Varigas: een industrieel waterstof/aardgas brandersysteem

De industrie is een van de grootste verbruikers van fossiele brandstoffen en heeft daarmee een flink aandeel in de carbon footprint van Nederland. Een van de mogelijkheden om deze carbon footprint te verkleinen is het aandeel van duurzame gassen in het gasnet te vergroten. Duurzame gassen die bij verbranding weinig tot geen uitstoot van milieuverontreinigende stoffen tot gevolg hebben.

Waterstof (H₂) lijkt in de toekomst een belangrijke rol te kunnen gaan spelen in de nieuwe energiehuishouding. Waterstof verbrandt CO² vrij, maar bij de verbranding met lucht worden wel stikstofoxiden (NOx) gevormd. Het heeft een hoge verbrandingssnelheid en een veel lagere calorische waarde per m³ dan aardgas. Om te kunnen branden moet het net als aardgas in een bepaalde verhouding met lucht gemengd zijn en aangestoken worden. Waterstof wordt beschouwd als zijnde net zo veilig als aardgas. Het kan duurzaam geproduceerd worden uit water met wind of zonne-energie op het moment dat de opgewekte elektriciteit niet nodig is en opgeslagen voor later gebruik.

Een andere mogelijkheid om het verbruik van fossiele brandstoffen te beperken zou het gebruik van elektriciteit kunnen zijn. Het huidige elektriciteitsnetwerk is echter niet geschikt om de hoge vermogens te leveren die voor industriële verwarmingsprocessen nodig zijn en het sterk verzwaren van het netwerk gaat gepaard met hoge kosten. Het gasnet kan met geringe aanpassingen wel geschikt gemaakt worden voor waterstof. Het lijkt dus een uitstekende vervanging of aanvulling van aardgas te zijn. Gezien de afwijkende eigenschappen zullen verbrandingstoestellen hierop wel aangepast moeten worden.

Zantingh participeert op dit moment in het SBIR-Fase 2 project van DNV GL GCS (Gas Consulting & Services, voormalig dochterbedrijf van de Nederlandse Gasunie). Op basis van onderzoek en modelmatige berekeningen is gebleken dat het mogelijk is een brander te maken die zowel waterstof, aardgas als een mengsel van beiden kan verbranden. De brander krijgt een regeling die de brandstof-luchtverhouding aanpast aan de gaskwaliteit, welke vooraf gemeten wordt. De verbranding wordt zo geoptimaliseerd voor elk willekeurig waterstof/aardgas mengsel. Hierdoor is geleidelijke marktintroductie mogelijk en hoeven gebruikers niet in een keer volledig over op waterstof.

Het doel van dit project is bovenstaande brander te ontwikkelen en te komen tot een “Proof of Concept”. De eerste tests met een door Zantingh ter beschikking gestelde gasbrander laten zien dat het vlamgedrag door toevoeging van waterstof aanzienlijk verandert. De tests geven hoopvolle resultaten met betrekking tot de toepasbaarheid.