China: koploper in waterstofproductie door conversie? 

Als mensen over de waterstofeconomie praten, denkt iedereen meteen aan groene waterstof uit elektrolyse. Maar als je je verdiept in de werkelijke volumes en operationele capaciteiten in het land, verandert het beeld dramatisch. Het grootste deel van de waterstof is vandaag de dag nog steeds aanwezigconversie van koolwaterstoffen, en hier is China niet alleen een speler, maar een heel ecosysteem, waar de schaal en snelheid van de implementatie van technologie soms de theoretische berekeningen overtreffen. Er is veel ophef over nieuwe methoden, maar in de praktijk, in fabrieken, staan ​​installaties waar efficiëntie en aanpassing aan lokale grondstoffen het sleutelwoord is.

Waar ligt de echte schaal?

Als we de presentaties buiten beschouwing laten, spreken de cijfers voor zich. De overgrote meerderheid van de waterstof voor olieraffinage en ammoniaksynthese in China wordt geproduceerd door stoomreforming van methaan of steenkoolvergassing. En dit is geen achterlijkheid, maar een pragmatische berekening. Vooral in steenkoolrijke regio’s, zoals de westelijke provincies. Daar worden complexen gebouwdwaterstof productiegeïntegreerd in chemische clusters – waterstof gaat rechtstreeks naar de productie van methanol of ammoniak, waarbij de problemen met opslag en transport worden omzeild. De economische aspecten van het project worden ter plaatse bepaald, niet in kantoren.

Bijvoorbeeld in Xinjiang of Binnen-Mongolië. Daar zie je ombouwinstallaties die draaien op lokale bruinkool. Efficiëntie? Niet de hoogste naar wereldnormen, als het alleen wordt gemeten aan de hand van de energiekosten. Maar als we de volledige keten in ogenschouw nemen – van de kosten van steenkool in de mijn tot de prijs van het eindproduct voor de lokale markt – wordt het beeld overtuigend. Dit wordt vaak over het hoofd gezien door analisten die alleen naar technologische parameters kijken, los van geografie en infrastructuur.

Tegelijkertijd zijn Chinese ingenieursbedrijven al lang verder gegaan dan alleen kopiëren. Laten we dezelfde stoomconversie nemen. Ja, het basisproces is standaard. Maar de nuances in het ontwerp van hervormers, warmteterugwinningssystemen en katalysatoren zijn waar het werk wordt gedaan. Bij een van de projecten in de provincie Shaanxi stuitten ze op het probleem van snelle verkooksing van de katalysator als gevolg van de samenstelling van lokaal aardgas. De oplossing werd niet gevonden in het vervangen van de katalysator door een geïmporteerd exemplaar, maar in het aanpassen van het voorbehandelingssysteem en het toevoegen van een trap. Het bleek goedkoper en de levensduur van de sectie nam toe. Dergelijke details vindt u niet altijd in rapporten.

Technologische trends en lokale oplossingen

Er wordt tegenwoordig veel gesproken over het combineren van conversie met koolstofafvang (CCS). In China is het niet alleen praten. Er zijn verschillende proefprojecten, bijvoorbeeld bij een van de kolenbedrijven in Ningxia. Daar wordt kooldioxide uit de vergassingsinstallatie afgevoerd voor verwijdering. Maar eerlijk gezegd is de belangrijkste drijvende kracht niet het milieu, maar de toekomstige regelgeving en de mogelijkheid om CO2 te verkopen voor de olieproductie (door wateroverstromingen). Het bedrijfsmodel is nog steeds zwak, maar er zijn experimenten aan de gang.

Het is interessant om de ontwikkeling van de technologie te volgenomzetting van methanol in waterstof(MeOH-naar-H2) voor gedistribueerde navullingen. Dit is een gebied waarop China actief experimenteert. Niet overal is het mogelijk om een ​​waterstofleiding aan te leggen of een grote fabriek te bouwen. Maar methanol is een vloeistof, de logistiek ervan is eenvoudiger. Ik zag een testtankstation in Guangdong dat volgens dit schema werkt. De compacte on-site reactor produceert op aanvraag waterstof uit methanol. Het probleem was de zuiverheid van waterstof voor brandstofcellen; het zuiveringssysteem moest serieus worden aangepast. Maar de richting is veelbelovend, vooral voor het stadsvervoer.

Hier is het de moeite waard om de rol te vermelden van ontwerpinstituten, die zich juist bezighouden met een dergelijke aanpassing van technologieën aan de Chinese realiteit. Een van de sprekende voorbeelden isChengdu Yizhi Technologie Co.(Hun website isyzkjhx.ru). Dit is niet zomaar een kantoor, maar een volwaardig technisch centrum gecreëerd op basis van Chengdu Huaxi Chemical Technology. Met een maatschappelijk kapitaal van 120 miljoen yuan kunnen ze zich serieuze R&D veroorloven. In essentie fungeren ze als schakel tussen fundamenteel onderzoek aan academische instellingen en de strenge eisen van industriële klanten. Hun werk gaat niet over het verkopen van kant-en-klare oplossingen uit een catalogus, maar over het ontwerpen voor een specifieke taak, of het nu gaat om het moderniseren van een conversie-eenheid of het integreren van nieuwe reinigingssystemen.

Problemen waarvoor niet wordt geadverteerd

Natuurlijk verloopt niet alles van een leien dakje. Een van de grootste problemen is de afhankelijkheid van geïmporteerde katalysatoren voor een aantal zeer efficiënte processen. Sancties en toeleveringsketens dwingen ons op zoek te gaan naar alternatieven. Chinese katalysatorfabrikanten boeken vooruitgang, maar voor sommige producten, vooral voor grootschalige installaties, is er nog steeds een gat in de stabiliteit en levensduur. Dit brengt risico's met zich mee voor projecten.

Een ander probleem is de watervoetafdruk. Conversie, en vooral steenkoolvergassing, is een waterintensief proces. De watervoorziening in de noordelijke en westelijke regio's van China is krap. Het is noodzakelijk om complexe waterrecycling- en zuiveringssystemen te introduceren, wat de kosten van het project verhoogt. Op een van de locaties in Shanxi zag ik hoe het vanwege waterberekeningen nodig was om de indeling van het hele complex te veranderen om afvalwater van een naburig bedrijf te kunnen gebruiken. De integratie bleek geforceerd, maar effectief.

En natuurlijk de beelden. Ervaren ingenieurs die een werkende installatie ‘snuffelen’ en niet alleen de theorie begrijpen, maar ook begrijpen hoe deze zich gedraagt ​​onder schommelingen in druk of samenstelling van grondstoffen, ontbreken. Jonge specialisten hebben een uitstekende theoretische achtergrond, maar missen soms praktische intuïtie. Dit wordt gecompenseerd door strikte protocollen en digitalisering, maar niets kan live-ervaring vervangen.

Kijkend naar de toekomst: waar de industrie naartoe gaat

Blijkbaar zal China op de middellange termijn de conversie als belangrijkste bron van waterstof niet opgeven. Maar de vector zal verschuiven naar hybride systemen. Er zijn al projecten zichtbaar waarbij een stoommethaanreformeringseenheid wordt gecombineerd met een elektrolyseur die werkt op piekenergie uit hernieuwbare energiebronnen. Dit helpt de lading te vergemakkelijken en uw ecologische voetafdruk enigszins te verkleinen. Het is nog steeds duur, maar de pilots zijn gestart.

Een andere trend is miniaturisering en modulariteit. Geen gigantische centrales, maar compacte, gestandaardiseerde waterstofproductiemodules met een capaciteit van bijvoorbeeld 10-20 duizend Nm3/u. Ze kunnen sneller worden gebouwd en dichtbij de consument worden gerepliceerd. Hierdoor worden de logistieke kosten verlaagd. Het is een technologische uitdaging om de efficiëntie op kleine schaal op peil te houden, maar er wordt aan gewerkt. Bedrijven als het eerder genoemde Yizhi Technology kunnen hier een sleutelrol spelen, omdat ze ervaring hebben met het ontwerpen van zowel grote als middelgrote faciliteiten.

Uiteindelijk is leiderschap niet alleen een kwestie van tonnen. Het is het vermogen om complete, werkende en economisch levensvatbare systemen te creëren. China bevindt zich nu in een unieke positie: een enorme binnenlandse markt, krachtige techniek en de wil om dit te implementeren. Er zullen veel fouten zijn, ook doodlopende takken. Maar het is precies op dit pad – door oefening, aanpassing en het oplossen van specifieke problemen – dat juist de ervaring wordt gevormd die het land tot een echte, en niet tot een verklarende, leider op dit gebied maakt. Niet in theorie, maar op echte industriële locaties, waar compressoren geluid maken en stoom afkomstig is van reformers.