E-boilers kunnen flexibel worden ingezet in de industrie vanwege hun technische eigenschappen. Door de toenemende hoeveelheid energie die wordt gewonnen uit nieuwe bronnen zoals zon- en windenergie, wordt warmte uit elektrische bronnen zoals E-boilers steeds vaker een kosteneffectieve optie dan warmte verkregen uit gas.

Elektroden en weerstandsboilers

Er zijn twee soorten E-boilers: elektroden boilers (voor het verwarmen van water) en weerstandsboilers (voor het genereren van stoom). Over het algemeen zijn elektroden boilers geschikt voor hogere vermogens (> 5 MV) en weerstandsboilers geschikt voor lagere vermogens (< 5 MV).

Flexibel inzetbaar

Een E-boiler kan snel ingezet worden vanwege de korte op- en afregeltijden. Het is belangrijk dat een productieproces voldoende flexibiliteit heeft om met een E-boiler te werken. E-boilers worden in de industrie vaak samen met een gasgestookte ketel geïnstalleerd. Het flexibiliseren van productieprocessen kan worden bereikt door warmteopslag (buffering). We gaan hier verder op in.

De warmtevraag in het algemeen

Het eindverbruik van energie in Nederland wordt bepaald door de vraag naar warmte, elektriciteit (voor kracht en verlichting) en vervoer. In deze categorisatie heeft warmte het grootste aandeel. Deze warmtevraag kan zich voordoen in de vorm van warm water of in de vorm van stoom. De industriële sector is de grootste verbruiker van energie in Nederland. Met name in sectoren zoals chemie, raffinage, staal, voeding en papier is er een aanzienlijke behoefte aan warmte. Deze warmte wordt gebruikt voor diverse processen zoals smelten, drogen en destillatie/separatie. De warmtevraag varieert van temperaturen onder de 100°C tot wel 1500°C in verschillende processen. Op dit moment wordt deze warmtevraag vrijwel volledig gedekt door het gebruik van fossiele brandstoffen (gas, olie, kolen), wat resulteert in CO2-emissies.

Verduurzaming industriële warmtevraag met elektrificatie

Het Klimaatakkoord 2019 beschouwt elektrificatie als een van de belangrijkste opties om CO2-reductie in de industrie te realiseren. Bovendien leidt elektrificatie in het algemeen tot energiebesparing door een efficiëntere energietransformatie (bijvoorbeeld door het gebruik van warmtepompen voor warmte). Zoals eerder vermeld, is er in de industrie voornamelijk behoefte aan energie voor proceswarmte. Hierbij moet een onderscheid worden gemaakt tussen een lage en een hoge temperatuurvraag (2000C). Beide temperatuurregimes hebben hun eigen potentieel voor elektrificatie. Voor lage temperaturen bestaan als elektrificatie-alternatieven met name elektrische boilers en warmtepompen. Voor het hogere temperatuur-segment moet gedacht worden aan elektrische krakers, fornuizen of elektrolytische processen. Hierbij moet tot slot ook opgemerkt worden dat de elektrificatie voor het hogere temperatuursegment zich veelal nog pas in het lagere TRL-niveau bevinden, terwijl voor het lagere segment de alternatieven reeds de commerciële fase bereikt hebben.

Alle hierboven genoemde processen zijn vormen van directe elektrificatie. Een alternatieve route is via indirecte elektrificatie. Dit houdt in dat er eerst waterstof wordt geproduceerd door middel van elektrolyse. Deze waterstof wordt vervolgens gebruikt als brandstof voor de hoge temperatuur warmtevraag.

Bij alle besproken alternatieven wordt ervan uitgegaan dat de elektriciteit zelf duurzaam wordt opgewekt met zon-PV of wind. Hierbij ontstaan nieuwe uitdagingen, zoals variatie in opwekken, verhoogde vraag naar flexibiliteit (inclusief opslag), beschikbaarheid van voldoende elektrische infrastructuur en (in het geval van de indirecte route) het conversieverlies dat optreedt bij de omzetting van elektriciteit naar waterstof.

Wilt u verkennen of elektrificatie van uw stoomproductie mogelijk is? Lees dan meer over de overstap van gasgestookte stoom naar elektrische opgewekte stoom, of neem dan contact op met Scharff Techniek voor een vrijblijvend adviesgesprek.