In Zuidwending wordt gewerkt aan de grootschalige opslag van waterstof

Leestijd: 11-14 minuten

In het Groningse Zuidwending heeft Gasunie zes zoutcavernes in bedrijf als gasopslag. Op ongeveer een kilometer diepte bevinden zich kunstmatig aangelegde holtes (cavernes) van ongeveer 300 meter hoog en 70 meter breed. De Eiffeltoren past er grotendeels in. Die cavernes zijn gasdicht. Iedere kubieke meter gas die erin gaat, kan er ook weer uitgehaald worden. Er gaat niets verloren.

De gasopslaginstallatie in Zuidwending is nodig om in de winter voldoende gas te leveren om huizen en kantoren te verwarmen. En als gascentrales moeten bijspringen om te voldoen aan de piekvraag naar elektriciteit, dan hebben ook die snel grote hoeveelheden gas nodig.

In het energiesysteem van de toekomst, dat grotendeels zal leunen op zonne- en windenergie, is natuurlijk ook flexibiliteit en opslag nodig. Een deel van deze behoefte aan flexibiliteit en opslag zal gebeuren in de vorm van elektriciteitsopslag; bijvooorbeeld in batterijen. Maar de behoefte aan flexibiliteit is zó groot, dat er ook andere oplossingen nodig zijn. “Batterijen gaan over een paar megawatturen, niet over gigawatt- en terrawatturen”, legt manager business development waterstofopslag Frits van der Velde van Gasunie uit. 

Flexibiliteit

In Zuidwending ontwikkelt Gasunie vier cavernes en een bovengrondse installatie voor de opslag van waterstof: het Hystock-project. “Een enkele caverne gevuld met waterstof heeft een opslagcapaciteit van 240 gigawattuur”, aldus Van der Velde. “Dan heb je het in totaal dus over ongeveer 1 terawattuur aan flexibiliteit.”  

Net zoals de opslag van aardgas nodig is voor voorspelbare en betrouwbare  levering aan de industrie, huishoudens en snelle levering aan elektriciteitscentrales, geldt in de toekomst ook dat waterstof nodig is voor meerdere toepassingen. Waterstof kan gebruikt worden om in gascentrales elektriciteit op te wekken als het niet hard genoeg waait of de zon niet schijnt. Maar waterstof is ook nodig als grondstof voor de industrie en de chemie. “Vraag en aanbod in de energieketen moeten voortdurend gebalanceerd worden”, legt Van der Velde uit. “Als je de vollasturen van zon en wind optelt, heb je straks ongeveer driekwart van de tijd voldoende aanbod. Dat is geweldig, maar dat betekent ook dat je altijd op afroep regelbaar vermogen nodig hebt om elektriciteit op te wekken.”

Volgens scenario’s die in opdracht van het Ministerie van Economische Zaken & Klimaat zijn gemaakt, is in 2050 in een gemiddeld weerjaar 14 tot 29 terawattuur aan flexibiliteit voor het energiesysteem nodig. Het opslagvolume van 14 tot 29 terawattuur komt neer op een equivalent van 60 tot 120 waterstofcavernes of twee grote gasvelden gevuld met waterstof, staat in het document Het energiesysteem van de toekomst: de II3050-scenario’s. Dat is 20 tot 60 keer meer dan er tegen die tijd aan elektriciteit in batterijen kan worden opgeslagen.

Dat grootschalige opslag nodig is, staat volgens Van der Velde vast. “De Duitse staalindustrie is nu de grote drijvende kracht. Die vragen base load. Staalfabrieken draaien volcontinu, die hebben een grote en constante aanvoer van waterstof nodig. Dat kunnen waterstoffabrieken niet zomaar leveren. Daarnaast zal opslag vooral een rol gaan spelen bij het balanceren van het totale energiesysteem.” 

Pekelwater?

Werk aan de winkel dus voor Van der Velde en zijn collega’s bij Gasunie. “In Zuidwending staat al één caverne klaar voor de opslag van waterstof”, vertelt hij. “Maar die caverne staat nog vol met pekelwater.”

Dat vraagt om uitleg. Zoutcavernes ontstaan namelijk niet spontaan. In de Nederlandse bodem zit een zoutlaag, waaruit al meer dan honderd jaar zout wordt gewonnen. Net als olie is zout een grondstof voor de chemische industrie. Het zout wordt gewonnen door een put te boren tot in de zoutlaag. Daarna wordt water in de put gepompt. Het zout rondom de put lost op in het water. Dat pekelwater gaat vervolgens naar de verwerkingsfabriek. Daar wordt het zout uit het water gehaald, dat ten slotte wordt teruggepompt naar de put. Door de manier van pompen te variëren wordt een zoutholte, een zoutcaverne, gevormd. Omdat de zoutlaag ondoorlaatbaar is, zijn zoutcavernes geschikt voor de opslag van gassen. In Zuidwending staat een zoutcaverne klaar die speciaal gemaakt is voor opslag van waterstof. Die zoutcaverne is nu nog gevuld met pekelwater.

Dat pekelwater wordt er straks uitgeperst door onder hoge druk waterstof in de caverne te injecteren. “Wij ontwikkelen nu een installatie met een aantal grote compressoren", aldus Van der Velde. “Als de installatie klaar is, hebben we  waterstof nodig om het pekelwater eruit te persen.”

Een opslagcaverne bevat altijd kussengas en werkgas. Kussengas is de minimale hoeveelheid waterstof die in de caverne moet zitten om de hele installatie te laten werken. Daarna kan er werkgas in worden gepompt en dat werkgas kan er ook weer worden uitgehaald als de markt daar om vraagt. 

200 bar

De caverne zal aanvankelijk gevuld worden met waterstof onder een toenemende druk tot uiteindelijk zelfs 200 bar. “Dat is nodig om al het pekelwater uit de caverne te krijgen.” Daarna zal de druk in het de caverne  volgens Van der Velde variëren tussen de 50 en 200 bar.

De installatie wordt volgens de Gasunie-manager een ‘fast-cycle opslag’. “Om de markt snel te kunnen bedienen moeten we ook snel kunnen opereren. Partijen die bijvoorbeeld straks op uurbasis willen inspelen op de markt kunnen straks bij ons terecht.” De caverne in Zuidwending kan binnen een kwartier overschakelen van waterstof injecteren naar waterstof ‘uitzenden’, zoals Van der Velde dat noemt.

Maar zover is het nog lang niet. “Alle technische studies zijn afgerond. We hebben niet alleen de installatie ontworpen, maar ook de invloed van de werkzaamheden op de omgeving in kaart gebracht”, zegt Van der Velde. “Wat we nu nog nodig hebben zijn de vergunningen. Dat is een uitdaging, want werken onder de grond ligt natuurlijk gevoelig in Groningen. Iedereen is extra zorgvuldig, wij ook, want het moet aantoonbaar veilig zijn.”

Tijdrovende zaak

Toezichthouder SodM (Staatstoezicht op de Mijnen) houdt toezicht op alle activeiten in Nederland die onder de Mijnbouwwet vallen, dus ook het Hystock project. SodM adviseert het ministerie van EZK dat de uiteindelijke vergunning moet verlenen. De Mijnbouwwet is duidelijk, en hoewel ondergrondse waterstofopslag heel erg lijkt op ondergrondse aardgasopslag, is het niet helemaal gelijk. Bovendien is er nog niet eerder waterstof ondergronds opgeslagen in Nederland. Dat vraagt om nieuwe normen en regels die er nog niet altijd zijn. “Dat maakt het vergunningstraject een tijdrovende zaak”, aldus Van der Velde.

Bovendien kijkt  Gasunie in de vergunningaanvraag niet alleen naar de periode waarin opslagactiviteiten worden uitgevoerd, maar ook naar de periode daarna. “Want wat doen we als we na bijvoorbeeld 50 jaar de installatie willen sluiten?” De ondergrondse caverne blijft dan bestaan. Hoe waarborg je dan dat dit geen nadelige effecten heeft op de omgeving? Dat zul je nu al moeten aantonen.”

Naast alle technische vragen rond de veiligheid, is er ook draagvlak nodig onder de bevolking. “Het nieuwe mijnbouwbeleid van de overheid is helder: geen draagvlak, geen vergunning”, weet Van der Velde. Al met al hoopt Gasunie begin 2026 alle benodigde vergunningen te hebben.

De eerste waterstofcaverne van Hystock kan dan in 2029 operationeel zijn. Er zijn onder de vlag van Hystock vier cavernes voorzien, waarvan de laatste in 2034 in bedrijf moet worden genomen. “Wij zijn in totaal tien jaar bezig voordat de eerste caverne in gebruik kan worden genomen. De ontwikkeling van opslag is de daarmee een van de langzaamste schakels in de waterstofketen.” 

Opslag in gasvelden

De kortcyclische opslag in cavernes is maar één opslagsoort die de energiemarkt van de toekomst nodig heeft. Volgens Van der Velde is er ook seizoensopslag nodig. Daar komt die totale opslagbehoefte van 14-29 terawattuur vandaan. Uit geopolitieke overwegingen zou je er voor kunnen kiezen om ook nog strategische voorraden aan te leggen, net zoals er sinds de oliecrisis in de jaren ‘70 grote olievoorraden worden aangehouden. “Wil je je daar ook voor indekken, dan verdubbelt de behoefte aan opslag mogelijk nog een keer.”

Cavernes hebben waarschijnlijk te weinig capaciteit om de totale opslagbehoefte in te vullen, want de 14 tot 29 terawattuur aan flexibiliteitsbehoefte invullen met enkel cavernes lijkt niet realistisch. Van der Velde: “Er zijn daarom meerdere alternatieven nodig. In de Nederlandse ondergrond zou je in theorie meer dan 200 cavernes kunnen maken, maar vanwege de ruimtelijke inpassing is 60 waarschijnlijk het maximum.” Het is de vraag of die er allemaal op tijd komen. “De ontwikkeling van cavernes is gerelateerd aan de capaciteit van de zoutverwerkingsindustrie en je kunt niet meer dan één of twee cavernes per jaar ontwikkelen. Veel meer zout krijg je niet verwerkt.”

Op termijn biedt opslag in lege gasvelden uitkomst. Gasunie is actief betrokken bij het onderzoek naar deze optie samen met verschillende partijen waaronder Energiebeheer Nederland (EBN). De opslagcapaciteit van een gasveld is aanzienlijk groter dan een caverne. “Met EBN kijken we naar het mogelijke gebruik van kleine gasvelden, die een capaciteit van 8 terawattuur hebben”, aldus Van der Velde. Een gasveld is dus al snel 25 keer groter dan een caverne. 

Commercieel en technisch gereed

De waterstofmarkt moet zich wel eerst ontwikkelen, anders is de business case niet rond te rekenen. “Technisch denken we dat het kan, maar omdat deze gasvelden zo groot zijn, vergt het enorme hoeveelheden kussengas. Met de huidige vooruitzichten van de kostprijs van waterstof praat je meteen over miljarden.” Bovendien, zo vertelt Van der Velde, wordt in lege gasvelden het waterstof opgeslagen in de poriën van het gesteente, waardoor het technisch uitdagender is om alle waterstof die je er in stopt er ook weer uit te halen.”

Opslag in cavernes wordt daarom eerst opgepakt. Commercieel en technisch is Gasunie er klaar voor. Maar vanwege de onzekerheden rond de vergunningverlening moet de overheid helpen om de risico’s af te dekken van vroegtijdig investeren. Dat kan volgens Van der Velde in de vorm van subsidies of garanties.

Compressoren, groene waterstof, pekelwater, vergunningen, draagvlak, miljarden; grote projecten in de energietransitie hebben heel wat voeten in aarde. “Maar er zijn gelukkig veel partijen die allemaal langjarig een stukje van de toekomstige opslagcapaciteit willen hebben”, zegt Van der Velde. “De klanten staan klaar.”