Energy Innovation Blog #8: H2-Fuel

Every week I present the community with one of the smart energy solutions that I came across during conversations I have with innovators. These solutions may help Amsterdam realise the energy transition in a more effective or efficiënt manner.

For the eigth post in this blog, I will focus on hydrogen. More specifically an innovation that allows hydrogen to be stored and moved safely, without losing energy efficiency. A ground breaking technology that might finally make the great promises of hydrogen a reality. You might want to remember the name: H2fuel (In Dutch).

Hoe werkt de oplossing?

H2fuel is een technologie waarmee waterstof op relatief eenvoudige wijze kan worden opgeslagen. Waterstof is een bekende duurzame energiedrager, maar het is moeilijk om op te slaan of te vervoeren. Om waterstof op te slaan worden doorgaans twee methodes gebruikt. De eerste is om de waterstofgas onder hoge druk (minimaal 350 bar) samen te persen in een tank. Waterstofgas is echter hoog explosief, wat deze methode gevaarlijk maakt. De tweede is om waterstof vloeibaar te maken door deze op extreem lage temperatuur te brengen (ongeveer min 253 graden Celcius). Dit kost echter zoveel energie dat dit niet rendabel is. Beide opties zijn bovendien enorm duur. Een alternatief is om waterstof als poeder op te slaan. Dit wordt gedaan door waterstof op te lossen in soort zout, genaamd natriumboorhydride. Deze techniek is al langer bekend, maar was oninteressant, omdat er zeer beperkt energie uit het poeder te halen was.

Onderscheidend aan H2fuel is het gebruik van ultra puur water, dat een veel hogere energieopbrengst realiseert. Ultra puur water is water zonder ionen, en dat wordt tezamen met waterstof aan natriumboorhydride gebonden. In de verbranding van deze combinatie komt niet alleen energie uit de waterstof vrij, maar ook dezelfde hoeveelheid energie uit het water. Hiermee claimt H2fuel een rendement te realiseren dat 98% is van het theoretisch haalbare. Het restproduct, 'spent fuel' genoemd, is na verbranding opnieuw te gebruiken als natriumboorhydride. Dit proces wordt ook wel het uitpakken en inpakken van waterstof genoemd. Hierbij vormt de natriumboorhydride combinatie met ultra puur water de verpakking en waterstof als het ware het cadeautje.

Hoe draagt het bij aan de energiedoelstellingen van Amsterdam?

Waterstof is interessant, omdat het een ontzettend schone en efficiënte brandstof is. Het geeft twee tot drie keer meer energie dan de meeste andere gangbare brandstoffen. Bij eenzelfde hoeveelheid groengas als waterstof, kun je daarom in principe langer doen met waterstof. Ook haal je meer energie uit waterstof dan uit een accu (Lithium-ion batterij) van hetzelfde volume. Dit maakt dat voertuigen die op waterstof rijden lange tijd de toekomstdroom zijn van de mobiliteit- en logistieksector. Bovendien is de aanwezigheid van lithium voor accu's en batterijen eindig, en dat van waterstof niet.

H2fuel zit op dit moment in om de scheepvaart, het lange afstandsvervoer en de chemische industrie te verduurzamen. Waterstof is voor scheepvaart en het lange afstandsvervoer aantrekkelijk, omdat het een significant grotere actieradius kan bieden dan een accu. De kracht van H2fuel is daarbij dat de bestaande infrastructuur kan worden benut die nu wordt ingezet voor fossiele brandstoffen. Havens vormen bovendien een ideale plek als opwaardeerstation van het spent fuel. Dit komt doordat de aanwezige industrie nabij havens doorgaans waterstof produceert. Met name in chemische processen heeft waterstof veelvuldig een rol. De chemische industrie is samen met de farmaceutische industrie ruimschoots de grootste industriële energieverbruiker. Deze energie komt nu van stoom wat wordt opgewekt met het stoken van aardgas. Dit maakt het interessant voor H2fuel om de chemische industrie te verduurzamen. Echter blijft ook dan de vraag, waar halen we de energie vandaan om waterstof te produceren?
Wat is er nodig om deze oplossing te implementeren?

De strategie om waterstof te produceren zit in het benutten van de zon- en windenergieoverschotten. Hierbij wordt de energie uit zon en wind effectief opgeslagen in waterstof. Dit is echter niet de enige manier om de overschotten te benutten. De overschotten kunnen bijvoorbeeld worden opgeslagen in batterijen en accu's, of worden benut om groen gas of warmte te produceren. Een andere manier is om de vraag van energie anders te verdelen. Bekend is het voorbeeld om wasmachines 's nachts of juist overdag te laten draaien. Een ander voorbeeld is om juist de industrie te laten produceren op momenten dat de energievraag in de rest van het land beperkt is. Amsterdam heeft op dit moment geen masterplan energieoverschot. We weten dus eigenlijk helemaal niet goed wat we in onze stad willen doen met overschotten. Dit geeft een risico voor innovaties als H2fuel. Om deze oplossing te implementeren heeft Amsterdam daarom allereerst een visie energieoverschotten nodig.

Wat vindt de community? Hoe kijken jullie aan tegen de ontwikkelingen van waterstof? Is er voldoende toegevoegde waarde voor de stad, of draagt het slechts bij aan de versnippering van onze energievoorziening door hier meer op in te zetten?

Comments

Topics

Maybe you will also like these updates

AMS Institute, Re-inventing the city (urban innovation) at AMS Institute, posted Apr 16th

Do you want to learn from and network with the best researchers and scientists working to tackle pressing urban challenges?

AMS Institute, is organizing the AMS Scientific Conference from April 23-25 at the Marineterrein, Amsterdam, to address pressing urban challenges. The event is organized in collaboration with the City of Amsterdam.

The conference brings together leading institutions in urban research and innovation, thought leaders, municipalities, researchers, and practitioners to explore innovative solutions for sustainable development in Amsterdam and other global cities.

Keynotes, research workshops, learning tracks, and special sessions will explore the latest papers in the fields of mobility, circularity, energy transition, climate adaptation, urban food systems, digitization, diversity, inclusion, living labs experimentation, and transdisciplinary research.

Attendees can expect to gain valuable insights into cutting-edge research and engage in meaningful discussions with leading experts in their field. You can see the full program and all available sessions here.

This year's theme is 'Blueprints for messy cities? Navigating the interplay of order and messiness'.

The program

Day 1: The good, the bad, and the ugly
Keynotes by Paul Behrens of Leiden University and Elin Andersdotter Fabre of UN-Habitat will be followed by a city panel including climate activist Hannah Prins. The first day concludes with a dinner at the Koepelkerk in Amsterdam: you're welcome to join our three-course meal with a 50 euro ticket.

Day 2️: Amazing discoveries
Keynotes by Carlo Ratti of MIT and Sacha Stolp of the Municipality of Amsterdam discuss innovation and research in cities. Corinne Vigreux, co-founder of TomTom, and Erik Versnel from Rabobank will participate in the city panel.

Day 3️: We are the city
Keynotes by Paul Chatterton of Leeds University and Victor Neequaye Kotey Deputy Director of the Waste Management Department of the Accra Metropolitan Assembly, Ghana. They discuss how we shape the future of our cities together. This will be followed by a city panel including Ria Braaf-Fränkel of WomenMakeTheCity and prof. dr. Aleid Brouwer of the Rijksuniversiteit Groningen.

To buy tickets: You can secure your conference tickets through our website.
Dinner tickets: On April 23 we’re hosting a dinner at the Koepelkerk in Amsterdam. Tickets for this can be added to your conference pass or bought separately.

Rihards Dzelme, Inclusive Cities & AI / Trained Architect and Urbanist , posted Apr 15th

We hebben uiteenlopende en interessante reacties ontvangen van stedenbouwkundigen, architecten en gemeenten. Als u wilt weten wat andere professionals denken, vul dan deze enquête in met uw e-mailadres en wij delen de inzichten met u.

Bedankt! 😀

Follow Playground on LinkedIn

We've received varied and interesting responses from urban developers, architects, and municipalities. If you want to know what other professionals think, please fill out this survey with your email, and we will share the insights with you.

Thank you! 😀

Herman van den Bosch, professor in management development , posted Apr 14th

A previous post made it clear that a 15-minute city ideally consists of a 5-minute walking zone, a 15-minute walking zone, also a 5-minute cycling zone and a the 15-minute cycling zone. These three types of neighbourhoods and districts should be developed in conjunction, with employment accessibility also playing an important role.

In the plans for 15-minute cities in many places around the world, these types of zones intertwine, and often it is not even clear which type of zone is meant. In Paris too, I miss clear choices in this regard.

The city of Melbourne aims to give a local lifestyle a dominant place among all residents. Therefore, everyone should live within at most 10 minutes' walking distance to and from all daily amenities. For this reason, it is referred to as a 20-minute city, whereas in most examples of a 15-minute city, such as Paris, it is only about the round trip. The policy in Melbourne has received strong support from the health sector, which highlights the negative effects of traffic and air pollution.

In Vancouver, there is talk of a 5-minute city. The idea is for neighbourhoods to become more distinct parts of the city. Each neighbourhood should have several locally owned shops as well as public facilities such as parks, schools, community centres, childcare and libraries. High on the agenda is the push for greater diversity of residents and housing types. Especially in inner-city neighbourhoods, this is accompanied by high densities and high-rise buildings. Confronting this idea with reality yields a pattern of about 120 such geographical units (see map above).

Many other cities picked up the idea of the 15-minute city. Among them: Barcelona, London, Milan, Ottawa, Detroit and Portland. The organisation of world cities C40 (now consisting of 96 cities) elevated the idea to the main policy goal in the post-Covid period.

All these cities advocate a reversal of mainstream urbanisation policies. In recent decades, many billions have been invested in building roads with the aim of improving accessibility. This means increasing the distance you can travel in a given time. As a result, facilities were scaled up and concentrated in increasingly distant places. This in turn led to increased congestion that negated improvements in accessibility. The response was further expansion of the road network. This phenomenon is known as the 'mobility trap' or the Marchetti constant.

Instead of increasing accessibility, the 15-minute city aims to expand the number of urban functions you can access within a certain amount of time. This includes employment opportunities. The possibility of working from home has reduced the relevance of the distance between home and workplace. In contrast, the importance of a pleasant living environment has increased. A modified version of the 15-minute city, the 'walkable city' then throws high hopes. That, among other things, is the subject of my next post.