The Power to Flex project aims to promote the development of storage possibilities from sustainable energy sources. Hydrogen is opted to be a feasible energy carrier, which can also be stored for prolonged times without further losses and can be transformed into electricity and heat when needed. Producing hydrogen from electrolysis processes has a low CO2 footprint, however the efficiency at both the system, stack and cell level still increases due to further research and development.Electrolysis is conventionally performed with direct current, of which the energy is usually supplied from the grid. Rectifiers are necessary to provide the energy source for electrolysis, which unfortunately waste some of the efficiency, albeit becoming more efficient. Although it is known that distortions, harmonics and ripple, in the current supply can cause decreased performance of the electrolysis, a fundamental understanding is often not provided in published research. Controlled modulation of the electrolysis process can however form a possibility to enhance the performance of electrolysis
The aim of this applied research is to design a sustainable industrial scale enzyme based flax retting process. A systematic approach has been adopted. The screening and selection of enzymes for flax retting has been carried out. Alkaline pectinase has been identified as the most appropriate enzyme for the flax retting purpose. Optimisation of process parameters has been carried out using alkaline pectinase, non-ionic surfactants and chelating agents in terms of concentration of enzyme and other auxiliaries, time, temperature, liquid to solid ratio etc. Scale up experiments were performed. The BOD, COD and NKjeldahl of the process waste water have been evaluated. At the end, an eeconomical evaluation of the successful flax retting process has been performed. Paper for the 14th Autex World Textile Conference, May 26th-28th 2014, Bursa, Turkey.
MULTIFILE
Wind and solar power generation will continue to grow in the energy supply of the future, but its inherent variability (intermittency) requires appropriate energy systems for storing and using power. Storage of possibly temporary excess of power as methane from hydrogen gas and carbon dioxide is a promising option. With electrolysis hydrogen gas can be generated from (renewable) power. The combination of such hydrogen with carbon dioxide results in the energy carrier methane that can be handled well and may may serve as carbon feedstock of the future. Biogas from biomass delivers both methane and carbon dioxide. Anaerobic microorganisms can make additional methane from hydrogen and carbon dioxide in a biomethanation process that compares favourably with its chemical counterpart. Biomethanation for renewable power storage and use makes appropriate use of the existing infrastructure and knowledge base for natural gas. Addition of hydrogen to a dedicated biogas reactor after fermentation optimizes the biomethanation conditions and gives maximum flexibility. The low water solubility of hydrogen gas limits the methane production rate. The use of hollow fibers, nano-bubbles or better-tailored methane-forming microorganisms may overcome this bottleneck. Analyses of patent applications on biomethanation suggest a lot of freedom to operate. Assessment of biomethanation for economic feasibility and environmental value is extremely challenging and will require future data and experiences. Currently biomethanation is not yet economically feasible, but this may be different in the energy systems of the near future.
Climate change is one of the most critical global challenges nowadays. Increasing atmospheric CO2 concentration brought by anthropogenic emissions has been recognized as the primary driver of global warming. Therefore, currently, there is a strong demand within the chemical and chemical technology industry for systems that can covert, capture and reuse/recover CO2. Few examples can be seen in the literature: Hamelers et al (2013) presented systems that can use CO2 aqueous solutions to produce energy using electrochemical cells with porous electrodes; Legrand et al (2018) has proven that CDI can be used to capture CO2 without solvents; Shu et al (2020) have used electrochemical systems to desorb (recover) CO2 from an alkaline absorbent with low energy demand. Even though many efforts have been done, there is still demand for efficient and market-ready systems, especially related to solvent-free CO2 capturing systems. This project intends to assess a relatively efficient technology, with low-energy costs which can change the CO2 capturing market. This technology is called whorlpipe. The whorlpipe, developed by Viktor Schauberger, has shown already promising results in reducing the energy and CO2 emissions for water pumping. Recently, studies conducted by Wetsus and NHL Stenden (under submission), in combination with different companies (also members in this proposal) have shown that vortices like systems, like the Schauberger funnel, and thus “whorlpipe”, can be fluid dynamically represented using Taylor-Couette flows. This means that such systems have a strong tendency to form vortices like fluid-patterns close to their air-water interface. Such flow system drastically increase advection. Combined with their higher area to volume ratio, which increases diffusion, these systems can greatly enhance gas capturing (in liquids), and are, thus, a unique opportunity for CO2 uptake from the air, i.e. competing with systems like conventional scrubbers or bubble-based aeration.
Als gevolg van de energietransitie wordt het steeds moeilijker om energieaanbod en -vraag op elkaar af te stemmen en ontstaan problemen op het elektriciteitsnet. Energieopslag biedt een oplossing: duurzame energie wordt opgeslagen op momenten dat er aanbod en weinig energievraag is en beschikbaar gesteld wanneer er weinig aanbod en veel vraag is. Lokale opslag biedt een kans om lokale uitval van het elektriciteitsnet te voorkomen en geeft meerwaarde aan duurzame energie. Opslag in waterstof is uitermate geschikt voor zowel toepassingen op MW-schaal (windparken), voor seizoensopslag en voor toepassingen waar distributie relevant is. De wens van bedrijventerreinen om te verduurzamen biedt een kans om gericht aan oplossingen voor lokale energieopslag in waterstof en bijbehorende toepassingen te werken. In dit project werkt de HAN samen met MKB-bedrijven, Saxion, TU Delft, lokale overheden en een aantal overige partners aan het ontwikkelen en optimaliseren van een energieopslagsysteem gebaseerd op waterstof en bijbehorende waterstoftoepassingen op en voor bedrijventerrein IPKW in Arnhem. Beschikbare windenergie van in aanbouw zijnde turbines langs de Rijn bij IPKW vormen de aanleiding voor het ontwerpen, modelleren, construeren en testen van een (geschaald) energieopslagsysteem gebaseerd op de productie, en opslag van waterstof. Specifieke toepassingen op het industriepark worden geïnventariseerd, en waar mogelijk gerealiseerd en gemonitord, voor met name lokaal bedrijfstransport en elektriciteitslevering. Scenario’s voor ontwikkeling en toepassing van de technologie ontwikkeld en haalbaarheidsstudies uitgevoerd. Kennis en expertise worden ontwikkeld om het proces van optimale implementatie van waterstof voor energieopslag in een energieketen met specifieke toepassingen op een bedrijventerrein te ondersteunen. Met dit project bouwen wij voort op de vele eerdere waterstofprojecten die bij de HAN zijn uitgevoerd en maken we gebruik van ons recent gerealiseerde shared facility HAN Waterstoflab op IPKW.
Belangrijke uitdagingen binnen de energietransitie zijn de beschikbaarheid van waterstof uit duurzame energiebronnen als alternatief voor fossiele brandstoffen en het voorkomen van congestie op het elektriciteitsnet door toenemende vraag naar en aanbod van elektriciteit. Decentrale productie, opslag en toepassing van waterstof biedt voor beide uitdagingen een oplossing, maar om dit te realiseren zijn innovaties en kennisontwikkeling nodig. In dit RAAK MKB project willen bedrijven en kennisinstellingen als partners van het groeiende netwerk rondom waterstof innovatiecentrum H2Hub Twente, expertise ontwikkelen voor realisatie van decentrale elektrolyse systemen. De betrokken bedrijven zijn zich aan het ontwikkelen om systeemoplossingen voor de markt van decentrale elektrolyse aan te kunnen bieden, maar hebben nog stappen te maken in de benodigde expertise hiervoor. De kloof die de bedrijven in dit project willen overbruggen: van theoretisch inzicht en expertise op deelaspecten naar expertise om goed werkende systemen te kunnen realiseren en begrip krijgen van mogelijkheden voor verbeteringen en innovaties. Om die reden wordt het project vorm gegeven rondom de ontwikkeling en bouw van een prototype elektrolyse systeem dat wordt geïntegreerd met de duurzame energievoorziening van H2Hub Twente. De ontwikkeling van elektrolyse systemen (maar ook toepassingen van waterstof) vraagt om expertise op alle opleidingsniveaus die nog weinig beschikbaar is. Door de energietransitie neemt de vraag naar deze expertise sterk toe. De kennisinstellingen zijn partner binnen de SPRONG “decentrale waterstof” en zij willen met dit project via praktijkgericht onderzoek expertise binnen de betrokken onderzoekgroepen verder opbouwen. Belangrijk hierin is het leerproces structuur en borging te geven waardoor dit kan doorwerken binnen het onderwijs richting studenten en bedrijfsmedewerkers. De resultaten van dit project worden gedeeld met het netwerk maar ook via bijeenkomsten van de topsector energie en lectorenplatform LEVE. De impact van dit project: expertiseopbouw voor realisatie van decentrale waterstofsystemen als stimulans voor regionale bedrijfsontwikkeling én energietransitie!
