, efficiënt en duurzaam over land en zee transporteert.

Waarom investeren in energie-infrastructuur?

Momenteel zijn er al regelmatig problemen rondom onze huidige energie-infrastructuur. We zien bijvoorbeeld dat te veel vraag of aanbod voor stroom zorgt voor netcongestie. Of dat er de wil is om CO2 af te vangen en op te slaan, maar de kosten van transport te hoog zijn.

In de toekomst zullen dit soort problemen alleen maar vaker voorkomen. Daarom is het belangrijk dat we nu al investeren in energie-infrastructuur en transport, en niet als het eigenlijk al te laat is.

Veilige, efficiënte en betaalbare energie-infrastructuur kan bijdragen aan minder CO2-uitstoot, minder afhankelijkheid van import en een snellere energietransitie. Waarbij we slim gebruik kunnen maken van bestaande infrastructuur.:

• Verlagen CO2 uitstoot : Om de klimaatdoelstellingen te halen, moet onze CO2-uitstoot omlaag. Hiervoor is een transitie nodig van fossiele naar duurzame energiebronnen. Een efficiënte energie-infrastructuur is cruciaal om deze transitie mogelijk te maken en te versnellen. Zonder goede transportnetwerken kunnen we duurzame energie niet van productielocaties (zoals windparken op zee) naar gebruikers (zoals industrieclusters of woonwijken) brengen. Bovendien stelt de juiste infrastructuur ons in staat om energie op te slaan wanneer er meer wordt geproduceerd dan nodig is, zodat het later gebruikt kan worden. Dit verkleint onze afhankelijkheid van fossiele energiebronnen.

• Minder afhankelijk van import: Met de huidige geopolitieke spanningen wordt eigen energieproductie steeds belangrijker. Nederland is momenteel sterk afhankelijk van geïmporteerde fossiele brandstoffen, wat ons kwetsbaar maakt bij internationale conflicten en prijsschommelingen. Door duurzame, lokaal geproduceerde energie – zoals offshore windenergie – goed te kunnen transporteren en opslaan, worden we minder afhankelijk van import uit andere landen.

• Versnellen energietransitie: Een goede energie-infrastructuur versnelt de energietransitie, want zonder geschikte transportmogelijkheden investeren bedrijven minder snel in duurzame energie. Met betrouwbare infrastructuur creëren we zekerheid en stimuleren we investeringen in duurzame energie, wat vervolgens weer kan leiden tot meer vraag naar transportcapaciteit en innovatieve oplossingen.

• Hergebruik van bestaande infrastructuur: Nederland beschikt over een uitgebreid netwerk voor aardgas, dat steeds minder gebruikt wordt. Door dit soort bestaande infrastructuur slim te hergebruiken voor nieuwe energiedragers – bijvoorbeeld door aardgaspijpleidingen geschikt te maken voor waterstof of CO2-transport – besparen we kosten, verminderen we de milieu-impact en versnellen we de transitie. Met technisch onderzoek naar materiaalgeschiktheid, nodige aanpassingen en veiligheidsvereisten zorgen we dat deze infrastructuur op een veilige manier een tweede leven krijgt.

Wat we doen

De overgang naar een duurzaam energiesysteem vraagt om meer dan alleen nieuwe energiebronnen. Het vraagt om slimme samenwerking tussen technologieën en infrastructuren.

TNO werkt aan integrale oplossingen voor systeemintegratie, CO₂-transport en waterstofinfrastructuur. Van het combineren van elektronen en moleculen tot het veilig opslaan en vervoeren van CO₂ en waterstof: we brengen wetenschap en praktijk samen om het energiesysteem van de toekomst betrouwbaar, flexibel en efficiënt te maken.

• Systeemintegratie: elektronen en moleculen slim combineren: Systeemintegratie betreft het verbinden van verschillende energiedragers in één samenhangend systeem. Bij TNO onderzoeken we hoe elektronen (elektriciteit) en moleculen (zoals waterstof en groen gas) optimaal kunnen samenwerken. We werken aan methoden om de voordelen van beide energiedragers te combineren. Het elektrische systeem is efficiënt voor directe energielevering via kabels, terwijl moleculaire systemen zoals waterstof geschikt zijn voor energieopslag.Een praktijkvoorbeeld: windenergie kan worden omgezet in waterstof via elektrolyse wanneer er een overschot aan elektriciteit is. Deze waterstof kan worden opgeslagen en later weer omgezet naar elektriciteit, bijvoorbeeld wanneer de vraag naar elektriciteit hoog is. Met systeemintegratie, werken we aan een energiesysteem dat flexibeler, betrouwbaarder en kostenefficiënter is dan wanneer deze systemen afzonderlijk zouden opereren.

• CO2 infrastructuur en - transport: CO2-afvang en -opslag (CCS) is essentieel in de strijd tegen klimaatverandering, vooral tijdens de overgangsperiode waarin we nog fossiele brandstoffen gebruiken. CO2 kan zowel direct bij de emissiebron als uit de atmosfeer worden afgevangen, en kan zo zowel de uitstoot als het gehalte in de lucht verlagen. Het transport van CO2 van afvang naar opslag brengt echter uitdagingen met zich mee. CO2 gedraagt zich anders dan andere gassen en bestaande infrastructuur kan niet één op één gebruikt voor CO2 worden ingezet. Drukveranderingen en temperatuurschommelingen kunnen voor onverwachte faseovergangen zorgen en verontreinigingen in CO2-stromen kunnen leiden tot corrossie van de infrastructuur. TNO heeft geavanceerde flow assurance modellen ontwikkeld waarmee we kunnen voorspellen hoe CO2 zich gedraagt onder verschillende omstandigheden, zodat we kunnen bepalen binnen welke temperatuur- en drukwaarden het transport veilig blijft. Onze unieke testinfrastructuur de Colorado Flow Loop vormt een waardevolle tussenstap tussen theoretisch onderzoek en volledige implementatie, waarmee we we het gedrag van CO2 simuleren en meten onder verschillende condities. Daarnaast voeren we pulsatie- en vibratiemetingen uit bij bestaande apparatuur, om te bepalen hoe compressoren, kleppen en andere componenten optimaal kunnen functioneren wanneer ze worden ingezet voor CO2-transportinfrastructuur. Lees meer over ons werk op het gebied van CO2-infrastructuur en transport.

• Waterstof-infrastructuur en transport: Waterstof kan een sleutelrol spelen bij het balanceren van ons energiesysteem door overschotten aan duurzame elektriciteit op te slaan, en biedt industrieën een alternatief voor fossiele brandstoffen. Om deze potentie te benutten, is een robuust systeem van productie, transport en opslag nodig. We werken in diverse projecten aan de ontwikkeling van een landelijk netwerk van pijpleidingen voor waterstofdistributie tussen industrieclusters. Waar mogelijk maken we hierbij gebruik van bestaande gasinfrastructuur, wat kosten bespaart en de uitrol versnelt. Ook op de Noordzee onderzoeken we mogelijkheden om oude gaspijpleidingen om te bouwen voor waterstoftransport en werken we aan nieuwe concepten voor offshore waterstofproductie. Om te bepalen of (bestaande) infrastructuur geschikt is voor waterstoftransport, testen we in onze faciliteiten materialen en componenten onder hoge druk. Ook ontwikkelen we modellen waarmee we het gedrag van waterstof in pijpleidingen kunnen simuleren en beter begrijpen. Aan de hand van deze modellen adviseren we over de aanpassingen die nodig zijn aan infrastructuurcomponenten om een veilig en efficiënt transport te garanderen.

Onze projecten

Als onafhankelijke kennispartner werkt TNO aan diverse projecten op het gebied van energie-infrastructuur en -transport. Hierin brengen we vaak verschillende stakeholders samen - van netbeheerders en industriële partners tot overheden - om gezamenlijk de uitdagingen van nieuwe energiedragers zoals waterstof en CO₂ aan te pakken.

Veel van onze projecten zijn publiek-private samenwerkingen, waarin we door onze kennis en ervaring met diverse vak- en onderzoeksgebieden kunnen fungeren als orchestrator en verbinder.

- PosHYdon Project
- North Sea Energy Program
- HyDelta
- OESTER
- Hy3+
- HEROW
- Porthos
- Aramis
- Colorado Flow Loop

Samenwerken met TNO

Op het gebied van CO2-transport en -infrastructuur werken we samen met zowel nationale als internationale partners. Onze projecten kennen meerdere samenwerkingsvormen:

Eén-op-één samenwerkingen, bijvoorbeeld bij organisatiespecifieke vraagstukken of wanneer informatie liever niet gedeeld wordt met andere partijen.Joint Industry Projects (JIP’s), waarin we bij gedeelde uitdagingen in de sector gelijkgestemde partners samenbrengen. JIP’s zorgen voor meer kennisuitwisseling en expertise, een grotere onderzoeksscope, vaak een snellere voortgang en lagere kosten.Europese onderzoeksprojecten, waarin we in Europese onderzoeksconsortia met soms tientallen partners samenwerken aan bredere innovaties in de CO2-transportketen, vaak (deels) gefinancierd door de Europese Unie.