Rob Stroeks, NOST Tokyo (Innovatie Attaché Netwerk Tokio)
Origineel gepubliceerd op de site van RVO.
Samenvatting
Precies vijf jaar na de Fukushima kernramp van 11 maart 2011, die een omwenteling ontketende in de wereldwijde energiedialoog, bezocht een consortium bedrijven en kennisinstellingen Japan op gebied van chemische conversie en opslag van energie. RVO en IA-Tokio hadden de technologiemissie georganiseerd. Deelnemers kwamen uit topsectoren chemie, HTSM (Hightech systems & materials) en energie.
Het vijfdaagse programma in Japan bleek voor de deelnemers (TNO, ECN, Shell, ISPT, Differ, TU Eindhoven, HyET) een goede benchmark voor Nederland en verschafte dieper inzicht over te volgen (implementatie-)strategie. Ook zijn er voldoende kansen voor technologische samenwerking met Japan op gebied van chemie en HTSM.
De verworven inzichten en kansen kunnen worden ingezet in Nederlandse programma’s (bv TKI-Gas/Waterstof), de formulering van een propositie ten aanzien van Japan, en mogelijkheden voor soortgelijke benchmarkmissies naar andere landen.
Aanleiding voor missie naar Japan
Wereldwijd discussiëren overheden, bedrijven en kennisinstellingen over de energietransitie en de benodigde systeemverandering. De maatschappelijke vragen daarbij zijn onder andere (fossiele) grondstofuitputting, milieuvervuiling, toekomstbestendige energievoorziening en kosten. Door de decentralisatie van energieopwekking wordt de voorspelbaarheid van energielevering ingewikkelder en ontstaan er piekmomenten in het net dat daar niet op is ingericht. Directe- en indirecte opslag van energie wordt daarmee steeds belangrijker om aanbod en vraag te kunnen managen.
Nederland is een ideaal land om Europees voorloper te worden in deze ontwikkeling. De topsectoren chemie en HTSM zijn goed ontwikkeld over het hele spectrum van fundamenteel onderzoek tot commerciële implementatie. Grote investeringen zijn gemaakt ten aanzien van infrastructuur voor toekomstgerichte energie, bijvoorbeeld op basis van waterstof als energiedrager. Cross-sectorale roadmaps tussen overheden, bedrijven en kennisinstellingen aan de ene kant, en verbanden tussen topsectoren chemie, HTSM en energie aan de andere kant, spelen hierbij een belangrijke rol.
Benchmark Japan
Om tot gewogen en duurzame besluiten te komen, hebben IA-Tokio en RVO het initiatief genomen voor een gezamenlijke benchmark missie naar Japan in de periode 6-12 maart. Net als Nederland heeft Japan een sterke en innovatieve industrie in chemische en HTSM sectoren, en zijn er sinds de kernramp van Fukushima in 2011 snelle ontwikkelingen gaande met betrekking tot de energietransitie.
Het gebruik van waterstof staat daarbij centraal. Onder charismatische leiding van premier Shinzo Abe investeert Japan in de zogenoemde waterstofsamenleving. Op korte termijn rolt het land infrastructuur uit voor waterstofauto’s en stationaire brandstofcellen, en voorziet daarin een van de promotionele legacies voor de Olympische Spelen van 2020 in Tokio. In het decennium erna gaat het land zich richten op de supply chain om de gebouwde infrastructuur daadwerkelijk te voeden met waterstof, die in eerste instantie nog geproduceerd is in het buitenland. Daarbij staan transport en opslag van waterstof centraal, maar ook technische aanpassen om waterstof efficiënt in industriële processen in te zetten. Op lange termijn, vanaf 2040, wil Japan uiteindelijk ook voldoende ontwikkelingen doorgemaakt hebben om een CO2-vrije waterstofsamenleving te realiseren gebaseerd op binnenlandse waterstofproductie uit renewables en power-to-gas toepassingen.
Er lopen al tal van activiteiten op allerlei nivo’s. Bij Kyushu University is vijf jaar geleden I2CNER (*1) opgericht, een onderzoeksinstituut van internationale allure, dat met een unieke set aan faciliteiten vooraanstaande onderzoekers uit binnen- en buitenland weet aan te trekken. Ook zijn er publiekprivate samenwerkingsverbanden als ARPCHEM (*2) waar industrie en universiteiten samen werken aan fotosynthese en andere manieren van chemische conversie.
In diverse projecten en onderzoeken zijn al grote stappen gemaakt met chemische conversie op grotere schaal, waaronder de uitrol van grootschalige energie opslag projecten met (redox flow) batterijen in Hokkaido en de ontwikkeling van waterstofsteden in Yokohama en Kitakyushu.
Energiemix in grondstofarm Japan
Maar het zijn niet alleen de kernramp van 2011 en het charisma van Abe die deze ontwikkelingen stuwen. Ze moeten ook gezien worden tegen het licht van het gebrek aan eigen grondstoffen. Sinds jaar en dag innoveert het grondstofarme Japan zich letterlijk suf om de energiehuishouding op orde te houden: van alle ingevoerde bronnen moet je zo weinig mogelijk gebruiken, wat je gebruikt zo efficiënt mogelijk gebruiken, en wat overblijft zo veel mogelijk hergebruiken. Japan hanteert daarbij de “3E“-benadering: economische betaalbaarheid, energiezekerheid en environment. Sinds de kernramp in 2011 is daar een “S” (safety) aan toegevoegd men spreekt nu van “3E+S”.
3E+S principe
Het energieplan van 2014 van de Japanse overheid gaat uit van een elektriciteitsmix in 2030 met 22-24 procent renewables, 20-22 procent nucleair, 27 procent LNG, 26 procent kolen, en slechts 3 procent olie. De renewables bestaan voornamelijk uit waterkracht (9%), zonne-energie (7%) en biomassa (4%).
Bron: METI
Al met al vormt Japan een interessante plek om onderzoek te doen naar ontwikkelingen, roadmaps, kennisopbouw en implementatie. Wat kunnen we van Japan leren en omgekeerd. En hoe verhoudt Nederlands onderzoek zich tot Japans onderzoek en kunnen we daar samenwerken en kosten besparen?
Programma
Het vijfdaagse programma was verdeeld in verschillende bezoeken aan zowel kennisinstellingen, als organisaties uit de private- en publieke sector. Bij het eerste bezoek van de week, aan onderzoeksinstituut I²Cner (*1) van Kyushu University, werd als snel duidelijk dat het Japan menens is met de duurzaamheidambities. Door de omvangrijke investeringen van de centrale overheid is I²Cner een instituut geworden met een unieke combinatie van faciliteiten die veel (buitenlandse) ‘high- level’ onderzoekers aantrekt. Tijdens verschillende workshops en seminars werd er gesproken over onderwerpen als moleculaire fotoconversie, elektrochemische energie- conversie en katalytische materialen transformaties. Het hoge nivo van onderzoek, onderzoekers en onderzoeksfaciliteiten geconcentreerd in één instituut baarde opzien bij de Nederlandse delegatie.
Op de tweede dag werd een bezoek gebracht aan het Kitakyushu Smart Community Project. Concreet onderdeel was een waterstof/brandstofcel opstelling in huiselijke omgeving. Het gaat hier niet om een test of demonstratie, maar om een unieke implementatie die daadwerkelijk energie levert aan tien huishoudens.
Tijdens een bezoek aan de provinciale overheid van Fukuoka, thuisgrond van Kyushu University en Kitakyushu city, werd uitgelegd dat het lokale energiebeleid zijn grondslag vindt in de sterke chemische industrie in de regio en milieuproblemen daarmee in de jaren zestig van de vorige eeuw. Veel activiteiten zijn er op thema’s als efficiency, zero waste, stabiele energielevering, milieuaspecten, waterstof en het stimuleren van de lokale economie. Niet voor niets, aldus de officials, dat de G7 Energy Ministerial Meeting komende mei in Kitakyushu plaatsvindt (*3). De provincie heeft een binnenlands product dat vergelijkbaar is met Thailand en wil met deze economische slagkracht een strategische duurzame rol spelen in de Zuidoost Aziatische regio.
Op de derde dag werd een workshop en seminar gehouden op Tokyo University. De belangrijkste leden van het ARPCHEM (*2) consortium waren bij elkaar gekomen om van gedachten te wisselen met de bezoekers uit Nederland over de positie van de chemie sector in het proces van energietransformatie. Relevante bijdragen werden geleverd door professor Kazunari Domen (Tokyo University), professor Haruo Inoue (Tokyo Metropolitan University), Dr. Tohru Setoyama (Mitsubishi Chemicals) en professor Kenichi Aika (Tokyo Insitute of Technology). Dr. Yoshimi Okada (Chiyoda Corporation) en Dr. Kazuhiro Sayama (AIST, *4). Opvallend daarbij was het hoge nivo van onderzoek en de inhoudelijke interactie tussen de onderzoekers van bedrijven en universiteiten.
Seminar op Tokyo University
Industrie
De vierde dag stond in het teken van de industrie: Chiyoda Corporation en Sumitomo Electric. Deze bezoeken gaven een duidelijker beeld over hoe de Japanse private sector de ‘Hydrogen Society’ daadwerkelijk op grote schaal probeert te implementeren. Chiyoda (*5) is bouwer van de chemische fabrieken van bijvoorbeeld Shell en zet zijn technologische kennis in bij het waterstofproject SPERA. De belangrijkste activiteiten van dit door de overheid (NEDO) gefinancierde project zijn het opzetten van een vooruitstrevende supply chain van waterstof, de productie van waterstof uit windenergie (electrolyzer) en de ontwikkeling van een dehydrogenation unit voor brandstofcelvoertuigen. Tijdens het bezoek werd een demoplant bezocht voor waterstofpurificatie.
Sumitomo (*6), grootproducent van (elektronische) apparatuur voor energie, mobiliteit en ICT, heeft op zijn productiefaciliteit in Yokohama een indrukwekkende Redox Flow Battery (RFB) opstelling staan. Hiermee kunnen grote hoeveelheden energie worden opgeslagen en gebruikt. De impact per cyclus op- en ontladen op het systeem en de gebruikte materialen is beperkt, waardoor de verwachte levensduur van de RFB veel groter is dan een reguliere batterij.
Beleid
De vijfde en laatste dag stond in het teken van beleid en vond grotendeels plaats in en rond de Nederlandse ambassade in Tokio. NEDO (*7), een agentschap onder het Japanse ministerie van economie (METI, *8) dat publiekprivate projecten op gebied van energie coördineert en financiert, gaf uitleg over programma’s op gebied van waterstof. Voor de thema’s brandstofcellen, waterstoftankstations, hydrogen supply chain, waterstofproductie en power to gas heeft NEDO in 2016 een budget beschikbaar van 98 miljoen euro. Afhankelijk van het thema wordt dat geld besteedt in de uitrol van infrastructuur (tankstations), demonstraties (power to gas), ontwerpstudies (bovengenoemd project van Chiyoda) of fundamentele studies (nieuwe type brandstofcellen).
Hierna kreeg de delegatie uitleg van HySUT, de Resarch Association of Hydrogen Supply/Utilization Technology (*9) en een rondleiding op een van de waterstoftankstations die HySUT heeft opgezet op loopafstand van de ambassade. HySUT is een vereniging van waterstof gerelateerde bedrijven, is in 2009 opgezet om onderzoek te doen naar waterstofgebruik. De onderzoeksfase is per 2015 afgerond, en om dat aan te geven haalt de vereniging het woord ‘Research’ per april 2016 uit zijn naam en gaat dan verder als Association of Hydrogen Supply and Utilization Technology. Leden van HySUT zijn autofabrikanten (Toyota, Honda, Nissan), gasgerelateerde bedrijven (Tokyo Gas, Iwatani, Idemitsu), machinebouwers (Kawasaki Heavy, Chiyoda Corporation). Op dit moment heeft HySUT 81 waterstoftankstations uitgerold. Lopende activiteiten zijn technische ontwikkeling van 70MPa slang en koppeling voor het tanken van waterstof, methoden voor kwaliteitscontrole en veiligheidsaspecten bij het tanken van waterstof.
De delegatie inspecteert een Toyota Mirai (waterstofauto) in H2-tankstation (*10)
Tijdens een bezoek aan het ministerie van economie (METI) werd gesproken met beleidsmensen op gebied van waterstof. Opvallend hier was dat er een duidelijke overlap was tussen beleid en uitvoering: er was geen duidelijke separate rol vanuit beleid, maar juist sprake van stroomlijn tussen alle actoren in Japan.
Samenvattende conclusie en volgende stappen
Het laatste bezoek aan METI was exemplarisch voor de week: Japan lijkt te handelen in de geest van premier Abe bij de bouw aan de waterstofsamenleving, er is saamhorigheid tussen de actoren die in gezamenlijkheid bezig zijn om Japan weer internationaal op de kaart te zetten als het gaat om toekomstbestendige energie.
De verworven inzichten en kansen kunnen worden ingezet in Nederlandse programma’s (bv TKI-Gas/Waterstof), de formulering van een propositie ten aanzien van Japan, en mogelijkheden voor soortgelijke benchmarkmissies naar andere landen, zoals Duitsland, Brazilië en de VS. Ook lijkt er voldoende voedingsbodem voor een vervolgmissie naar Japan, bijvoorbeeld op gebied van waterstof. Eerste stappen hiervoor en een bredere terugkoppeling in Nederland zullen worden besproken tijdens een terugkomdag voor de delegatie in april.
Bronnen en meer informatie
- I2CNER: International Institute for Carbon-Neutral Energy Research (Kyushu University)
- ARPCHEM: Technological Research Association of Artificial Photosynthetic Chemical Process
- G7 Energy Ministerial Meeting in Kitakyushu
- AIST is het nationale onderzoeksinstituut voor toegepast onderzoek, vergelijkbaar met het Nederlandse TNO
- Chiyoda Corporation: SPERA Hydrogen
- Sumitomo Electric: Redox Flow Batteries
- NEDO: New Energy and Industrial Technology Development Organization
- METI: Ministry of Economy, Trade and Industry
- HySUT
- Zie eerder IA-Tokio artikel ‘Twee stappen verder met Japanse waterstof’, mei 2015
