Afbeelding omslag Met de FPTO Fuel Processing Test Opstelling worden diverse fuel processing opties onderzocht. Het doel van fuel processing is het

JAARVERSLAG 1999

ECN Westerduinweg 3 Postbus 1 1755 ZG Petten Telefoon: (0224) 56 49 49 Telefax: (0224) 56 44 80 E-mail: [email protected] WWW: http://www.ecn.nl/

Energieonderzoek Centrum Nederland

Afbeelding omslag Met de FPTO – Fuel Processing Test Opstelling – worden diverse ‘fuel processing’ opties onderzocht. Het doel van ‘fuel processing’ is het verkrijgen van waterstof uit conventionele brandstoffen zoals aardgas of benzine, dat zuiver genoeg is om een polymere brandstofcel te voeden. De brandstofcel is zeer geschikt voor het opwekken van zowel elektriciteit als warmte in kleine eenheden, dus voor micro-wkk. De opstelling is gebouwd door Technologische Services & Consultancy voor de groep Toegepaste Katalyse van de unit Schoon Fossiel, die het nieuwe proces heeft ontwikkeld. De FPTO is bestemd voor bestudering van stationaire toepassingen van het proces. Voor onderzoek naar mobiele toepassingen – elektrisch vervoer – wordt een FPTO II ontworpen en gebouwd.

Inhoudsopgave Voorwoord

3

Inleiding

4

Zonne-energie

10

Windenergie

14

Biomassa

17

Schoon Fossiel

19

Energie Efficiency

22

Beleidsstudies

25

Duurzame Energie in de Gebouwde Omgeving

28

Technologische Services & Consultancy

31

Nucleair Onderzoek

33

Jaarrekening 1999

35

Samenwerking met universiteiten

42

Leden Raad van Toezicht, Adviesraden en Management

44

Colofon

46

1

2

Voorwoord

D

it jaar rondt ECN de uitvoering af van het Strategisch Plan 1997-2000, waarin focussering op duurzame energie, een aanzienlijke groei van de omzet, een grotere marktgerichtheid, en een versterking van het eigen vermogen de ambitieuze doelstellingen zijn. Zoals uit dit verslag over 1999 blijkt zijn deze strategische doelen ultimo 1999 al voor een belangrijk deel bereikt. Met de implementatie van deze strategie is ECN een gewaardeerde bijdrage gaan leveren aan de innovativiteit van het bedrijfsleven, hetgeen medio ’99 ook is verwoord in het kabinetsstandpunt inzake het advies van de Adviesraad voor het Wetenschaps- en Technologiebeleid over de positie van de Grote Technologische Instituten (GTI’s). In deze beleidsnota heeft het kabinet een nieuwe visie neergelegd over de wijze waarop GTI’s binnen de Nederlandse kennisinfrastructuur dienen te functioneren; een visie die ook voor ECN belangrijke gevolgen kan hebben. De ontwikkeling van technologieën die door marktpartijen verder worden vercommercialiseerd en geïmplementeerd, is en blijft een belangrijke taak, al zal ECN meer dan voorheen moeten afwegen of het een bepaalde technologie zelf ontwikkelt of de betreffende kennis betrekt van andere kennisontwikkelaars in binnen- of buitenland. ECN heeft een schakelfunctie tussen fundamentele kennisontwikkeling en de markt, waarbij vooral de aansluiting op het werk dat wordt verricht bij universiteiten moet worden versterkt. Daarnaast dient ECN te functioneren als nationaal kenniscentrum op zijn specifieke gebied.

staat is een strategie te ontwerpen die past binnen de bovengeschetste beleidscontouren. ECN zal derhalve zijn positie als technologie-ontwikkelaar in een steeds verder geliberaliseerde energiemarkt moeten uitbouwen en daarnaast zijn functie als nationaal kenniscentrum voor vraagstukken op het raakvlak van duurzame ontwikkeling en energie moeten concretiseren. Als Raad van Toezicht van ECN onderschrijven wij van harte de nieuwe visie van het kabinet, die ons inziens recht doet aan de bijzondere betekenis die ECN heeft voor onze kennisinfrastructuur en het innovatievermogen van het bedrijfsleven. Tegelijkertijd echter beseffen wij dat de kenniscentrumfunctie en de nauwere samenwerking met universitaire instellingen activiteiten zijn die slechts ten dele direct worden uitgevoerd voor de markt. De inspanningen hier betreffen vooral een algemeen maatschappelijk nut, waarvoor de materiële randvoorwaarden primair moeten worden vervuld door de overheid. Gegeven dit uitgangspunt hebben wij er -mede gezien de flexibiliteit en doortastendheid waarmee de organisatie de afgelopen jaren de weg omhoog wist te hervinden- alle vertrouwen in dat ECN ook de komende jaren zijn belangrijke bijdrage aan de verduurzaming van de Nederlandse energiehuishouding zal blijven leveren. De Raad van Toezicht spreekt zijn waardering uit voor de inzet en de prestaties van directie en medewerkers in het afgelopen jaar. Namens de Raad van Toezicht,

In de loop van 2000 zal ECN een nieuw strategisch plan voor de periode 2001-2005 ontwikkelen en ter goedkeuring voorleggen aan de Minister van Economische Zaken. De uitdaging waarvoor de organisatie nu

Prof.dr. J.C. Terlouw Voorzitter

Mevrouw Annemarie Jorritsma, Minister van Economische Zaken, bracht in november een bezoek aan ECN.

3

Inleiding

D

e belangstelling voor de ontwikkeling van een duurzame energiehuishouding vertoonde in 1999 opnieuw een gestage groei. Dankzij het Ministerie van Economische Zaken, dat een verhoging van de Algemene Rijksbijdrage mogelijk maakte, kon ECN in het verslagjaar een groter aantal projecten realiseren dan voorgaande jaren. Mede gezien de 16 geregistreerde octrooi-aanvragen kan 1999 voor ECN worden gekenschetst als een creatief jaar. De in het Strategieplan 1997-2000 nagestreefde focussering op duurzame energie-innovatie werd versterkt: nadat in 1998 alle R&D-programma’s waren ondergebracht in een zestal prioriteitsgebieden, kreeg deze ordening in 1999 ook organisatorisch zijn beslag door elk prioriteitsgebied te verankeren in een afzonderlijke unit. In 1999 namen de geconsolideerde opbrengsten van ECN opnieuw toe, en wel met 3,8% van ƒ 179,8 miljoen tot ƒ 186,7 miljoen. Deze stijging is vooral toe te

schrijven aan de toegenomen algemene rijksbijdrage en een stijging van 3,5% in de opdrachten bij de units die zich bezighouden met duurzame energie en schoon fossiel. De opbrengsten bij NRG v.o.f. (70% ECN en 30% KEMA) namen met 3% af tot ƒ 82,2 miljoen. Het resultaat uit de gewone bedrijfsuitoefening daalde met ƒ 1,8 miljoen tot ƒ 10,4 miljoen. Een lager saldo van financiële baten en lasten, en hogere kosten voor het opleiden van nieuwe wetenschappers zijn hieraan debet, evenals eenmalige kosten in verband met verhuizingen door nieuwbouw en renovatie. Het resultaat van NRG daalde van ƒ 3,2 miljoen tot ƒ 2,9 miljoen. Het geconsolideerd resultaat over 1999 bedraagt ƒ 7,6 miljoen, hetgeen een verbetering is ten opzichte van het voorgaande jaar van ƒ 0,8 miljoen. Het groepsvermogen steeg met 15% tot ƒ 61 miljoen en de solvabiliteit verbeterde van 22% naar 26%. Het aantal participaties steeg in 1999 met zes tot totaal twaalf, waarvan vier in kennis-bv’s.

Unit per prioriteit

De Koninklijke/Shell-prijs voor Duurzame Ontwikkeling en Energie 1999 is toegekend aan de manager van de ECN-unit Zonne-energie, prof.dr. Wim Sinke. De ECN’er ontving de prijs voor zijn baanbrekend wetenschappelijk werk aan silicium, voor zijn technologische innovaties op het gebied van zonnecellen en voor zijn bijzondere bijdragen aan het opzetten van programma’s voor onderzoek en implementatie van zonne-energie. Foto: V.l.n.r. Drs. M.A. van den Bergh, presidentdirecteur van de ‘Koninklijke’, Wim Sinke, Pelle Sinke, ir. H.G. Dijkgraaf, directeur Shell Nederland, en Koen Sinke.

4

De activiteiten op de prioriteitsgebieden zonne-energie en biomassa verkregen in het verslagjaar zo’n omvang dat ze zowel vanuit ontwikkelingsperspectief als uit organisatorisch oogpunt rijp waren voor zelfstandige units. Elk prioriteitsgebied van ECN is nu een business unit: • Zonne-energie, o.l.v. prof.dr. Wim Sinke; • Windenergie, o.l.v. ir. Jos Beurskens; • Biomassa, o.l.v. prof.dr. Hubert Veringa; • Schoon Fossiel, o.l.v. dr. Kees van der Klein; • Energie Efficiency, o.l.v. ir. Willem Tazelaar; • Beleidsstudies, o.l.v. dr. Jos Bruggink. De units ontwikkelen en ontsluiten die technologische én beleidsmatige kennis die nodig is om de realisatie mogelijk te maken van de ambitieuze Nederlandse doelstellingen op het gebied van duurzame energie, energiebesparing en klimaatbeleid. De ambitie van ECN houdt overigens geen halt bij de nationale grenzen: onze organisatie streeft ernaar zich de komende jaren op speerpunten binnen de afzonderlijke prioriteitsgebieden te ontplooien tot een van de toonaangevende kennisinstituten van de Europese Unie.

Hoogtepunten In 1999 werd opnieuw een groot aantal onderzoeken en studies afgerond terwijl eveneens vele nieuwe projecten van start gingen. De volgende hoofdstukken schetsen in vogelvlucht wat er in het verslagjaar binnen de afzonderlijke prioriteitsgebieden en dwarsverbanden is gebeurd. Hier beperken wij ons tot enkele hoogtepunten.

Missie • ECN is een zelfstandige Nederlandse organisatie voor lange-termijnonderzoek en middellange-termijnontwikkeling op energiegebied, alsmede voor de daaruit voortvloeiende korte-termijndienstverlening en kennistransfer. • ECN richt zijn activiteiten op de behoeften en wensen van bedrijfsleven, energiesector en overheid om door gerichte kennis- en technologie-ontwikkeling en -transfer bij te dragen aan innovatieve oplossingen bij zijn doelgroepen en klanten. • ECN werkt met duurzaamheid als leidraad aan de ontwikkeling van een betrouwbare, milieuvriendelijke en kosteneffectieve energiehuishouding en streeft met geselecteerde speerpunten naar internationaal erkende deskundigheid.

turbines. Deze installaties met vermogens tot 5 MW zullen vooral offshore worden toegepast, hetgeen bijzondere eisen stelt aan zowel de materiaaleigenschappen als aan de onderhoudsgevoeligheid. De windsector heeft inmiddels al veel belangstelling getoond voor deze unieke faciliteit die de positie van het Nederlands windonderzoek de komende jaren verder zal versterken. De BV Solar Century, opgericht door ECN-medewerkers (v.l.n.r.) John van Roosmalen, Martin Späth en Paul Sommeling, ontwikkelt en produceert zonnecelbouw- en experimenteerpakketten voor educatieve doeleinden. Make your own solar cell met bramensap en hybiscusthee. De pakketten worden over de hele wereld geleverd aan scholen en andere belangstellenden.

Voor de unit Zonne-energie vormde de presentatie van de Pin-Up Module een mijlpaal. De cellen van deze module worden op een heel vernuftige manier in serie geschakeld, hetgeen resulteert in een groter werkzaam oppervlak dan bij de traditionele multikristallijn-silicium zonnecel. Het energetisch rendement neemt daardoor met circa 5% toe (relatief). De Pin-Up Module ziet er niet alleen heel aantrekkelijk uit, maar dit cel- en moduleconcept leent zich ook bij uitstek voor een volledig geautomatiseerde productie, en maakt het bovendien mogelijk grotere en/of dunnere plakken silicium te gebruiken. Samen dragen deze elementen bij aan een verdere verlaging van de kostprijs van modules. De nieuwe module zal naar verwachting in de loop van 2000 door Shell Solar in proefproductie worden genomen. Na lang zoeken lukte het de unit Windenergie in de Wieringermeer een locatie te vinden voor de bouw van een nieuw windtestveld. Deze faciliteit, waarvan de bouw naar verwachting eind 2000 kan beginnen, is een conditio sine qua non voor de ontwikkeling van de volgende generaties hoog-vermogen-

Mijlpaal voor de groep Duurzame Energie in de Gebouwde Omgeving (DEGO) was de bouw van een viertal geschakelde testwoningen. Met deze voor Nederland unieke R&D-faciliteit zal de komende jaren een verscheidenheid aan technische innovaties worden ontwikkeld en getest. Doel is te komen tot bouwconcepten die de ecologische prestatie van woningen integraal verbeteren (energiegebruik, luchtkwaliteit, comfort, milieuperformance materialen etc.). Binnen twee jaar wordt verwacht dat het energiegebruik van woningen tegen betaalbare kosten kan worden gehalveerd.

Geconsolideerde omzet ECN medewerkers (fte's)

Mf 190 180 170 160 150 140

900

130

800 700 600

95

96

97

medewerkers voor onbepaalde tijd

98

99

tijdelijke medewerkers

5

Octrooi-aanvragen 1999

Uitvinder

Warmte-opslaginrichting voor een motorvoertuig

F.A.T.M. Ligthart

Verbetering van waterstofscheiding m.b.v. membranen door gebruik van een inert spoelgas Thermofort ter ondervanging van leidingverliezen warmtapwaterinstallaties Windtoestandsmeter

R.R. van der Woude, M. Bracht, R.K.A.M. Mallant E. Sjoerdsma G.P. Corten

Windturbine-generator-samenstel

A.T. Veltman

Interne afdichting brandstofcel

G. Rietveld

Externe afdichting brandstofcel

G. Rietveld

Stroomafvoer voor SOFC-minitubes

F.P.F. van Berkel, J.P. de Jong, G.M. Christie

Inrichting voor het lokaliseren van productiefouten in een fotovoltaïsch element Reductie van N2O-emissies

M.J.F.M. Verhaak

Vorming selectieve emitter door lokaal een diffusie-barrière aan te brengen Blad voor een windturbine

J.H. Bultman G.P. Corten

Corrosion protection of bipolar plate

R.C. Makkus, A.H.H. Janssen, M. Hoffmann

Zonnecel met selectieve emitter

A. Schönecker, N. Hamelin, J.H. Bultman

Recovery of furnace waste heat by an air turbine

M.A. Korobitsyn, A.W.M. van Wunnik

Combinatie stencilen en dispensie-technieken of vergelijkbare contactloze technieken

Teer en andere verontreinigingen in stookgas vormen een drempel voor de implementatie van biomassa als duurzame energiebron. Met Gasreip ontwikkelde de unit Biomassa in het verslagjaar een testfaciliteit voor gasreiniging. Gasreip staat voor Gasreiniging en Prime movers en bestaat uit een reinigingsinstallatie die kan worden aangesloten op verschillende typen vergassers én prime movers. Met deze faciliteit kan het reinigingsprocédé voor elke constellatie van vergasser en prime mover worden geoptimaliseerd. De Fuel Processor Test Opstelling (FPTO) zet aardgas om in zuivere waterstof. De polymere brandstofcel converteert de H 2 vervolgens in warmte en elektriciteit. De FPTO is een onderzoeksinstrument

Externe opdrachten per klantengroep (excl. NRG) Mf 60

Bedrijfsleven binnenland Internationaal

50

Ministeries e.a. 40

Novem e.a.

30 20 10 0 1996

A.S.H. van der Heide

1997

1998

6

1999

H.H.C. de Moor, J. Hoornstra, M.W. Brieko, A.W. Weeber

om aan te tonen dat deze vorm van micro-wkk in huishoudens haalbaar is. Ten opzichte van de conventionele energievoorziening bespaart de combinatie van gasprocessing en stationaire brandstofcel bij dezelfde opbrengst aan warmte en elektriciteit circa 30% aan primaire brandstof. Warme industriële belangstelling voor de FPTO onderstreept de waarde van de vindingen die de unit Schoon Fossiel heeft geoctrooieerd. Succesvolle proeven met keramische pervaporatiemembranen resulteerden voor de unit Energie Efficiency in een doorbraak op het gebied van industriële energiebesparing. Met een aanzienlijk hoger temperatuurbereik en veel resistenter dan hun polymere tegenhangers wisten de keramische membranen van ECN de beloften uit het laboratorium ook onder praktijkcondities waar te maken. Met deze membranen kan de energie-efficiency van industriële destillatie met vele tientallen procenten worden verbeterd. De wereldleider op het gebied van pervaporatieinstallaties, Sulzer Chemtech, is inmiddels met ECN een exclusieve licentie overeengekomen voor de productie en verkoop van deze membranen. De Uitvoeringsnota Klimaatbeleid biedt de komende jaren het handvat waarmee de uitstoot van broeikasgassen moet worden teruggebracht. Samen met het RIVM en het CPB berekende de unit Beleidsstudies wat de effecten zijn van het basispakket aan maatregelen. Als alle door de nota uitgelokte maatregelen daadwerkelijk zouden worden genomen zal de uitstoot van het aantal CO2-equivalenten in tien jaar 26 Mton lager zijn, zo blijkt uit de analyse van het onderzoek. Ook het advies over de verbetering van de Tsjechische energiehuishouding was een mijlpaal: Beleidsstudies bracht

ECN-octrooien worden gewaardeerd In het verleden werd de beslissing om voor een vinding al of niet octrooi aan te vragen aan de business units overgelaten. Vanaf 1996 is ECN begonnen om octrooiering van onderzoeksresultaten te stimuleren door een voortdurende bewustmaking van het belang om kennis te beschermen, door centraal budget ter beschikking te stellen voor de octrooikosten en door aandacht te schenken aan uitvinders en aan hun vindingen. Tevens is een centraal bestand van alle octrooien opgezet, dat via intranet voor alle medewerkers toegankelijk is. Dit heeft geleid tot een flinke stijging van het aantal interne aanvragen per jaar zoals blijkt uit de grafiek. Nagenoeg alle intern aangevraagde octrooien leidden tot officiële indiening en verlening, soms met enige vertraging. De drempel tot octrooiering is bewust zo laag mogelijk gemaakt. Deze centrale aanpak blijkt succesvol te zijn maar maakt het eveneens noodzakelijk om de instandhouding van alle octrooien steeds kritischer te bezien, zeker voordat ook internationale bescherming wordt gezocht met een sterke toename van kosten. Hiervoor is een procedure gestart om de netto contante waarde van het octrooi over de gehele geldigheidsduur te schatten. Het is dan eerst nodig om de octrooien die betrekking hebben op dezelfde technologie als octrooiserie bijeen te nemen. In een serie kunnen verschillende octrooifamilies worden onderscheiden, die elk een bepaald deelaspect van de technologie beschrijven. Een octrooi-familie bestaat uit de daadwerkelijke octrooien, die in de verschillende landen zijn verleend voor het betreffende deelaspect van de technologie.

Vervolgens worden alle onzekere factoren, die de waarde van een octrooiserie bepalen, zoals ontwikkelingstijd van de technologie, periode van marktintroductie, marktomvang, marktaandeel, te behalen omzet en te claimen royalties door betrokkenen geschat in ranges van een lage, een midden en een hoge waarde. Aan de hand hiervan wordt een rekenmodel gebouwd, waarbij deze ranges worden vertaald in kansverdelingsfuncties. Dan wordt het model op probabilistische wijze doorgerekend, resulterend in een kansverdelingsfunctie van de waarde van het octrooi. Tenslotte kan de waarde van de totale octrooiportefeuille worden bepaald door de kansverdelingsfuncties van de waarde van alle octrooien op probabilistische wijze te sommeren. Het bepalen van de waarde van de octrooien blijkt een nuttige exercitie te zijn omdat het: • de onderzoeker meer bewust maakt van de commerciële waarde van uitvindingen; • een basis verschaft voor onderhandelingen met potentiële licentienemers; • duidelijk maakt welke octrooien wel en welke niet moeten worden gehandhaafd; • een indruk geeft van de totale waarde van de kennis bij ECN. Op basis van deze methode wordt de waarde van de huidige octrooiportefeuille geschat op tenminste zestig en naar verwachting ruim tweehonderd miljoen gulden. De figuur toont dat de verwachte waarde van de octrooiportefeuille vanaf 1995 met een factor 6,5 is gestegen.

Aantal en waarde octrooien ECN aantal

waarde in Mf

80

450 400

70 aantal per jaar aantal totaal geschatte waarde

60

350 300

50

250 40 200 30

150

20

100

10 0

50 1991

1992

1993

1994

1995 jaar

1996

1997

1998

1999

0

7

Het pretlab op de Open Dag van ECN: hoezo zijn alleen jongens geïnteresseerd in wetenschap en techniek?

voor de Tsjechische regering een groot aantal kosteneffectieve maatregelen in kaart waarmee de nationale energievraag met 20% kan worden verminderd.

NRG De Nuclear Research & consultancy Group v.o.f., waarin de nucleaire activiteiten van ECN en KEMA zijn ondergebracht, beleefde zijn eerste jaar als zelfstandige organisatie. De omzet bleef met ƒ 82,2 miljoen nagenoeg op hetzelfde niveau, terwijl het resultaat ten opzichte van ’98 licht afnam van ƒ 3,2 tot ƒ 2,9 miljoen. Met de eigenaar van de Hoge Flux reactor, het Gemeenschappelijk Centrum voor Onderzoek van de Europese Unie, sloot NRG een contract om de exploitatie van de reactor voor zijn rekening te nemen. De overeengekomen bedrijfsmatige aanpak komt vooral de efficiency in de productie van medische isotopen ten goede.

De omzet van ECN, verdeeld naar business unit (excl. NRG)

Schoon Fossiel 28%

Biomassa 10%

Zon 15%

Beleidsstudies 9%

Tezamen met de overname begin 2000 van de dosimetrie-activiteiten van TNO, versterkte NRG hiermee zijn positie op het gebied van medisch-nucleaire technologie en dienstverlening. In 1999 verklaarde de Raad van State bezwaren die ingebracht waren tegen de verlening van de Kernenergiewet-vergunningen van ECN ongegrond. Deze uitspraak van de bestuursrechter maakte een eind aan een jarenlange onzekerheid die de gewenste verdere ontwikkeling van de nucleaire bedrijfsvoering, gericht op versterking van de medisch-nucleaire dienstverlening toch enigszins heeft vertraagd. Voorts speelde het probleem van de bestraalde splijtstof van de Hoge Flux Reactor. Medio ’99 dreigde de reactor te moeten worden stilgelegd aangezien alle opslagruimte voor deze splijtstof in het reactorbassin was benut en er op dat moment geen mogelijkheid was de elementen af te voeren. Een vergunning van VROM maakte het op het laatste moment mogelijk alsnog enkele containers te beladen, waardoor de bedrijfsvoering van de reactor voor circa een jaar werd zeker gesteld. In een voorlopige voorziening oordeelde de Raad van State echter dat de transportvergunning op procedurele gronden moest worden opgeschort. Deze impasse duurde tot eind ’99. Inmiddels is een nieuwe transportvergunning verleend die transport naar de COVRA mogelijk maakt, terwijl het besluit van de Europese Commissie om de reactor te converteren naar laag-verrijkt uranium het in principe ook mogelijk maakt de bestraalde splijtstof af te voeren naar de Verenigde Staten.

Ondersteunende activiteiten In 1999 werkte de Facilitaire Dienst hard aan het ‘millennium-proof’ maken van het PC-netwerk en de vele honderden installaties en testopstellingen. Met succes, want op een enkele elektronische agenda na doorstond alle software de eeuwwisseling zonder hapering. De vele nieuwbouw- en renovatieprojecten zorgden eveneens voor facilitaire bedrijvigheid. Zo werd de dakopbouw van de Algemene Werkplaats verlengd om onderdak te bieden aan enkele laboratoria en kreeg de modernisering van de werkplaats zelf z’n beslag. De zuidgevel van het Algemeen Laboratorium werd gerenoveerd: de nieuwe gevel bestaat uit een separaat instelbaar systeem van zonnecellen die tegelijkertijd zorgen voor stroomopwekking en beschaduwing van de achterliggende werkruimtes. Voorts startte de bouw van een nieuw modulair kantoorgebouw dat onderkomen biedt aan circa 100 medewerkers.

Wind 11%

Energie Efficiency 27%

8

De voorbereiding van een nieuwe vergunning volgens de Wet Milieubeheer vergde veel aandacht van de afdeling Kwaliteit, Veiligheid en Milieu. De vigerende milieuvergunning, met zijn gedetailleerde middelvoorschriften, is niet meer adequaat om de permanent

veranderende activiteiten van een grote researchinstelling te dekken. Met de Gemeente Zijpe en Uitwaterende Sluizen is afgesproken dat ECN een milieuvergunning op hoofdlijnen zal aanvragen: in zo’n vergunning zijn de middelvoorschriften vervangen door doelvoorschriften. In ’99 is tevens het eerste geïntegreerde Arbo-, Milieu- en Energieplan opgesteld. Voor het eigen energiegebruik stelt ECN zich daarin tot doel in 2020 een relatieve reductie van de CO2-emissies te hebben gerealiseerd van 40% ten opzichte van 1995. Met een cumulatieve reductie van circa 10% in 1999 zit ECN met de implementatie van het bedrijfsenergieplan vooralsnog ruim op schema.

Mf

Investeringen

15

12

9

6

3

Als follow up van een kwalitatief klanttevredenheidsonderzoek uit ‘96 heeft de stafafdeling Marktontwikkeling een soortgelijke studie in 1999 opnieuw laten uitvoeren. Uit deze nulmeting bleek dat de relaties van ECN redelijk tevreden zijn over de performance van ECN en dat met name de kennis en deskundigheid positief worden gewaardeerd. Terwijl respondenten in ‘96 nog vraagtekens zetten bij de marktgerichtheid van onze organisatie, zegt men nu dat ECN de goede weg is ingeslagen en zich actief op de markt manifesteert. Voorts kwam het Clean Project Investment Initiative tot stand, waarin ECN samenwerkt met de ING bank, KPMG, Cogen Projects en ETC Energy. Het initiatief beoogt Nederlandse bedrijven en overheden te ondersteunen bij de implementatie van CO2-reductiemaatregelen in Midden- en Oost-Europa en ontwikkelingslanden. De afdeling Personeel & Organisatie besteedde in het verslagjaar samen met de sociale partners en de ondernemingsraden van ECN en NRG veel aandacht aan de actualisering van de arbeidsvoorwaarden. De individuele keuzemogelijkheden ten aanzien van arbeidsduur en arbeidstijd zijn uitgebreid, terwijl er mogelijkheden zijn geschapen voor zorgverlof, sabbatical leave e.d. Voorts kwam een akkoord tot stand over een pensioenregeling die de individuele medewerker flexibiliteit biedt ten aanzien van pensioenleeftijd en de hoogte van het pensioen.

Perspectieven Dankzij de grote inzet van onze medewerkers kon ECN weer een jaar afsluiten met een goed resultaat; bovendien zijn de doelstellingen uit het huidige strategieplan, dat loopt tot eind 2000, vrijwel gerealiseerd. Dit betekent echter geenszins dat het in 2000 een tandje minder kan. De portefeuille met opdrachten is opnieuw uitdagend vol en ook de ontwikkeling van het strategisch plan voor de volgende vier jaar zal op velen in de organisatie een indringend beroep doen. Voorts willen we dit jaar komen tot een plattere orga-

0 1995

1996

1997

Nieuwe medewerkers komen van: Kennisinstellingen

13

Industrie

17

Overheden

3

Overig

1998

1999

En gingen naar:

ECN

31

6

Kennisinstellingen

8

Industrie

2

Overheden

28

Overig

4 97

101

FUT

Stagiaires onderwijsinstellingen

nisatie door twee managementlagen te integreren: het streven naar korte communicatie-lijnen en verdere verbetering van de slagvaardigheid ligt hieraan ten grondslag. En last but not least zal ECN extra aandacht besteden aan de positionering van de activiteiten waarin technologieën uit verschillende prioriteitsgebieden samenkomen, zoals systeemintegratie, technologische dienstverlening, duurzame energie in de gebouwde omgeving en implementatie duurzame energie. Er is kortom veel werk te verrichten en wij willen bij voorbaat dank zeggen aan al die ECN’ers die onverminderd hun werkkracht en creativiteit blijven inzetten. Prof.dr. F.W. Saris, directievoorzitter Ir. W. Schatborn, directeur

9

Zonne-energie

H

et jaar 1999 markeert een omslag in het denken over fotovoltaïsche zonne-energie (PV). Hoewel men al geruime tijd optimistisch was over het lange-termijnpotentieel van PV, waren de ambities voor de korte en middellange termijn bescheiden. In het afgelopen jaar groeide echter de overtuiging dat de ontwikkeling van zonne-energie sneller kan dan tot voor kort voor mogelijk werd gehouden. Door actieve marktontwikkeling en schaalvergroting bij productie en installatie kan een forse kostprijsdaling worden gerealiseerd, terwijl het maatschappelijk klimaat voor PV zich bij zowel bedrijven als burgers zeer gunstig ontwikkelt.

Andries Tip (links) en Jan Bultman laten hier de Pin-Up Module zien die naar verwachting eind 2000 bij Shell Solar in proefproductie gaat. Deze module heeft een hoger rendement en bevat aanzienlijk minder onderdelen dan een standaardmodule.

Bij deze omslag in het denken heeft ECN Zonne-energie een belangrijke rol gespeeld, zowel in verschillende samenwerkingsverbanden die zijn opgezet om PV te stimuleren als de ontwikkeling van nieuwe kennis en inzichten. Om de nieuwe kansen zoveel mogelijk te benutten en de technologische ontwikkeling in de pas te laten lopen met de snel groeiende aandacht voor zonnecellen, is een deel van het onderzoekprogramma PV gericht op het optimaliseren van de gehele productieketen ‘van zand tot dak’. Daarnaast richt het programma zich op ontwikkelingen voor de langere termijn.

Kristallijn silicium Dit deel van het onderzoeksprogramma is erop gericht kennis en technologie te ontwikkelen waarmee binnen vijf jaar grootschalige productie van kristallijn-silicium zonnecellen en modules mogelijk is, tegen sterk gereduceerde kosten. Naast een basisroute met beperkte technologische risico’s worden ‘high risk, high potential’ opties uitgewerkt. Bij succes van die opties zal de kostprijsreductie groter zijn dan in het basisscenario. Het draait in de ontwikkeling om drie kernthema’s. Allereerst een verlaging van het materiaalgebruik en waar mogelijk een overstap naar goedkoper materiaal (zoals solar grade silicium). Ten tweede rendementsverbetering van zonnecellen en modules: meer elektriciteit uit hetzelfde oppervlak. Tenslotte een herontwerp van de modules dat eenvoudigere en snellere fabricage mogelijk maakt, waarmee weer kostenreductie kan worden bereikt. Bij dit ontwerp speelt ook een aantrekkelijke vormgeving een rol. In dit traject heeft ECN Zonne-energie in 1999 een aantal stappen gezet. Zo werd samen met Nederlandse en Duitse partijen een nieuwe methode met bijbehorende apparatuur ontwikkeld om zonnecellen te voorzien van een laag siliciumnitride (SiN). Deze SiNcoating fungeert als uitstekende anti-reflectiecoating, maar zorgt er ook voor dat verliezen in het volume en aan het oppervlak van het siliciummateriaal worden verminderd. Het gaat daarbij om het voorkomen van ‘recombinatie’: het ongewenst en voortijdig samengaan van elektronen en gaten die door de absorptie van zonlicht zijn gemaakt. De reductie van zulke verliezen resulteert in een hoger rendement. Met een nieuw ontwikkelde reactor is deze SiN-coating goed en snel op de cel aan te brengen. Dit apparaat is in belangrijke opzichten representatief voor een productiemachine. Voor het huidige silicium heeft SiN voordelen boven andere coatings: de coating is zelfs cruciaal indien materiaal van lagere kwaliteit wordt gebruikt, zoals solar grade silicium. Door toepassing van SiN en implementatie van andere verbeteringen zal het celrendement bij de huidige materiaalkwaliteit in ongeveer drie jaar kunnen stijgen van de huidige 13-14% tot 16-17%. Bij gebruik van materiaal van lagere kwaliteit is het streven het rendement zo weinig mogelijk te laten dalen of zelfs gelijk te houden. Om te komen tot lagere materiaalkosten is ECN Zonne-energie in 1999 gestart met onderzoek naar vervanging van het nu gebruikte hoogwaardige off-spec electronic grade silicium (een reststroom van de halfgeleiderindustrie) door solar grade silicium, dat speciaal ten behoeve van zonnecellen zal worden gemaakt.

10

Lokaliseren van productiefouten in zonnecel Om het productieproces van zonnecellen te beheersen is het allereerst nodig de kwaliteit van een geproduceerde cel nauwkeurig te kunnen beoordelen. Het is niet voldoende het functioneren van de totale cel te kennen. Want als die werking onder de maat is, waar zit dan de zwakke plek? Vaak gaat het om een te hoge contactweerstand tussen het silicium celoppervlak en de voorzijde-metallisatie. Tot nu toe mat men deze contactweerstand met een methode uit de chipindustrie, toegepast op een klein strookje dat uit de cel moest worden gesneden. Deze methode had belangrijke nadelen. In de eerste plaats was het tijdrovend: twee werkdagen zou het kosten voor een hele cel. Verder ging de methode uit van de - vaak ongeldige - aanname van gelijke contactweerstand voor alle metaallijnen. Dientengevolge kon voor het gehele strookje maar één waarde van de contactweerstand worden gegeven. Liever meet men de contactweerstand op elk punt van de metallisatie, en graag ook nog snel. Dat kan zo: het oppervlak van de cel, belicht en kortgesloten, wordt met een fijne elektrode afgetast. Uit de gemeten potentiaal-sprong tussen metaallijn en het aangrenzende silicium valt de contactweerstand dan op elk punt te berekenen. De computer construeert uit de meetgegevens een plot waarop plaats en ernst van een eventuele productiefout - een te

Dit materiaal is weliswaar van lagere kwaliteit, maar belangrijk goedkoper en bovendien onbeperkt beschikbaar. Voor een sterk groeiende PV-industrie is afhankelijkheid van een beperkte reststroom van wisselende kwaliteit uiteraard ongewenst. Ook is onderzoek gestart naar de mogelijkheid om plakken kristallijn silicium te maken zonder te zagen. Ook hier is de winst evident: van het silicium dat het productieproces ingaat komt slechts vijftig procent in de uiteindelijk cel terecht, de andere helft gaat verloren tijdens de giet- en zaagprocessen. Verder zijn dit tijdrovende en dure processen die zich slecht lenen voor opschaling. In een promotieonderzoek is een methode ontwikkeld om inhomogeniteiten binnen de zonnecel te detecteren. Daarmee kan een verband worden gelegd tussen locale eigenschappen en het elektrische gedrag van een complete zonnecel. De inhomogeniteiten kunnen zowel samenhangen met het gebruikte materiaal als met de processing daarvan. Snelle en gedetailleerde metingen kunnen helpen het productieproces te beheersen en te optimaliseren. Op deze methode is octrooi aangevraagd.

hoge contactweerstand - in één oogopslag zijn vast te stellen. Scannen van een cel van 100 cm2 duurt nu nog twintig minuten, maar dat kan nog veel korter. De methode levert meer informatie in kortere tijd - nu al - dan alle andere methoden die op de wereld worden gebruikt. Uitvinder: Arvid S.H. van der Heide

Organische zonnecellen In 1999 is het Europese project Indoor Dye PV met succes afgesloten. Hierin is gewerkt aan toepassingsmogelijkheden op korte termijn van organische (hier: kleurstof-gesensibiliseerde) zonnecellen. Met vooral ECN-technologie zijn zonnecellen en minimodules ontwikkeld die kunnen worden gebruikt voor binnentoepassingen, zoals consumentenelektronica. Voor het productieproces is een pilot line ontworpen. Deze pilot line voor de productie van kleine modules in grote aantallen levert ook kennis op die van belang is voor de toekomstige productie van de veel grotere zonnepanelen voor buitengebruik. Economische waarde van dit project is dat de ontwikkelde technologie een wegbereider is voor de toekomstige professionele markt voor organische cellen. De ontwikkeling wordt in 2000 met kracht voortgezet en verbreed met nieuwe partners. ECN Zonne-energie heeft in het kader van het Europese project LOTS-DSC aangetoond dat zonlicht (alleen) niet leidt tot degradatie (‘bleken’) van kleurstof-

11

gesensibiliseerde cellen. Uit het onderzoek blijkt dat het ‘hart’ van de cel zeer stabiel is. Daarmee is antwoord gegeven op een zeer fundamentele vraag, namelijk of dit type zonnecellen principieel wel stabiel kan zijn. Uiteraard moet de cel echter in álle opzichten stabiel zijn. Het onderzoek richt zich dan ook tevens op het realiseren van een complete stabiele modulestructuur met bijbehorende materialen. Met het beheersen van de fabricage, het verkrijgen van inzicht in de stabiliteitbepalende factoren en het verbeteren van het ontwerp en de materiaalkeuze, is het rendement van de organische zonnecel belangrijk toegenomen. Inmiddels wordt een rendement van vijf procent reproduceerbaar gehaald, met zicht op nog hogere rendementen.

rationeel wordt, kan als referentie en hulpmiddel dienen bij de verdere ontwikkeling van deze organische zonnecel-technologie.

Anorganische dunne-film zonnecellen In het film-siliciumprogramma heeft ECN onderzoek uitgevoerd naar goedkope keramische substraten en de groei van silicium uit een smelt of uit een gasfase op deze substraten. Ook is gewerkt aan een goede barrièrelaag die moet voorkomen dat het goedkope substraat de hoogwaardige toplaag nadelig beïnvloedt. De resulterende dunne-filmsiliciumcellen op SiAlON hebben een rendement van meer dan 5 procent.

Systeemtechniek Een laatste belangrijke ontwikkeling is het ontwerp van een basisproces met apparatuur voor de kleinschalige productie van kleurstof-gesensibiliseerde zonnecellen. Deze zogenaamde baseline, die in 2000 volledig ope-

Een centrale activiteit is de ontwikkeling van verschillende testmethoden en -procedures voor componenten en systemen. De groeiende markt voor PV-systemen vraagt om kwaliteitsborging, normering en

Alternatief opbrengen metallisatie Bij de productie van zonnecellen kan het voorzijdemetallisatiepatroon met zeefdrukken in één keer worden geprint. De doorvoersnelheid kan dan echter niet erg hoog zijn, anders komt er onvoldoende metaal op de cel hetgeen tot weerstandsverliezen leidt. Met stencils van metaalfolie moet het beter gaan: daarmee moeten bovendien smallere en hogere lijnen geprint kunnen worden (smaller omdat er dan meer licht op de cel valt zodat de stroomopbrengst groter is, hoger omdat de weerstand door het smaller maken niet moet stijgen). Het aanbrengen van alleen het smalle-lijnenpatroon blijkt goed te verlopen, evenals het daarna aanbrengen van de busbars. Tussen de twee metallisatiestappen is wel een droogstap nodig omdat anders bij het aanbrengen van de busbars met een druktechniek het nog natte smalle-lijnenpatroon beschadigd zou raken. Wordt nu een dispensietechniek (neerlegtechniek, denk aan tandpasta uit een tube) of een andere contactloze techniek gebruikt om de busbars aan te brengen dan is de droogstap na het stencilen van het smalle-lijnenpatroon niet nodig. En in het vermijden van een tijd- en energievretende droogstap is de zonnecel -industrie altijd geïnteresseerd. Uitvinders: Hugo H.C. de Moor, Wim Brieko, Jaap Hoornstra, Arthur W. Weeber (van links naar rechts). Overigens had ECN al eerder een andere optie ontwikkeld: een geavanceerd stencil, waarmee het totale patroon in één keer kan worden opgebracht. Welke techniek de industrie uiteindelijk zal verkiezen is nu nog moeilijk te voorspellen.

12

Vorming selectieve emitter met lokale diffusieremmer Een belangrijke verliesfactor bij zonnecellen is de recombinatie van ladingsdragers aan het oppervlak. Door het oppervlak te ‘passiveren’ kan het rendement met meer dan 10% worden verhoogd. Dit werkt echter alleen als de n-type laag, die is gevormd door een fosfordiffusie, laag gedoteerd is. Het metaalcontact, dat met screenprinten wordt aangebracht, moet goed elektrisch contact maken en dat vereist juist een hoge dotering. Er zijn in de wereld drie methodes ontwikkeld om lokaal onder de metaalcontacten een hoge dotering te verkrijgen en daarbuiten een lage. Elk daarvan heeft zo zijn bezwaren. Op zoek dus naar verbetering en die werd gevonden. Het gewenste effect kan worden bereikt door het aanbrengen, vóór dotering, van een diffusieremmer/verzwakker op de plaatsen waar een laaggedoteerde emitter gewenst is. Het procédé is dan uit te voeren met slechts een extra zeefdruk- en droogstap, en die zijn in elk bestaand productieproces direct in te passen. Uitvinder: Jan H. Bultman (links). En er is nog een tweede methode bedacht om een selectieve emitter op eenvoudige en goedkope wijze te verkrijgen. Geef allereerst het gehele celoppervlak een

standaardisering. Zo heeft ECN een richtlijn uitgebracht voor het beoordelen van PV-inverters. Ook is een flashtester voor PV-modules in gebruik genomen die samen met buitenmetingen opbrengstvoorspellingen voor praktijksituaties mogelijk maakt. Dit past in de trend om PV-systemen niet meer te specificeren in termen van piekvermogen onder standaard testcondities, die in de praktijk zelden voorkomen, maar in termen van energieopbrengst onder relevante praktijkomstandigheden.

lage uniforme dotering. Bij het aanbrengen van de metallisatie wordt in dezelfde processtap, door een juiste keuze van materialen, temperatuur en gasatmosfeer, de gewenste selectiviteit van de emitter gerealiseerd. Het bereiken van dit resultaat, een selectieve emitter met een goede contactering, in slechts één processtap is uiteraard commercieel interessant. Uitvinders: Axel Schönecker (rechts), N. Hamelin (niet op de foto) en Jan H. Bultman.

Externe partners en opdrachtgevers Zon Alpha Real (CH), ASE, BP Solarex (UK), BPPT (Indonesië), CIEMAT (Spanje), CNRS-Phase, CNRS-LMPM (F), De Steltenberg/Bouwmag, DSM, EC (Energie, Joule, Thermie, BRITE-EURAM), Ecofys, EET, ENW, EPFL (CH), Eurosolare (I), Everest Coatings, FESTO B.V., FhGISE (D), Fokker Space, Free Energy Europe, Georgia Tech (USA), HBG, Volker Stevin Ontwikkelingsmaatschappij, IMEC (B), INAP (D), IPM (I), ISET (D), ISFH (D), Isobouw, Isofoton (Spanje), IST (D), IVF (SE), Katholieke Universiteit Nijmegen, Wageningen Universiteit, Leclanche

Kwaliteitsaspecten zijn van groot belang voor netgekoppelde systemen, maar ook voor autonome systemen met als belangrijkste exponent de solar home systems (SHSs). ECN heeft in opdracht van de Wereldbank een handboek opgesteld voor ontwerp en verbetering van componenten van SHSs. Dit handboek kan worden gebruikt door lokale producenten van systeemcomponenten.

(CH), Logic Electronics, Mastervolt, MPI-FF (D), NKF, NMRC (Ierland), Novem, NUON, Philips, Pricer (SE), PT Cilengka (Indonesië), REMU, Rijksuniversiteit Groningen, SEVA (F), Shell Solar, Solaronix (CH), Soltech (B), Stork Veco, Sunergy, Technische Universiteit Delft, Techn. Univ. Denmark (DK), Technische Universiteit Eindhoven, TNO, Uni Freiburg-FMF (D), Uni Konstanz (D), Universiteit Twente, Univ. Uppsala (SE), Universiteit Utrecht, World Bank (USA).

13

Windenergie

W

indenergie was in 1999 weer de snelst groeiende duurzame energiebron. Het opgesteld vermogen groeide wereldwijd met 40% van 10.000 naar 14.000 MW, bij een omzet van ruim zes miljard gulden. Van dit vermogen staat 85% in slechts vijf landen: Duitsland, Denemarken, India, de Verenigde Staten en Spanje. De groeimogelijkheden zijn dus nog lang niet uitgeput. Met name Italië, Frankrijk, China en Ierland hebben ambitieuze plannen hun windvermogen flink uit te breiden. Het in Nederland opgestelde vermogen nam met zo’n 10% toe tot circa 400 MW en bleef dus opnieuw achter op de verwachtingen. De voornaamste bottleneck is nog steeds het gebrek aan publieke acceptatie. Daardoor worden initiatieven om turbines te plaatsen in meer dan 70% van de gevallen voortijdig gestopt. Ondanks deze tegenvallende ontwikkeling zijn Nederlandse projectontwikkelaars tamelijk succesvol als het gaat om het realiseren van windparken in het buitenland. Zij boekten afgelopen jaar een omzet van bruto 600 miljoen gulden.

Kenniscentrum In Nederland zijn vier fabrikanten van windturbines gevestigd: Lagerwey the Windmaster is een Nederlands bedrijf, evenals Newinco (v/h NedWind); NEG-MICON Holland (v/h NedWind) en Vestas zijn beide dochters van Deense bedrijven. Daarnaast zijn in Nederland drie fabrikanten van rotorbladen gevestigd. Hoewel de productie van complete eigen windturbines niet groeit neemt de Nederlandse windindustrie internationaal een behoorlijke positie in. Daarbij moeten we vooral denken aan ontwerp en fabricage van rotorbladen, aan technische innovaties en aan gedurfde concepten, zoals de ontwikkeling van offshore windparken. M.m. geldt hetzelfde voor het Nederlandse onderzoek naar windenergie. ECN en de TU Delft hebben in het verslagjaar de fundamenten gelegd voor een intensievere samenwerking. Onder meer werd onderzoek uitgevoerd naar de effecten van scheve aanstroming op de rotor. ECN ontwikkelde hiervoor een model dat in de windtunnel van TU Delft werd gevalideerd. Voorts werd een zeer

COROTORQ haalt meer uit wind Windturbines worden gestuurd en geregeld aan de hand van drie basisparameters: de snelheid, de richting en de dichtheid van de wind. Deze gegevens dienen dichtbij de turbine te worden gemeten en moeten betrouwbaar zijn, in het bijzonder bij off-shore windturbines omdat onderhoud op zee extreem duur is. De snelheid van de wind pleegt men te meten met een cup-anemometer, een kleine verticale tol met schoepen. De draaisnelheid is een maat voor de windsnelheid. De windrichting wordt aangegeven door de bekende windvaan en de dichtheid van de lucht bepaalt men met een thermo- en een barometer. Deze drie grootheden kunnen nu zeer betrouwbaar en met één instrument worden bepaald dat Corotorq (COnstant ROtation and TORQue analysis) is gedoopt om daarmee meteen het werkingsprincipe weer te geven. De Corotorq is een elektrisch aangedreven draaitolletje met een excentrisch geplaatst bolletje. De windkrachten op het bolletje heb-

14

Wind

Voedin g

5 Velocity

25

N E

W Direction

recalib rate

Condition

OK

1.00 Air density

Z

1.50

ben een variërend koppel op de as tot gevolg. De te bepalen windgrootheden hebben elk hun effect op dat koppel waarvan de wisselende grootte en fase zich manifesteren in variaties in de spanning en de stroomsterkte van de aandrijving van het tolletje. Een microprocessor berekent uit de signalen continu de drie parameters. Wat de Corotorq extra aantrekkelijk maakt: hij is in staat zijn eigen technische conditie vast te stellen. Door af en toe het koppel en de koppelvariatie te voorspellen bij een hoger toerental, vervolgens het toerental te verhogen tot dat andere toerental is bereikt en na te gaan of de voorspelling klopt, kan de Corotorq zijn eigen werking controleren. Deze eigenschap maakt de Corotorq in het bijzonder voor toepassing bij offshore windturbines buitengewoon waardevol. Verloop van de calibratie is een beruchte foutenbron bij cup-anemometers die bovendien -anders dan de altijd draaiende Corotorq- elke paar jaar wel een keer komt vast te zitten door ijsafzetting of vogeluitwerpselen. En hoe komt zo’n anemometer dan weer op gang? Uitvinder: Gustave P. Corten.

Compacte windturbine-generator voor laag toerental Een elektrische generator moet een toerental hebben van 1500 of 3000 per minuut. De rotor van een windturbine draait echter ruwweg vijftig maal langzamer. Daarom heeft een windturbine nog een dure, zware, storingsgevoelige en onderhoudvergende tandwielkast nodig. Een andere oplossing voor een windturbine is de direct drive generator waarvan de rotor direct aan de rotor van de windturbine zit. De generator moet dan wel veelpolig zijn. De direct drive generator heeft echter ook nadelen: hij moet een zeer grote diameter hebben om bij het lage toerental van de turbinerotor nog voldoende koppel op te wekken. Een generator die zonder tandwielkast én een laag rotorvolume heeft én een hoog koppel kan opwekken bij een laag toerental zou een uitkomst betekenen. Bij ECN is nu een generatorconcept onderzocht waarbij het elektromagnetische systeem deel uitmaakt van de

mechanische overbrenging. Door deze integratie lijkt dit generatorsamenstel zeer goed en in compacte vorm toepasbaar te zijn in een windturbine. Voorlopige berekeningen komen uit op een reductie van de generator-rotor-massa met een factor 6 ten opzichte van een bestaande direct drive generator. Hoewel de overige componenten zwaarder zullen worden dan in een conventionele generator, is de verwachting toch dat de totale massa van het generatorsamenstel uiteindelijk belangrijk lager zal zijn dan bij toepassing van een direct drive generator of van een conventionele generator met tandwielkast. Uitvinder: Arie T. Veltman.

gedetailleerde ‘catalogus’ samengesteld waarin de aërodynamische kracht-coëfficiënten van een verscheidenheid aan bladprofielen staan vermeld. Deze database wordt gebruikt voor rotorontwerp. Gezamenlijk vormen ECN en TU Delft een expertisecentrum dat zich kan meten met de beste drie van de wereld.

te hebben maar bij hogere windsnelheden wel. Hiermee is een reeds 15 jaar bekend probleem opgelost. Deze analyse kon dank zij de stall flags snel en relatief goedkoop worden uitgevoerd. De kosten van deze metingen bedroegen slechts 10% van de jaarlijkse inkomstenderving als gevolg van de vermogensfluctuaties.

Vermogen

Bij het onderzoek dat gericht is op het verbeteren van de vermogensprestatie en het mechanisch gedrag van rotoren werden twee vindingen gedaan waarop octrooi is aangevraagd. De ene innovatie betreft het verhogen van de aërodynamische prestaties van de bladsteel (waarmee een rotorblad aan de naafflens bevestigd is). Bijna altijd vermindert dit onderdeel de energieopbrengst van de rotor. Door de vinding kan een licht positieve bijdrage ontstaan. De andere vinding betreft de vorm en de precieze locatie van vortexgeneratoren op bladen. Vortexgeneratoren dienen om overtrek uit te stellen, waardoor ook de daardoor veroorzaakte trillingen worden voorkomen en de opbrengst kan toenemen.

De Windgroep is in 1999 in het bijzonder actief geweest op de gebieden aërodynamisch en aëro-elastisch rotorontwerp en het ontwikkelen en toepassen van regelsystemen. In het vorig verslag werd melding gemaakt van de ontwikkeling van een aërodynamisch diagnosehulpmiddel, de zogeheten ‘stall flags’: klepjes op het bladoppervlak die openklappen wanneer en waar de stroming van het profiel loslaat. In 1999 is de diagnostische waarde hiervan duidelijk bewezen. In opdracht van NEG-MICON en LM Glasfiber voerde ECN met behulp van deze stall flags metingen uit aan windturbines in Californië, waar men al heel lang bijzondere last ondervond van het optreden van meervoudige vermogensniveaus. Dat verschijnsel leidde tot een aanzienlijke daling van de opbrengst (tot 45 % minder). Met behulp van de stall flags werd waargenomen dat de stroming rond de bladen voortijdig losliet, wat uiteindelijk kon worden toegeschreven aan aanzetting van insecten op de voorrand van de bladen. Het vermogensniveau bleek sterk afhankelijk te zijn van de dikte van de laag insecten. Het ontstaan van de aanzetting treedt alleen op bij warm weer met weinig wind en hoge vochtigheid. Bij weinig wind bleek de gevormde insectenkoek geen effect op het gedrag van de turbine

Regelsystemen Een goed voorbeeld van het ECN-werk aan regelsystemen vormt de ontwikkeling van regelingen voor het verstellen van de bladhoek bij harde wind. Voor verschillende fabrikanten werden nieuwe regelingen ontwikkeld. Het gaat daarbij om de grotere turbines. Bij Newinco om een 3-bladige turbine met constant toerental, die een geïnstalleerd vermogen heeft van 1 MW en bij Lagerwey om een eveneens 3-bladige turbine met variabel toerental en een vermogen van 0,75 MW. Door af te wijken van de gangbare regel-

15

methode voor windturbines werd bereikt dat het opvoeren van het toerental tijdens start-up nu geleidelijk gaat en dat het opgenomen windvermogen veel constanter is. Daarmee werden de belastingen tijdens het koppelen aan het elektriciteitsnet wezenlijk gereduceerd. Bij de turbine van Lagerwey zijn substantiële verbeteringen gerealiseerd door het anticiperen op zware windvlagen en de overgang tussen nominaal (0,75 MW) en ondernominaal bedrijf in de regeling op te nemen. Hierdoor wordt voorkomen dat er momentane toerentalexcursies optreden. Voor deze industriële ondersteuning is een software-matige infrastructuur ontwikkeld waarmee voor afgeleide turbinetypes zeer snel de regeling aangepast kan worden.

Samen met NEG-MICON, Aerpac, LM Glasfiber, van Oord ACZ en de TU-Delft werd in 1999 een begin gemaakt met het ontwikkelen van een zeer grote windturbine (5 MW) bestemd voor offshore toepassingen. Juist omdat de turbines buitengaats worden opgesteld, worden er veel extra eisen aan het ontwerp gesteld. Zo zijn de windsnelheden op zee hoger dan op het land. Gezien zijn diameter (>100 m) kan ook de windbelasting over de rotor sterk variëren (wind shear). Daarnaast moet de golfbelasting in rekening worden gebracht. Verder worden er stringente eisen gesteld aan de betrouwbaarheid, omdat bij falen de derving aan opbrengst fors kan oplopen, en offshore turbines slechts enkele maanden per jaar voor onderhoud en reparatie bereikbaar zijn.

Parameters Voor het vaststellen van de prestatie van windturbines op een bepaalde locatie zijn windsnelheid, windrichting en luchtdichtheid de belangrijkste inputparameters. De betrouwbaarheid van de meetinstrumenten daarvoor laat in de praktijk wel eens te wensen over. In 1999 ontwikkelde ECN een meetmethode waarmee windsnelheid, windrichting en luchtdichtheid, en werking met één instrument worden bepaald. Op dit instrument, de COROTORQ is octrooi aangevraagd. Tenslotte werd een concept ontwikkeld voor een ‘direct drive’ generator met een potentieel veel lager gewicht dan de nu toegepaste langzaam lopende ‘direct drive’ systemen. In het nieuwe concept wordt gebruik gemaakt van een geavanceerde transmissie, die met de generator geïntegreerd is. Op het concept is eveneens octrooi aangevraagd. In 1999 kwam de financiering van het multi-megawatt testveld, dat in Wieringerwaard zal worden gerealiseerd, nagenoeg gereed. Ook de overeenkomsten met omwonenden en landeigenaren kwamen in een afrondende fase. Het project is tot nu toe een van de weinige voorbeelden in Nederland waarbij vanaf het begin de drie belangrijke actoren, te weten de overheid, het publiek (in vertegenwoordigende zin), en de initiatiefnemer (in dit geval ECN met steun van de windenergie-industrie), op planmatige en volwaardige manier zijn betrokken. Ook het ontwerp van de meetinfrastructuur werd afgerond. De verwachting is nu gerechtvaardigd dat we in Nederland tegen het einde van het jaar 2000 een onderzoeksfaciliteit in gebruik kunnen stellen, die ons op een optimale manier in staat stelt zeer grote turbines met vermogens tot 5 MW snel te beproeven. De faciliteit is cruciaal voor de ontwikkeling van betrouwbare turbineconcepten voor offshore toepassingen.

16

De plaatsing van windturbines in Nederland stuit op nogal wat weerstand bij omwonenden en lokale overheden. Daarbij gaat het vooral om geluidshinder, slagschaduw, horizonvervuiling en de vogelproblematiek. Bij plaatsing buitengaats komen daar nog enkele specifieke offshore-aspecten bij. In het afgelopen jaar zijn diverse bijdragen geleverd aan het wegnemen van deze maatschappelijke barrières. Naast betrokkenheid bij MER-procedures (milieueffect-rapportage, inmiddels verplicht bij windparken groter dan 20 MW) worden ook nieuwe participatie-concepten ontwikkeld. Zo is voor het testveld in de Wieringermeer een constructie bedacht, waarbij de eigenaars van de grond en omwonenden deelnemen als commanditair vennoot in het testveld.

Externe partners en opdrachtgevers Wind AerpacAerolaminates (GB), Atlantic Orient (VT, USA), ATO-DLO, Bomus (DK), BuZa-DGIS, CIEMAT (E), CIWI, CRES (GR), Det Norske Veritas (DK), DEWI (D), Ecotecnia (E), ENERCON (D), Essent (voorheen EDON), Europese Commissie, EWEA, Gaarad & Hassan (GB), Germanischer Lloyd (D), Turbowinds (B), Imperial College (GB), Jeumont (F), KEMA, Lagerwey the Windmaster, LM Glasfiber Holland, Mie University (JP), Ned. Ambassade Kazakhstan, NedWind, NEG-MICON, NEL (GB), NEWIN, Newinco, NLR, Nordex (D), Nordic Windpower (S), Novem, NREL (USA), NTUA (GR), NUON, Oak Creek Energy (CA, USA), Polymarin, Profin, Provincie Noord-Holland, RAL (GB), RED, RES (GB), Risø (DK), SPE, Stentec, Tacke (D), Teknikgruppen (S), Traedon Utilities, TUD- Faculteit Civiele Techniek, TUDFaculteit Elektrotechniek, TUDk (DK), Turbowinds (B), University of Sunderland (GB), University of Uppsala (S), van Oord ACZ, Vestas (DK), Windtest (D), Zephyr Windpower (S).

Biomassa

I

n de Energienota is de ambitie neergelegd om in 2020 120 petajoule energie te winnen uit biomassa (75 PJ) en afval (45 PJ). De eerste stappen in deze richting zijn inmiddels gezet. In drie basislast-eenheden wordt biomassa, voornamelijk snoeien afvalhout, meegestookt. In 1999 is ook de centrale in Cuijk op stoom gekomen, waarin biomassa wordt verbrand voor de productie van warmte en elektriciteit, en startte de bouw van een vergelijkbare centrale in Flevoland. Verder is de bouw van een grote vergasser voor biomassa, die zijn stookgas levert aan de kolenketel van de Amercentrale, in volle gang en is het plan geopperd om de kolenvergassingscentrale in Buggenum deels te voeden met een organische reststroom. Biomassa in Nederland bestaat voornamelijk uit afvalstromen, zoals GFT, bermgras en afval uit de voedingsmiddelenindustrie (cacaodoppen, sojaschroot, aardappelschillen): een veelheid aan stromen die zowel qua samenstelling als herkomst zeer divers is, met alle gevolgen van dien voor de conversie van biomassa in elektriciteit of warmte. Daarnaast is een deel van de stromen seizoen-gebonden. Dat maakt inzet van biomassa, met name voor decentrale opwekking tot een onderneming waar je je verstand bij moet houden. Om de risico’s die gepaard gaan met de diversiteit aan biomassa-stromen te beperken, kan een tussenstap in de vorm van vergassen of pyrolyse zoals bij de Amercentrale worden toegepast.

Thermische conversie ECN heeft zich de laatste jaren mede ontwikkeld tot een centrum voor onderzoek en dienstverlening op het gebied van vergassen van biomassa. Er is een experimentele infrastructuur opgebouwd in de vorm van testinstallaties voor vergassing, hydrovergassing en pyrolyse die uniek is voor WestEuropa en waarvan steeds meer door marktpartijen gebruik wordt gemaakt. Daarnaast omvat het programma onderzoek naar beschikbaarheid en karakterisering van brandstoffen, naar de vorming van teer en as en naar co-conversie, ofwel bijstoken van biomassa en/of uit biomassa gewonnen gas. Bij de opbouw van deze infrastructuur concentreerde de ontwikkeling van de vergassings-techniek bij ECN zich oorspronkelijk op karakterisering van biomassa en afval. Immers, door het diverse, en in de tijd variërende karakter van de brandstof is kennis van de conversie van de stromen essentieel. De keuze van de techniek van circulerendwervelbedvergassing sluit aan bij deze omstandigheid. Inmiddels is hierdoor veel ervaring opgedaan

Uit CO2, zonlicht en wat mineralen kunnen in een reactor algen worden gekweekt voor de zuivering van afvalwater, waarna de algen worden benut als biobrandstof én voor de synthese van fijnchemicaliën.

met het bedrijf van deze vergassings-technologie en is het moment aangebroken deze technologie op de markt te brengen. Hier heerst echter een nogal afwachtende houding om redenen van onzekerheid over de kosten en de nog niet bewezen betrouwbaarheid van de technologie. Om de afwachtende houding ten aanzien van vergassing voor decentrale warmte/kracht-opwekking te doorbreken is in 1999 een Task Force opgericht om de vergassingstechnologie waarmee ECN inmiddels enkele jaren ervaring heeft, op de markt te brengen. Dit samenwerkingsverband van Shell, HoSt en ECN, onderzoekt de mogelijkheid om tegen een concurrerende prijs via vergassing stroom en warmte te winnen uit biomassa. Het onderzoek was ultimo 1999 vrijwel afgerond. Het gas dat ontstaat bij het vergassen van biomassa moet vaak worden gereinigd voor het kan worden gebruikt in een turbine of gasmotor. De verontreinigingen bestaan voornamelijk uit fijn stof, de as zoals we die bij verbranden van hout kennen, teer, stikstofverbindingen en andere verbindingen afhankelijk van de soort van biomassa of afval die vergast wordt. In

17

De Pyromaat II, door André Oudhuis (links) en Johan Beesteheerde in gebruik genomen, is een proefopstelling voor tweetrapsvergassing van hoogcalorische afvalstromen zoals autoshredder, bouw- en sloopafval en elektronicaschroot.

het afgelopen jaar is een onderzoeksproject in gang gezet (GASREIP: gasreiniging en ‘prime movers’) voor het testen van systemen voor gasreiniging. Daartoe is een installatie gebouwd waarbij een systeem voor gasreiniging gekoppeld wordt aan een prime mover, een turbine of gasmotor. Het onderzoek richtte zich in eerste instantie op de ‘klassieke’ combinatie van een gaswasser annex zaagselbedfilter. Inmiddels zijn ook contracten afgesloten voor het testen van andere reinigingssystemen zoals de plasmareactor en een roterend filter.

Synthetic natural gas Op het gebied van hydrovergassing is in 1999 onderzoek gedaan naar de technische en economische haalbaarheid. Bij hydrovergassing wordt biomassa vergast met waterstof. Daarbij ontstaat SNG

Externe partners en opdrachtgevers Biomassa AVR, BTG, CORUS, CSIC, Demkolec, Ecofys, EERC, EET, Elcogas, EnergieNed, EPRI, EPZ, EZHGasunie, GGR, Gibros, HoSt, HVC Alkmaar, IFRF, IMAG-DLO, Kachelbouw Doetichem, KANDT, KEMA, Krupp Uhde, LEI-DLO, NEM, Novem, NREL (USA), NRG, NVA, PNEM, PROAV, PSI, UU (NW&S), SDE, Shell SIOP, Siemens/KWU, Stork Thermeq, Stork E&C, Suikerunie, TNO-MEP, TUD,TUE, UNA, Uni-Essen, Uni-Ulster, US DOE, VROM.

18

(synthetic natural gas) van een kwaliteit die vergelijkbaar is met die van aardgas. Modelberekeningen toonden aan dat verschillende soorten biomassa en GFT-afval bruikbaar zijn in combinatie met verschillende waterstofbronnen. De chloorproducenten Akzo Nobel en GE Plastics hebben laten weten positief te staan tegenover gebruik van waterstof, dat vrijkomt bij chloorfabricage, voor de productie van SNG. Akzo Nobel is bereid waterstof te leveren aan een eventuele demonstratieplant. Wat de economische haalbaarheid betreft zou het met waterstof vergassen van populierenhout SNG opleveren met een kostprijs van circa 11 gulden per GJ. De huidige aardgasprijs is ongeveer 8 gulden per GJ. Pyrolyse -verhitten zonder lucht of zuurstof- blijkt een interessante techniek voor het verwerken van sterk met uiteenlopende metalen verontreinigde afvalstromen, zoals kabels en elektronicaschroot. Het pyrolyseproces levert een vrij schoon gas op dat kan worden gebruikt voor energiewinning, en een vaste fractie waarin de metalen zijn opgenomen. Door deze fractie te smelten kunnen metalen eventueel worden teruggewonnen voor hergebruik. De warmte die voor het smelten nodig is wordt geleverd door verbranding van de brandstof die zich nog in de vaste fractie bevindt. In het afgelopen jaar is een nieuwe pyrolyse-installatie gebouwd, de Pyromaat II en zijn computermodellen ontworpen van zowel het pyrolyseproces als de reactor.

Schoon Fossiel

H

et programma Schoon Fossiel rust voornamelijk op drie pijlers: nieuwe technologieën voor gasgestookte installaties, de energievoorziening in de vervoersector, en de milieuaspecten van de energievoorziening (met de nadruk op aërosolen en de rol van fijnstof in het stedelijk milieu). De rode draad in dit onderzoekprogramma is de verschuiving van verbranding naar andere, minder milieu-belastende, elektrochemische energieconversietechnieken. Een belangrijke kandidaat voor de ‘Nieuwe Energie’ is de brandstofcel. Vooral twee typen brandstofcellen bieden goede perspectieven op toepassing in de nabije toekomst: de vast-oxidecel (SOFC) en de polymeercel (SPFC). Vooralsnog is het onderzoek aan de ontwikkeling van de gesmolten-carbonaatcel (MCFC) gestaakt aangezien de eisen die de, grootschalige, ontwikkeling van dit type brandstofcel stelt, niet binnen het huidige budget is te verwezenlijken en de industriële belangstelling nog achterblijft. De aandacht in het programma Schoon Fossiel is bij brandstofcellen vooral gericht op de (verdere) ontwikkeling van de polymeercel en van de vast-oxidecel.

Vervoer De polymeercel is vooral interessant voor de vervoersector. Het probleem is dat deze cel zuivere waterstof als brandstof nodig heeft. Vooralsnog tendeert de oplossing in de richting van een omzetting van brandstof ‘onder de motorkap’ waarbij momenteel methanol of

diesel als favorieten worden beschouwd. Een aandrijving op basis van een brandstofcel vergt de integratie van een groot aantal componenten: een zodanige integratie dat het gehele systeem past binnen de beperkte ruimte van een transportmiddel is dan ook een belangrijke eis. In het verslagjaar werd een ‘stack’ van polymeercellen ontworpen van 1 kW, die toegepast in een scooter uitstekend bleek te functioneren. De scooter is dankzij zijn lage stof- en geluidemissies bij uitstek geschikt voor gebruik in de bebouwde kom. De kennis op het gebied van systeemintegratie en -miniaturisatie die in dit experiment werd ontwikkeld, is bruikbaar in de toepassingsontwikkeling voor personenauto’s en andere transportmiddelen.

Micro-warmte/kracht In het verslagjaar werd een Fuel Processor Test Opstelling (FPTO) ontwikkeld en gebouwd waarmee aardgas wordt omgezet in zuiver waterstof. De polymere brandstofcel converteert de H2 vervolgens in warmte en elektriciteit. De FPTO is een onderzoeksinstrument om aan te tonen dat deze vorm van microwkk in huishoudens haalbaar is. Ten opzichte van de conventionele energievoorziening bespaart de combinatie van gasprocessing en stationaire brandstofcel bij dezelfde opbrengst aan warmte en elektriciteit circa 30% aan primaire brandstof. Zowel polymere als SOFC-cellen zijn geschikt voor stationaire energietoepassingen, waarbij aardgas als

Reductie van N2O-emissies - vervolgd Twee jaar geleden introduceerde ECN een katalysator die uit industriële afgasstromen of verbrandingsgassen het schadelijke N2O (lachgas) efficiënt verwijdert. Aan belangstelling voor die vinding heeft het niet ontbroken, een goede stimulans om het werk aan dat onderwerp met kracht voort te zetten. De inspanningen hebben inmiddels geleid tot een verbetering van de katalysator, te danken aan een zeer kleine hoeveelheid van een extra component. De aangepaste katalysator zet N2O bij lage temperaturen (<350ºC) nog efficiënter om in onschadelijk stikstof dan zijn voorganger en bewerkstelligt tegelijkertijd een lagere slip van koolmonoxide en andere koolwaterstoffen. Die slip is zelfs tot minder dan één op de miljoen deeltjes teruggebracht. Uitvinder: Michiel Verhaak.

19

brandstof wordt gebruikt (afhankelijk van de cel direct of via een omzetting in waterstof). Belangrijk voordeel boven de polymeercel is dat de vast-oxidecel minder kieskeurig is in zijn brandstof en een hoger systeemrendement heeft van ruim 50%. Het nadeel is de hoge temperatuur van de cel die daarmee minder geschikt is voor mobiele toepassingen. Een aantrekkelijke stationaire toepassing is de kleinschalige micro-warmte/krachtopwekking voor woningen; in feite een cv-ketel die ook elektriciteit genereert. Met Sulzer Hexis zijn proeven begonnen voor het in de praktijk testen van micro-wkk-installaties op basis van SOFC-cellen. De productie van de vast-oxidecellen van ECN werd ondergebracht in een aparte vennootschap: InDEC. Dit bedrijf heeft een productie-capaciteit van 25.000 cellen, maar vooralsnog bedraagt de jaarproductie zo’n 5000 cellen. Samen met ENATEC -een gezamenlijk onderneming van ATAG Verwarming, het energie-bedrijf Eneco en ECN- wordt gewerkt aan de ontwikkeling van een ‘huiscentrale’ die ‘draait’ op een stirlingmotor. Er zijn geslaagde proeven gedaan met een systeem met een

Afdichting brandstofcel Een gesmolten-carbonaatbrandstofcel (oppervlak 0,1-1 m2, dikte enkele millimeters) levert een spanning van 0,8 volt. Om een bruikbare spanning te verkrijgen worden de cellen gestapeld en in serie geschakeld. Separatorplaten in de stacks scheiden de cellen en de gasstromen van elkaar. Interne gaslekken beïnvloeden de celefficiency en de levensduur zeer negatief. Lekken naar buiten zijn voor het functioneren van de stack minder ernstig, maar niet best voor het milieu en het brandstofverbruik. Een goede gasafdichting is daarom essentieel. Doorgaans wordt een stack uit losse onderdelen en drie ‘groene’ keramische lagen (voor de matrix met elektrolyt, anode en kathode) geassembleerd en daarna in zijn geheel onder mechanische druk in een oven geplaatst, zodat de keramische lagen worden gesinterd en één geheel gaan vormen. Bij die warmtebehandeling ont-

20

elektrisch vermogen van 250 W. In de VS is Stirling Technology Company in opdracht van ENATEC begonnen met de bouw van een prototype van een microwkk-installatie met een elektrisch vermogen van 1 kW.

Lachgaskatalysator Op het gebied van de milieuaspecten van de energievoorziening zijn enkele belangrijke resultaten bereikt. Twee jaar geleden is octrooi verworven op een katalysator voor de omzetting van lachgas (N2O) in stikstof en zuurstof met een rendement van meer dan 90%. Indien deze techniek zou worden ingezet bij de belangrijkste lachgasbronnen in de industrie, installaties voor de productie van salpeterzuur, zou in Nederland een reductie van circa 8 Mton CO2-equivalent kunnen worden gerealiseerd: bijna dertig procent van de binnenlandse reductiedoelstelling. Lachgas wordt weliswaar niet in grote hoeveelheden geproduceerd, maar heeft een hoge broeikaspotentie: zo’n 300 keer die van CO2. Gebleken is dat het procédé ook onder hoge druk goed werkt. In een haalbaarheidsstudie is een aantal veelbelovende reactorconcepten gepresenteerd. Er zijn voorbereidingen getroffen om het procédé in een praktijkopstelling bij bestaande productie-installaties te testen.

staan onvermijdelijk scheurtjes in het keramische materiaal. Om toch goed af te dichten bleek een stukje metaalfolie op de overgang van cel- en sealgebied de oplossing. Bij het sinteren zal ter plaatse van het folie de druk gelijkmatiger en wat hoger zijn dan elders. Scheurvorming wordt daardoor op die plaats onmogelijk of althans sterk bemoeilijkt. Toen de uitvinder zich realiseerde dat deze eenvoudige doch doeltreffende techniek nergens anders wordt gebezigd heeft hij patent aangevraagd. Uitvinder: G. Rietveld. Voor de externe afdichting kon het nog eenvoudiger. Het effect van het extra folie kan ook worden bereikt door het aanbrengen van een ril op het sealvlak van de cel. Ter plaatse zal bij het sinteren de wat hogere en gelijkmatig verdeelde druk scheurvorming in het keramisch materiaal voorkómen. Doorlopende scheuren die tot gaslekkage zouden leiden worden dus ter plaatse van de rillen gestopt. Elders in de wereld houdt men het sealvlak vlak. Daarom is ook voor de rillen die bij het maken van de separatorplaat gewoon worden meegeperst patent aangevraagd. Uitvinder: G. Rietveld.

Efficiënt warmtegebruik De warmte van hete rookgassen van industriële ovens wordt vaak geloosd naar de omgeving omdat die warmte niet economisch verantwoord is te benutten, mede omdat de rookgassen vervuild zijn. Door de warmte via een warmtewisselaar over te dragen aan een goedkope schone-luchtcyclus kan de thermische energie uit de rookgassen wel worden benut, bijvoorbeeld voor de productie van elektriciteit, voorgewarmde verbrandings- en/of perslucht. Varianten van deze

luchtturbinecyclus zijn ook mogelijk achter een gewone gasturbine om bijvoorbeeld hete lucht te leveren voor een bakproces (bij bakkerijen) of een droogproces (bij de zuivelindustrie). Een verdere variant met toekomst is de luchtcyclus achter een biomassa-installatie. De ‘gevoelige’ turbine-installatie komt alleen in aanraking met schone lucht en levert tevens voorgewarmde droog- en/ of verbrandingslucht. Uitvinders: Mischa Korobitsyn en Toine van Wunnik (inzet).

Fijnstof Binnen het programma Schoon fossiel is het vorig jaar aangetoond dat aërosolen een aanzienlijk versluierende invloed hebben op het broeikaseffect. Vooral nitraat en organische stoffen blijken een belangrijker rol te spelen dan tot nu toe gedacht. Nader onderzoek zal de werkelijke mechanismen moeten blootleggen. Er is een methode ontwikkeld voor de meting van nitraat, gebaseerd op de eerder ontwikkelde zogeheten Steam Jet Aerosol Sampler, die met succes in de Verenigde Staten is beproefd. Er zijn metingen gedaan rond autosnelwegen aan fijnstofconcentraties. Uit epidemiologisch onderzoek is gebleken dat emissies van deeltjes kleiner dan 1 µm (1 µm =10-6 m; aangeduid met PM-1) een groter effect hebben op de gezondheid dan de grotere deeltjes in fijn stof. De huidige meetmethode voor fijnstof (PM-10) meet slechts de massa van deeltjes kleiner dan 10 µm. De experimenten tonen aan dat de aantallen kleinere deeltjes wezenlijker zijn voor het bepalen van het gezondheidseffect van fijnstof dan de hoeveelheid. Het stedelijk milieu en zijn effect op de gezondheid wordt vooral bepaald door PM-1-stof. Het blijkt dat roetfilters voor dieselmotoren alleen de grotere roetdeeltjes afvangen waardoor de positieve effecten van dit type filter op de volksgezondheid beperkt zijn.

Externe partners en opdrachtgevers Schoon Fossiel AB-DLO, Afvalzorg, Alstom, Andersen, ATAG, BCRS, Bertin &Cie (Fr), Brandstofcel Nederland B.V. (BCN), British Gas Technology, CdF (Fr), Centrum voor Constructie en Megatronica (CCM), CRI, Den Oudsten Bussen, DSM, Enatec, ENECO, EU, Fluor Daniel, FZ Jülich, Gasunie, Gaz de France, Huls/Creavis, IEA Greenhouse Gas R&D, IFTGermany, IKC-N, IMAG-DLO, Imperial College, InDEC Pilot Productions b.v., ITE, JRC, KEMA, KTH (Z), KWA, LEI-DLO, Linde AG, M&I, MEL (Japan), Ministeries: VROM, EZ, V&W (DWW), Nedstack, NEM, NIZO, Novem, NREL (USA), Prototech, Provincies: Zuid-Holland, Noord-Holland, Noord-Brabant, Gelderland, Utrecht, R&R, RIVM, RIZA, SC-DLO, Schelde Technology Services B.V., Traxis, Shell Hydrogen, Shell International Oil Products b.v., Siemens AG, Siemens Erlangen, Stork, Stork Alpha Engineering B.V., Stork E&C, Stork Special Products SPE, Sulzer Hexis, Sydkraft, Steward Electrolyser (Canada), This, TNO-Glas, TNO-NITG, TU-Delft, Univ. Beijing, Universiteit van Birmingham, Universiteit van Colorado, Universiteiten van Wageningen, Nijmegen, Utrecht, Amsterdam, Usine de Metz (F), UU-NW&S.

21

Energie Efficiency

E

en groot deel van de Nederlandse industrie behoort tot de procesindustrie en is energie-intensief. Aan de ‘buitenkant’ van het productieproces is de afgelopen jaren, door toepassing van warmte/kracht en de optimalisering van de warmtehuishouding, de energiehuishouding al sterk verbeterd. Verbetering van het proces zelf is een volgende stap. Uiteindelijk zal de belangrijkste weg naar een energie-efficiëntere en duurzamere procesindustrie gaan via procesvernieuwing en procesintensivering. Binnen het prioriteitsgebied Energie Efficiency werkt ECN op een aantal gebieden aan het bereiken van die doelstelling. Belangrijke onderzoekthema’s zijn scheidingstechnologie, gebruik van restwarmte en de ontwikkeling van nieuwe procestechnieken.

Scheiding met membranen In de Nederlandse procesindustrie wordt bijna de helft van alle energie gebruikt voor processen waarin het product wordt gescheiden van bijproducten. De voornaamste huidige scheidingstechniek is destillatie. Al jaren belooft de membraantechniek die rol over te nemen, maar de grote doorbraak laat op zich wachten, vooral door materiaalproblemen. ECN werkt aan anorganische membranen. Deze zijn in vergelijking met polymeermembranen beter bestand tegen verhoogde temperaturen en tegen allerlei chemicaliën en zij zijn mechanisch sterker. Het zwaartepunt van de ontwikkeling ligt bij moleculaire scheidingen, waar grote ener-

giebesparingen mogelijk zijn. De beschikbaarheid van deze membranen tegen concurrerende prijzen zal bovendien kunnen leiden tot procesintensivering en tot nieuwe producten en procesroutes. ECN richt zich op een breed gebied van membraanscheidingstechnieken, microfiltratie, ultrafiltratie, pervaporatie en gasscheiding. Voor de exploitatie van de ECN-microfiltratie-membraankennis is in 1999 een licentieovereenkomst gesloten met EcoCeramics. De ontwikkeling van de technologie voor de ontwatering van organische mengsels met silicamembranen is in 1999 in een stroomversnelling geraakt. In samenwerking met eindgebruikers (o.a. Akzo Nobel, Solvay, Caldic, Quest, DSM, IFP) zijn voor enkele industrieel interessante mengsels de prestatiekarakteristieken bepaald. In de meeste gevallen werden een zeer goede scheiding, hoge fluxen en een bevredigende levensduur bereikt. Technisch economische evaluaties laten een marktpotentieel zien van vele tienduizenden vierkante meters. In Europa valt met deze technologie circa 400 PJ/jaar te besparen. Ter voorbereiding van de marktintroductie werd een moduleconcept gerealiseerd waarin massa- en warmtetransport zijn geoptimaliseerd. Een scheidingsinstallatie met zo’n module wordt momenteel bij verschillende industriële ondernemingen getest. Sulzer Chemtech, producent van destillatiekolommen en pervaporatiesystemen, is inmiddels onder licentie begonnen met de wereldwijde introductie van de nieuwe technologie. Voorts is vastgesteld dat dit type membraan gebruikt kan worden voor reactorconcepten waarin door combinatie van reactie en scheiding een evenwichtverschuiving wordt bereikt (procesintensivering). Voorbeelden van geschikte processen zijn verestering van zuren en alcoholen en ontwatering tijdens de ureumproductie. Op laboratoriumschaal is het door de UT en ECN ontwikkelde hydrofobe silicamembraan ingezet voor de scheiding van methanol/tolueen- en ethanol/ETBE-mengsels. De resultaten waren veelbelovend. Zij verschaffen een goede basis voor een onderzoek- en ontwikkelingstraject voor de scheiding van organische componenten.

Sulzer Chemtech, wereldleider op het gebied van scheidingsinstallaties, verwacht grote industriële belangstelling voor de ECN-pervaporatiemembranen en neemt deze in productie. De licentie-overeenkomst is op 1 januari 2000 ingegaan

22

De toepassing van gasscheidingsmembranen ligt verder weg, al verloopt de ontwikkeling van een membraanmodule voor waterstofafscheiding tot nog toe succesvol. Er werd een scheidingsunit gemaakt, gebaseerd op ECN-technologie, die kan dienen als alternatief voor de selectieve oxidatie van CO in polymere brandstofcellen. De uitstekende prestaties van dit membraan geven zicht op vergaande kostenreducties en voorts bleek dat een membraan met deze flux en selectiviteit ook vol-

Levensduurverlenging MCFC De anodezijde van de separatorplaat in een gesmolten-carbonaatbrandstofcel (MCFC) is gevoelig voor corrosie. IJzer en chroom uit de roestvrijstalen separatorplaat reageren bij de bedrijfstemperatuur van 650ºC met de aanwezige gesmoltencarbonaatzouten en lossen daar ook nog gedeeltelijk in op. Omdat er aan de anodezijde altijd waterstof aanwezig is, het voedingsgas van de brandstofcel, kan geen oxidelaag worden gevormd die de corrosie stopt. De separatorplaat moet dus op een andere manier worden beschermd. Dat gebeurt sinds kort met een drielaagscoating. De eerste laag is van NiCrAlY, de tweede van keramisch TiO2 en de derde van puur nikkel. Die laatste toplaag waarborgt de kwaliteit van het elektrische contact tussen plaat en cel, de middelste voorkomt diffusie van ijzer en chroom uit het staal naar de nikkellaag en de eerste verzekert het mecha-

doet aan de randvoorwaarden die in de procesindustrie worden gesteld bij de afscheiding van zuivere waterstof, zoals bij steam reforming, cracking- en dehydrogeneringsreacties. Gebruik van waterstofselectieve membranen in de syngasproductie binnen Nederland kan leiden tot een energiebesparing van circa 14 PJ per jaar.

Procesvernieuwing en ketenoptimalisatie Procesintensivering, de concentratie van verschillende procesfuncties binnen één apparaat, kan leiden tot een radicale verbetering van productieprocessen. ECN werkt in dit kader aan HEX-reactoren (combinatie van reactor en warmtewisselaar), membraanreactoren en PEC-reactoren, een combinatie van een fotovoltaïsche cel en een elektrochemische reactor). Een HEX-reactor heeft een hogere selectiviteit dan een enkelvoudige reactor, wat kan leiden tot minder bijproducten en een lager energiegebruik. Een PECreactor biedt kansen voor duurzame productie van chemicaliën uit kooldioxide en water door middel van zon-

nisch (en elektrisch) contact van de tweede laag met het roestvrijstaal van de plaat. Met name vangt deze hechtlaag de verschillen in uitzetting op. De drie lagen worden opgebracht door middel van APS (Atmospheric Plasma Spraying) of HVOF (High Velocity Oxygen Flame spraying). Vroeger legde men alleen die derde laag, van puur nikkel. Daarmee werd corrosie heel goed voorkomen, maar helaas niet langer dan 8 à 10 duizend bedrijfsuren. De nieuwe drielaagsbescherming verlengt de levensduur van de cel aanzienlijk. Hoeveel precies is nog niet vastgesteld. Duurproeven duren altijd langer naarmate de uitkomsten positiever zijn. Uitvinders: Robert C. Makkus (rechts), Arno H.H. Janssen en Michael Hoffmann (niet op de foto).

licht. In 1999 werd voor de experimenten een prototype op laboratoriumschaal van een 1-kanaals HEXreactor vervaardigd. Ook werd de beschikbaarheid onderzocht van compacte warmtewisselaars die geschikt zijn als HEX-reactor. Het Nederlandse besparingspotentieel voor dit type reactoren wordt geschat op 20 PJ/jaar. Van de PEC-reactor werd in 1999 een ‘proofof-principle’ opstelling ontworpen en gebouwd. Het werkingsprincipe kon echter nog niet worden gedemonstreerd. Vergaande energiebesparing kan ook gerealiseerd worden door optimalisatie in productie-ketens en locale samenwerking. Samen met Cogen Projects en KEMA heeft ECN bij Lyondell Chemical Nederland circa 40 verbeteropties in kaart gebracht, waarvan een kwart betrekking heeft op de inzet van membranen en vier op procesintensivering. Optimalisatie in productieketens stond centraal in een studie bij metaalproducent Corus naar de effecten van productverbetering op energiebesparing in de verbruiksfase. Deze studie resulteerde in

23

een algemene methodiek voor de bepaling van indirecte energiebesparing ten gevolge van een productinnovatie.

Restwarmte Het potentieel voor energiebesparing door een betere benutting van restwarmte is in Nederland circa 400 PJ per jaar op een totaal verbruik van 1050 PJ (1997)! Industriële restwarmte komt vooral vrij in twee temperatuurgebieden, namelijk 50-200°C en 300-600°C. Procesintegratie en optimalisatie hebben de hoeveelheid restwarmte op het hoge temperatuurniveau al sterk verminderd maar de benutting van de grote hoeveelheden restwarmte in het lage temperatuurgebied wordt belemmerd door economische randvoorwaarden en mismatch van aanbod en vraag qua temperatuur, plaats of tijd. Alleen al in het Europoort/Botlekgebied komt circa 40 PJ/jaar vrij bij temperaturen tot 150°C. ECN werkt aan de ontwikkeling van warmtepompen voor (her)gebruik van restwarmte, aan opslagsystemen en aan systemen voor de omzetting van restwarmte in elektriciteit. In 1999 werd onderzoek gedaan aan twee typen chemische warmtepompsystemen, de organisch chemische systemen en de vaste stof/damp systemen. Beide systemen zijn gebaseerd op reversibele chemische reacties, maken een grote temperatuursprong mogelijk, en kunnen restwarmte opslaan voor onbeperkte duur en met een veel hogere energiedichtheid dan in conventionele systemen. Een technisch/economische evaluatie van de IPA-warmtepomp (isopropanol ↔ aceton + waterstof ) leverde op dat een substantiële kostenverlaging van de organisch chemische systemen

vooralsnog niet valt te verwachten. De economische perspectieven van vaste-stof/dampsystemen, die zicht bieden op temperatuur-sprongen van meer dan 100oC, zijn echter veel gunstiger. Op basis van eerste thermische ontwerpstudies is geconcludeerd dat de economische haalbaarheid wordt bepaald door de grootte van het warmtewisselend oppervlak. Terugverdientijden van 3-5 jaar lijken haalbaar mits de reactiekinetiek en het stoftransport geen belemmerende factoren vormen. De markt bedraagt in Nederland circa 70 PJ per jaar. De energiebesparingskosten kunnen naar verwachting lager worden dan f 10/GJ. Op grond van deze resultaten is besloten het onderzoek te concentreren op vaste stof/damp chemische warmtepompen en -transformatoren in combinatie met opslag. De ontwikkeling van een vaste stof/damp absorptiekoeler, gebaseerd op het koppel Na2S/H2O (SWEATsysteem), is met de oprichting van SWEAT BV, een samenwerkingsverband van NUON, De Beijer RTB en ECN, in gang gezet. Dit apparaat kan restwarmte van 80°C opslaan en transformeren naar circa 10°C voor koeling in de industrie, de utiliteitsbouw en de transportsector. In elk van deze sectoren is een besparing te realiseren van ruim 10 PJ per jaar. Fase 1 van de ontwikkeling werd met succes afgerond. De met modelberekeningen bepaalde invloed van geometrie, materiaalkeuze en laadtemperatuur op het laadgedrag van een SWEAT-module komt goed overeen met experimentele data. In fase 2 ligt het accent op de corrosie van de in het zout geïntegreerde draadwarmtewisselaar.

Externe partners en opdrachtgevers Energie Efficiency

Loos, IFP (F), IMAG/DLO, Imperial College (GB), Inalfa-

Aarding Energo, ADMES, AKMC, AKZO Nobel, Alpha

Ares, IRC-CNRS Lyon (F), KEMA, Kropman, KTH Stock-

Reaal (CH), Aster, ATO-DLO, BASF(D), Bayer (D), BHR Group (GB), Caldic Chemie, CERES, Chart Marston (GB),

holm (S), Linde AG (D), Lyondell, Matech (D), MCA, NEAT, NL-GUTS, Novem, NUON, Pall (VS), Purac, Quest,

CINTEC, COGEN Projects, Continental Engineering,

Romesq, Rover, Sara Lee, SCC (GB), SDE, Senter, Shell,

Corus, De Beijer RTB BV, De Graaf CA, DLR (D), DSM, EcoCeramics, EnergieNed, Enersearch (Sydkraft, IBM

Siemens KWU (D), SKW Trostberg (D), Stork SPE, Sulzer Chemtech (CH), SWEAT BV, TNO-MEP, TU Delft, TU

Zweden, ABB, PreussenElektra, Iberdrola), ENPROSOL,

Eindhoven, Universiteiten van Aken, Salford (GB), Utrecht,

EPFL (CH), ESD, EU, Everest Coatings, Exxon Chemical Europe Inc (B), Exxon Corporate Research (VS), FOCWA,

Twente, Universiteiten van Messina (I), Newcastle (GB), Sevilla (S), Ulster (GB), Vestolit (D), VU Amsterdam,

Haltermann (B), Heat Exchanger Action Group (GB), Hoek

Wellman CJB Ltd (GB), Wientjes Emmen.

24

Beleidsstudies

D

e discussies in de energiewereld draaien zowel nationaal als internationaal - op dit moment om twee cruciale zaken: de liberalisering van de energiemarkt en het klimaatprobleem. Deze twee beïnvloeden elkaar sterk, maar hóe? Juist dit snijvlak tussen milieu en economie is het werkterrein van ECN Beleidsstudies. Daarin staat de vraag centraal hoe marktwerking en duurzaamheid hand in hand kunnen gaan en elkaar kunnen versterken. De projecten die Beleidsstudies in 1999 heeft gedaan benaderen deze vraag de ene keer vanuit de invalshoek van de liberalisering, de andere keer vanuit die van het klimaatprobleem.

Liberalisering Een belangrijke vraag is welk effect de liberalisering van de energiemarkt zal hebben op bepaalde - uit duurzaamheidsoogpunt interessante - energie-opties. Wat gebeurt er bijvoorbeeld met de voorheen zo populaire warmtekrachtkoppeling (wkk) in het ongunstige ‘harde’ marktscenario waarin energiebedrijven produceren tegen marginale kosten? En waarbij de dekking van de vaste kosten van elektriciteitsopwekking op de lange termijn continu onder druk staat? Beleidsstudies heeft voor het Energierapport van het Ministerie van Economische Zaken een inschatting gemaakt van de toekomst van wkk in een geliberaliseerde energie-

markt. Uitkomst van dit onderzoek is simpel: de kansen voor wkk zijn in een geliberaliseerde energiemarkt minder rooskleurig dan in het verleden het geval was. Voor hetzelfde Energierapport heeft Beleidsstudies ook gekeken naar de plaats die duurzame energie zich de komende twee decennia zal weten te verwerven in de energiemarkt. Ook daar was liberalisatie een belangrijk aandachtspunt. Uit deze studie blijkt dat het aandeel duurzame energie bij het huidige beleid -inclusief de verwachte verhoging van de regulerende energiebelasting- zal stijgen tot ruim vijf procent in het jaar 2020. Dat is minder dan de zeven procent waar voorgaande nota’s, zoals het Actieprogramma Duurzame Energie en de derde Energienota, op uitkwamen. Het streefdoel van tien procent kan alleen met extra beleidsinspanningen worden gehaald. De kansen voor nieuwe energietechnologieën worden sterk bepaald door bovengenoemde cruciale thema’s: de liberalisering en de wens tot drastische CO2-reductie. ECN onderzocht welke categorieën van energietechnologieën en vooral ook welke primaire energiedragers daar goed bij passen. Is de bestaande infrastructuur goed toegerust voor de toekomst, of moet zo langzamerhand worden begonnen met een overstap naar waterstof of elektriciteit als dominante energiedragers?

Minder tanken elektrische auto Een membraan dat waterstof uit een gasmengsel afscheidt werkt aanzienlijk beter als de waterstof continu wordt weggevoerd. Dat gebeurt met een spoelgas. Stikstof, stoom of kooldioxide zijn geschikte spoelgassen. Zuurstof niet, want dat reageert met waterstof. Zo’n waterstofmembraan kan gebruikt worden in de machinekamer van een elektrische auto. De waterstof is de brandstof voor de brandstofcel die de elektriciteit produceert waarop de auto rijdt. De chauffeur zal regelmatig benzine, methanol of een andere handzame waterstofverbinding moeten tanken, maar op gezette tijden ook spoelgas moeten innemen. Dat is lastig. Aan boord een geschikt spoelgas maken uit toch al aanwezige ingrediënten, dat zou de elektrische auto bij voorbaat populairder maken. Dat idee is gepatenteerd, tezamen met een tweetal invullingen voor de productie van het spoelgas. De eenvoudigste is deze: breng bij het starten gewone lucht in het waterstofcircuit en verbrandt wat waterstof tot de ongewenste zuurstof op is. Wat overblijft -stikstof en wat waterdamp- is een uitstekend inert spoelgas. Uitvinders: Ruud van der Woude (op foto), Maarten Bracht en Ronald Mallant.

25

Ilja II, Patriarch van de Georgische orthodoxe kerk, liet zich tijdens een bezoek aan Nederland door ECN voorlichten over de laatste ontwikkelingen op het gebied van duurzame energie.

Onzekerheden en gebrek aan prikkels maken dat betrokkenen nauwelijks nadenken over hoe het energiesysteem het best kan worden voorbereid op de verre toekomst. Aanpassing van de infrastructuur vergt veel tijd, en dan is het belangrijk om te beseffen dat de waterstofoptie bijvoorbeeld bij te lang wachten wegens tijdgebrek vanzelf afvalt. Verder blijkt dat energiebesparing bij alle energiesystemen onontbeerlijk blijft, en dat centrale technologie altijd zeer belangrijk zal blijven (vooral voor de productie van secundaire brandstoffen). Het onderzoek naar de liberaliseringseffecten beperkt zich niet tot Nederland. De unit heeft samen met enkele andere onderzoeksinstituten in Europa en met financiële steun van de Europese Unie gekeken welke mogelijkheden verhandelbare groencertificaten (tradable green certificates, TGC) bieden om het aandeel duurzame energie in Europa een flinke impuls te geven. Enkele Europese landen staan op het punt de stap te zetten naar een systeem van zulke certificaten, zoals dat in Nederland al wordt uitgeprobeerd. Een zorgvuldig vormgegeven TGC-systeem kan goed werken, zo laat het onderzoek zien. Voor sommige technologieën, zoals PV, zijn echter wel aanvullende instrumenten nodig.

26

Beleidsstudies heeft in 1999, samen met enkele andere Europese onderzoeksinstituten en in opdracht van de Europese Commissie, een verkenning gemaakt van de belangrijkste problemen die kunnen optreden op het raakvlak van energie, milieu en liberalisering, waarbij ECN de ontwikkelingen in de Europese gassector met behulp van scenario’s onder de loep nam. Het bleek dat de vruchten van een volledig geliberaliseerde gasmarkt pas plukbaar zijn als bestaande banden tussen de verschillende spelers worden doorgeknipt. Een ‘ontstrengeling’ van de sector derhalve, zowel wat betreft het kapitaal als het management. Vooral de integratie langs verticale lijnen - van winning, opslag en transport tot verkoop - zal anders een (te) dominante rol spelen bij de vaststelling van gasprijzen en de handel in de Europese Unie. Ook moet in principe iedereen toegang kunnen krijgen tot het transportnet, en zouden er zowel op EU- als op nationaal niveau krachtige toezichthouders moeten worden benoemd.

Klimaatprobleem De Uitvoeringsnota Klimaatbeleid van het milieuministerie (VROM) biedt de komende jaren het handvat waarmee de uitstoot van broeikasgassen moet worden teruggebracht. Beleidsstudies heeft,

samen met het RIVM en het CPB, berekend wat de effecten zullen zijn van het basispakket aan maatregelen. Als alle door de nota uitgelokte maatregelen daadwerkelijk worden genomen zal de uitstoot van het aantal CO2-equivalenten in 2010 26 Mton lager zijn dan zonder deze maatregelen, zo blijkt uit de analyse van het onderzoek. Van die tonnages is 15 Mton ‘hard’ en 11 Mton onzeker. Een groot deel van de onzekerheid (70 procent) ligt bij de energiebedrijven: zowel het effect van het kolenconvenant als de extra inzet van duurzame energie zijn onzeker. Van de reductiemaatregelen voldoet 80 procent aan de kosteneffectiviteitseis van 150 gulden per ton CO2-equivalent. In het kader van het BRED-project van de Europese Commissie (Biomass for greenhouse gas emission REDuction) werd een technologieverkenning gedaan. Gekeken is wat de emissiereductie-doelen van 50-75% voor broeikasgassen rond 2030 betekenen voor het gebruik van biomassa. Uit de uitgevoerde MATTER-modelberekeningen blijkt dat landbouw en bosbouw samen voor meer dan 500 Mton kunnen bijdragen aan de reductie van de CO2 -uitstoot. Biomassa wordt daarbij niet alleen gebruikt als ener-

giebron, maar ook als alternatieve grondstof voor de chemische industrie. Om dit te kunnen realiseren is een flinke hoeveelheid biomassa nodig en dat vraagt om een navenante intensivering van de productie. Technisch is dat mogelijk, maar het kan kruisen met de vigerende extensiveringtendensen in het landbouwbeleid. Het nationale klimaatbeleid heeft de afgelopen jaren een duidelijke internationale component gekregen. Zo kan Nederland de reductiedoelstellingen uit Kyoto alleen halen als het een deel van de maatregelen mag uitvoeren in het buitenland, het zogeheten Clean Development Mechanism (CDM). Beleidsstudies heeft met een aantal buitenlandse partners in opdracht van DGIS de markt voor CDM verkend onder de ‘NonAnnex 1’ landen en daarbij de meest kansrijke technologieën geïdentificeerd. Het reductiepotentieel in deze landen is aanzienlijk. Met maatregelen die minder dan $50 per ton kosten kan 2,25 Gton CO 2-equivalenten per jaar worden gewonnen. Het grootste deel van het potentieel kan worden geoogst door energie-efficiency-verbetering bij zowel de energiesector als aan de vraagkant.

Uitvoeringsnota (25 Mton) Energiebesparing verkeer 10%

CO2-vastlegging/opslag 0%

Energiebesparing overige sectoren 30%

Overige broeikasgassen 30%

In het verslagjaar publiceerde het Ministerie van VROM de Uitvoeringsnota Klimaatbeleid. Ter voorbereiding van deze nota bracht ECN samen met het RIVM de in Nederland haalbare reducties in kaart. De gehele cirkel schetst de totaal haalbare reductie, de donkere taartpunten geven aan voor welk gedeelte het ministerie daadwerkelijk heeft gekozen.

Duurzaam 15%

Elektriciteitsproductie 15%

27

Duurzame Energie in de Gebouwde Omgeving

H

et overheidsbeleid richt zich op een energiebesparing van 33 procent en een aandeel van tien procent duurzame energie in het jaar 2020. Circa eenderde van het Nederlands energieverbruik komt op rekening van woningen, kantoren en andere utiliteitsgebouwen: de gebouwde omgeving zal dan ook een belangrijke bijdrage moeten leveren aan de realisering van deze ambitieuze energiedoelstellingen. Een betere energieprestatie van gebouwen vergt een technologische inhaalslag, waarbij naast de ontwikkeling van allerlei nieuwe technieken vooral de integratie en combinatie van die innovaties soelaas moeten bieden. Duurzame Energie in de Gebouwde Omgeving (DEGO) tracht hierin een belangrijke rol te spelen door de implementatie van een programma dat de hele R&D-keten omvat: van lange-termijnonderzoek tot toepassingsontwikkeling, en van de ontwerpfase van een individueel bouwwerk tot en met de steden-

bouwkundige randvoorwaarden om op wijkniveau te komen tot een hoger aandeel duurzame energie en een betere energie-efficiency. DEGO voert zijn activiteiten uit in nauwe samenwerking met partijen uit de bouwwereld, overheden, universiteiten en andere kennisinstellingen.

Geen leidingverliezen in warmtapwaterinstallaties Het lage rendement van warm-tapwaterinstallaties vraagt om verbetering. Leidingverliezen zijn een belangrijk knelpunt. Met eenvoudige technische middelen, een roestvrijstalen thermosfles en een omschakelventiel, is verbetering mogelijk. Het systeem is Thermofort gedoopt omdat het tegelijkertijd het gebruikscomfort vergroot. Bovenin de omgekeerde thermosfles die dichtbij de tapkraan in de warmwaterleiding is aangebracht bevindt zich een luchtbel onder leidingdruk. Bij het openen van de kraan daalt de druk in de leiding zodat de luchtbel de hete inhoud van de fles de leiding in stuwt. De inhoud van de fles mengt zich met koud water uit de warmwaterleiding tot water van handwarme temperatuur. Bij het sluiten van de kraan stijgt de druk in de leiding weer en wordt de luchtbel samengeperst door het binnenstromende hete water. Het omschakelventiel, dat dichtbij het warmwatertoestel is aangebracht, reageert daarop. Bij geopende tapkraan was de warmwaterleiding verbonden met het warmwatertoestel, maar bij gesloten tapkraan verbindt het ventiel de warmwaterleiding met de koudwaterleiding. Dan stroomt er via dit ventiel dus koud water in de warmwaterleiding, dat het daar nog aanwezige warme water naar de thermosfles duwt (de inhoud van de leiding past in de thermosfles). Het water in de thermosfles blijft niet alleen heet, het wordt ook bij iedere tapping ververst. De legionella-bacterie krijgt daarom geen kans zich in de fles te nestelen.

28

In de warmwaterleiding blijft geen heet water achter. Bij normaal huishoudelijk gebruik betekent dat jaarlijks een gasbesparing van 100-125 m3 en een waterbesparing van 5000-12000 liter. Uitvinder: Evert Sjoerdsma.

Projecten Toepassing van zonne-energiesystemen krijgt een extra stimulans indien deze installaties op een efficiëntere manier kunnen worden ingepast in gebouwen. ECN onderzocht in het verslagjaar de mogelijkheid om zonnecollectoren en PV-panelen te integreren. PVthermisch blijkt in praktijkproeven de energie-inhoud van zonlicht veel beter te benutten dan zonnecollectoren of PV afzonderlijk. Bovendien zijn de productie- en installatiekosten van zo’n gecombineerd paneel relatief laag en is het architectonisch makkelijker inpasbaar dan afzonderlijke systemen. Kostprijsverlaging ligt ook ten grondslag aan de ontwikkeling van een PV-systeem voor stalen felsdaken die worden toegepast in de utiliteitsbouw en de agrarische sector. ECN ontwikkelde samen met Corus-dochter Laura Star Roof een systeem waarin dunne-film zonnecellen zijn verlijmd op stalen profielen. De zonnecellen worden aangebracht in de fabriek en vergen dus geen extra installatiekosten. Voor de Nederlandse bouwmarkt testte DEGO een geavanceerde Zwitserse PV-module die zich als een dakpan laat aanbrengen, dezelfde bouwfysische eigenschappen heeft en zeer snel is te monteren. Verwachting is dat dit modulaire systeem met enige aanpassingen voor de Nederlandse bouwpraktijk binnen afzienbare tijd op de markt kan worden geïntroduceerd. Samen met TU Delft is DEGO een programma gestart voor de ontwikkeling van super-isolerende gevels. In 1999 werd het effect berekend dat spectraalselectieve folies, gespannen in de spouw van een beglazings-systeem, hebben op de energie-invang en isolatiewaarde. Ook werden ontwerpen gemaakt voor een superisolerend kozijn. Hoewel hier nog veel ontwikkelingswerk moet gebeuren lijkt superisolatie, mede doordat de systemen weinig ruimte in beslag nemen, een veelbelovende technologie, ook voor renovatiedoeleinden. Het is mogelijk, zij het nog erg duur, de totale warmtevraag van een woning te dekken met warmte uit de omgevingslucht of de bodem. DEGO ontwierp samen met Econosto twee relatief eenvoudige horizontale bodemwarmtewisselaars die vlak onder het maaiveld worden aangebracht. Een warmtepomp haalt de thermische energie uit de wisselaars, en brengt deze op het gewenste temperatuurniveau. Beide warmtewisselaars kunnen ’s zomers met een zeer gering energiegebruik worden ingezet voor de koeling van de woning. Van beide systemen is een prototype gebouwd. Een onverwachte spin-off van deze ontwikkeling ontstond toen de Milieudienst Amsterdam ECN vroeg de

Auto als CV-ketel Een automotor heeft een rendement van ongeveer 20%. Aan dat slechte rendement is moeilijk te ontkomen, er liggen beperkende fysische wetten aan ten grondslag. Tachtig procent van de brandstof gaat noodgedwongen verloren: de motor moet nu eenmaal worden gekoeld. De warmte die de gemiddelde auto op een gemiddelde winterdag aan de buitenlucht afgeeft is ruim voldoende om een huis te verwarmen. Maar hoe maak je van huis en auto één warmtekrachtinstallatie, ofwel: hoe vang je de motorwarmte op en hoe breng je die warmte in huis? Automotoren slijten extra snel en produceren extra veel schadelijke uitstoot de eerste minuten na een koude start. Dit is tegenwoordig te voorkomen. Er is al een ‘warmte-accu’ in de handel die de motor vóór de start op bedrijfstemperatuur kan brengen. De warmtecontainer slaat tijdens het rijden afvalwarmte op in een zoutachtige substantie bij een temperatuur van rond 80ºC. Met een grotere dimensionering en andere aanpassingen is het mogelijk in een dergelijk systeem zoveel warmte op te slaan dat je er bij thuiskomst je hele huis mee kan verwarmen. Zo kan het huishoudelijk gasverbruik tot minder dan de helft worden teruggebracht. Uitvinder: Frans A.T.M. Ligthart.

29

verwarming van de oefenvelden bij de Amsterdamse Arena te beoordelen. Deze velden dienen het gehele jaar bespeelbaar te blijven hetgeen veel energie vergt. DEGO bracht een aantal maatregelen in kaart om dit energiegebruik drastisch terug te brengen. Door optimalisatie van de stookregelingen en een aansluiting op stadsverwarming kan een energiebesparing worden geboekt van 50%. Voor wijken in Haarlem, Amersfoort en Amsterdam bracht DEGO de stedenbouwkundige randvoorwaarden in kaart voor een zo goed mogelijke benutting van duurzame energie en een zo hoog mogelijke energieefficiency. ECN inventariseerde een verscheidenheid aan maatregelen die gezamenlijk het gebruik van fossiele brandstoffen binnen de wijken kunnen halveren. De voorstellen zijn nog onderwerp van gemeentelijke besluitvorming. De energievraag van een wijk kan ook helemaal worden gedekt met duurzame energie, zo bleek uit een rekenstudie waaraan verschillende ECNunits bijdroegen. Door maximaal gebruik te maken van passieve zonne-energie, en de gecombineerde toepassing van PV-thermisch, elektrische warmtepompen, decentrale hoge-temperatuurwarmteopslag, lagetemperatuurwarmtenetten, aquifers en mini-wkk op basis van brandstofcellen kan een wijk een hoeveelheid duurzame energie produceren die gelijk is aan zijn totale energievraag over het gehele jaar. Of de theorie ook stand houdt in de praktijk wordt de komende jaren beproefd in Heerhugowaard, Stad van Zon & Wind.

Verbeter de wereld… DEGO is samen met zijn partners in heel Nederland actief met veldtesten en demonstraties van energie-innovaties voor de bouw. Maar ook op het eigen ECN-terrein beschikt de groep over een prima proeftuin. Zo werd in het verslagjaar het Algemeen Laboratorium voorzien van een PV-gevel die stroom opwekt en tege-

lijkertijd zorgt voor de lichtregulering in de achterliggende werkplekken. De zonwering is per werkplek instelbaar: in de komende tijd wordt onderzocht welk effect de individuele instelbaarheid heeft op de elektriciteitsproductie. Voorts bracht DEGO voor het nieuwe bedrijfsenergieplan van ECN een zeer groot aantal maatregelen in kaart. ECN stelt zich in dat plan tot doel in 2020 een relatieve reductie van CO2emissies te hebben gerealiseerd van 40% ten opzichte van referentiejaar 1995. In het verslagjaar werd samen met Wilma Bouw en verscheidene leveranciers van bouwmaterialen, prefab-elementen en installaties op het ECN-terrein een voor Nederland unieke onderzoekfaciliteit gebouwd, bestaande uit drie geschakelde testwoningen. De komende jaren zal een verscheidenheid aan nieuwe technische ontwikkelingen, variërend van een geïntegreerd PV-thermisch daksysteem tot en met warmte-opslag in de kruipruimte, uitgebreid worden beproefd en gemonitord. Dit ambitieuze programma -Ecobuild Research- beoogt te leiden tot bouwconcepten waarmee de ecologische prestatie van woningen integraal kan worden verbeterd. Ten aanzien van het primaire energiegebruik beoogt Ecobuild Research binnen twee jaar voor nieuwbouw een energieprestatiecoëfficient van 0,5 haalbaar én betaalbaar te maken. In een vervolg-fase zal naar een verdergaande reductie worden gestreefd. Een vierde woning in deze testfaciliteit zal in opdracht van de Provincie Noord-Holland worden uitgerust als demonstratie-object voor domotica. In dit project wordt onderzocht of een verscheidenheid aan woonfuncties (verwarming, verlichting, alarmering, beveiliging e.d.) met behulp van geavanceerde regelsystemen kan worden geïntegreerd.

Externe partners en opdrachtgevers DEGO Aedes, Avio-Diepen, BEAR Architecten, Bouwfonds Woningbouw, CSG Eemkwartier, De Laurens Rotterdam,

KODI elektrotechniek, Koot Energieconsulenten, Laura Star Roof, Laurenskerk Alkmaar, Limburg Kozijnen, NMB

Durisol, E.E.T, Ecofys, Econosto (o.a. van der Beijl, AGPO/

Amstelland/Wilma Bouw, Nor-Dan Nederland, Novem,

ZEN, J.E.StorkAir), Ekomation, ENECOLO, Energiebedrijf Noord West (NUON), Europese Unie, Fonteinkerk Voor-

Prisma Architecten, Projectbureau Consortia IJburg, Provincie Noord-Holland, Recreatie Beheer, RTC Alkmaar, Shell

burg, Gasbedrijf Midden Kennemerland, Gemeente Alkmaar,

Solar, Sportinstituut De Geus, Stadion Amsterdam, Support

Gemeente Amsterdam, Gemeente Castricum, Gemeente Haarlem, Gemeente Heemskerk/Beverwijk, Gemeente Zijpe,

Partners in sport, Syntens, TNO-Bouw, TNO-MEP, TU Delft, TU Eindhoven, Unidek, Utrechts Centrum voor Ener-

Heembeton, ISOVER, ISSO, Jan Brouwer Associates,

gie-onderzoek, Vesteda.

30

Technologische Services & Consultancy

D

e groep Technologische Services & Consultancy levert producten en diensten aan ECN-units, maar ook aan andere innovatieve bedrijven. Voorts speelt TSC een belangrijke rol in het vermarkten van de kennis die binnen de ECN-units is opgebouwd en het R&D-stadium is ontgroeid.

De realisatie van de FPTO is een voorbeeld van hoogwaardige technische ondersteuning aan onderzoeksactiviteiten van ECN.

Het veld van TSC is breed: van het oplossen van een eenvoudig materiaalprobleem en het vinden van simpele werktuigbouwkundige oplossingen tot het ontwerpen, bouwen, testen en demonstreren van complete tailor made installaties en onderzoeksfaciliteiten, zoals de Pyromaat (zie Biomassa). De benodigde competenties liggen vooral op het gebied van materiaalkunde en -technologie: karakterisering, vormgeving, fabricage, het maken van coatings en verbindingen, maar ook procesautomatisering en -besturing, en de ontwikkeling van speciale software behoren tot de expertise. Zijn bijzondere kennis en ervaring in technische keramiek heeft de groep Technologische Services & Consultancy mede te danken aan vroegere activiteiten van ECN die leidden tot de oprichting, binnen ECN, van het Nationaal Keramisch Atelier. In het verslagjaar is op projectniveau een nauwe samenwerking tot stand gekomen met de technischeserviceafdeling van Shell Research and Technology Centre Amsterdam. Ook werkt TSC regelmatig samen met TNO-Industrie, de Universiteit Twente en de Technische Universiteiten van Delft en Eindhoven.

proces. Voor onderzoek naar mobiele toepassingen -zoals elektrisch vervoer- bouwt TSC inmiddels een tweede testopstelling: FPTO II.

Fuel Processing

Keramische precisie

De realisatie van de FPTO -Fuel Processing Test Opstelling- is een voorbeeld van hoogwaardige technische ondersteuning aan onderzoeksactiviteiten van ECN. Het doel van ‘fuel processing’ is het verkrijgen van waterstof uit conventionele brandstoffen zoals aardgas of benzine, dat zuiver genoeg is om een polymere brandstofcel te voeden. De brandstofcel is zeer geschikt voor het opwekken van zowel elektriciteit als warmte in kleine eenheden, dus voor micro-wkk. De opstelling is gebouwd voor de groep Toegepaste Katalyse van de unit Schoon Fossiel, die het nieuwe proces heeft ontwikkeld en met het apparaat een intensief meetprogramma afwerkt om diverse ‘fuel processing’ opties te onderzoeken en de werking van de verschillende onderdelen te evalueren. Gezien het grote belang van deze ontwikkeling -die onder meer voor een omwenteling in de sector vervoer zou kunnen zorgen: elektrisch rijden op conventionele brandstof- werd de testopstelling in de extreem korte tijd van drie maanden voltooid en opgeleverd. De FPTO is overigens gebouwd voor bestudering van stationaire toepassingen van het

Voor CERN, het Europese laboratorium voor hogeenergiefysica in Genève, zijn keramische pijpen gemaakt die nodig zijn bij het testen van de supergeleidende magneten van de Large Hadron Collider. De LHC is een ondergrondse cirkelvormige versneller met een lengte van 27 km. Daarin worden straks protonen en antiprotonen versneld tot energieën die niet eerder op aarde zijn bereikt. Het gatenpatroon in de pijpen -onder andere voor de plaatsing van sensoren- dient aan hoge geometrische eisen te voldoen, evenals de lineariteit van de 120 cm lange pijpen zelf: een nauwkeurigheid van slechts enkele micrometers (10-6 meter). Die precisie is bij veel materialen al niet eenvoudig te bereiken, maar bij keramiek, dat de hardheid heeft van diamant, is dat een bijzondere prestatie. Er zijn maar enkele plaatsen in de wereld waar de door CERN gewenste precisie kan worden gehaald. CERN koos voor ECN. Ook ASML, de Nederlandse fabrikant van productieapparatuur (wafersteppers) voor de chipindustrie, kon bij ECN terecht. De lagering van de machines werkt op

31

Een stukje keramiek kan de oplossing betekenen voor autofabrikanten die de uitstoot van roet uit hun dieselmotoren willen voorkomen. Een gewoon filter raakt vol en moet steeds geleegd of vervangen worden. Een filter waaruit het roet inwendig wordt verwijderd, als onderdeel van een katalytisch proces, kan blijven zitten. Zo’n filter/katalysator moet vanwege de hoge temperaturen van keramisch materiaal zijn gemaakt en goed in massaproductie vervaardigd kunnen worden. ECN heeft met zijn kennis van technische keramiek voor materiaal met de juiste eigenschappen en geometrische vorm zorggedragen.

een dunne luchtfilm. Met keramische bewerkingstechnieken zijn de leibanen aangebracht. De maat-toleranties voor deze luchtlagering waren ook in dit geval slechts enkele microns.

Afdichtingsconcept

vormt zelfs een cruciale factor. ECN heeft in het verslagjaar veelbelovende resultaten verkregen met een nieuw en nog te octrooieren afdichtingsconcept. Deze technologische ontwikkeling is door de belangstelling van een grote industriële partner, Sulzer Chemtech, vervolgens in een stroomversnelling gekomen.

Van de toepassing van keramische membranen voor scheiding van gas- en/of vloeistofmengsels wordt door energie- en milieudeskundigen veel verwacht. Bij het vervaardigen van scheidingsmodules zullen altijd verbindingen moeten worden gemaakt tussen de keramische componenten en de componenten van ander materiaal. Dat is niet eenvoudig, want in zo’n module moeten die verbindingen ook nog grote verschillen in druk en temperatuur kunnen weerstaan. De kwaliteit van de verbindingen met het keramische materiaal

Op het gebied van vezelversterkte kunststoffen heeft ECN de laatste jaren veel nieuwe expertise ontwikkeld. Speciaal voor het midden- en kleinbedrijf is, in opdracht van Syntens en in samenwerking met de Hogeschool Haarlem, een handboek over composietmaterialen samengesteld. Behalve de gebruikelijke informatie voor een handboek bevat het ook een overzicht van de belangrijkste praktische knelpunten bij het toepassen van composietmaterialen.

Externe partners en opdrachtgevers Technologische Services & Consultancy Akzo Nobel, Auris, AVR-Rotterdam, AWS BV, Babcock

(CH), MESA, NITG-TNO, NLR, Novem, Nusys, Avira,

Power Services, Bodycote, Chromalloy, Coatings Industries SA (F), CSI, Corus, DEI, Delta, Demaco en Cryojet, Dinex

EPON, EZH, KEMA, KLM, OBZ Dresel und Grasme GmbH (D), Peek Traffic, Philips, PMP, PomWeld, PWI-Oekraïne,

(DK), ECO Ceramics, Elbar BV, Entry Technology, Ernst en

Provincie Gelderland, Putzier Oberflaechentechnik GmbH

Young, FME-CWM, Fokker Space, FOM, Heerema, HEFHydromécanique et Frottement (F), Hoek Loos, Holec,

(D), Revamo, Rijkswaterstaat, Shell, Siemens Nederland, Stichting Neurale Netwerken, Stork, Sulzer Metco, Syntens

IFAM-Fraunhofer Institut (D), Imtech Marine & Industry,

Alkmaar, TAFA, Tanis, Technische Keramiek Nederland,

Interturbine Coating Center BV, Kon. Luchtmacht, Kon. Marine, Kvaerner Process, Licotech, Linde AG (D), Marine

Technisupport (VTS), Ten Cate Business Consultants, Thomassen International BV, TNO-Industrie, TU-Delft,

Service Noord, MAVOM, Mech. Ind. Habets, Medicoat AG

Urenco Ned., VAM, VGT, Waterloopkundig Laboratorium.

32

Nucleair Onderzoek

D

e Nuclear Research & consultancy Group (NRG), waarin de nucleaire activiteiten van ECN en KEMA sinds 1998 zijn ondergebracht, heeft als hoofdopdracht de Nederlandse nucleaire kennis en kunde op internationaal niveau te handhaven. Behalve onderzoek voert NRG daartoe ook consultancy-werkzaamheden uit die nauw op het onderzoek aansluiten. Voorts produceert de organisatie radionucliden voor medische doeleinden. De inspanningen op deze drie gebieden zijn gemeten naar omzet ongeveer even groot. Na een periode waarin minder gebruik werd gemaakt van de neutronenbundels die de HFR speciaal voor onderzoekdoeleinden beschikbaar heeft, wordt de bundelcapaciteit (in samenwerking met het IRI van TU-Delft) inmiddels weer goed benut, in het bijzonder voor poederdiffractie-studies en het meten van restspanningen (door middel van neutronendiffractie), en voorts voor patiëntbestralingen in het kader van het Europese BNCT-project.

Hoge-temperatuur-gasgekoelde reactor NRG maakt deel uit van een internationaal consortium dat werkt aan de HTGR, de hoge-temperatuur-gasgekoelde-reactor. Van dit innovatieve reactortype bouwt het samenwerkingsverband in Zuid-Afrika een prototype van 100 MWe met een direct cycle gasturbine, die wordt aangedreven door het heliumgas waarmee de reactor wordt gekoeld. De korte bouwtijd en de relatief lage kosten maken dit modulaire reactortype, dat bovendien goede veiligheids- en bedrijfseigenschappen bezit, aantrekkelijk voor elektriciteitsproducenten die in de nieuwe geliberaliseerde elektriciteitsmarkt slagvaardig moeten

kunnen opereren. Het HTGR-concept zelf is niet nieuw, maar dankzij de hedendaagse technologie kunnen de sterke punten van het concept pas nu goed worden benut. De daadwerkelijke bouw van het prototype moet in 2001 dichtbij Kaapstad van start gaan. Als de testfase gunstig verloopt volgt aansluitend de bouw van een 1000 MW-centrale, bestaande uit tien modules van 100 MW. De bijdragen van NRG in het HTGR-project omvatten reactorafschermingsberekeningen, een analyse van de gevolgen van breuk van heliumpijpen in de reactorruimte, het valideren van computercodes, alsmede werkzaamheden voor het verkrijgen van een bedrijfsvergunning.

Geen langlevend afval Bij het gebruik van kernenergie ontstaat afval. Vrijwel al dat afval is na 100 tot 200 jaar vervallen, maar een fractie van ongeveer één procent -actiniden en enkele lichtere splijtingsproducten- blijft 1000 maal langer radiotoxisch. Dit probleem wordt langs twee wegen aangepakt. Door de recycling van de langlevende component in een kernreactor kan de levensduur aanzienlijk worden verkort. Ook is het mogelijk te voorkomen dat langlevend afval ontstaat, bijvoorbeeld door het gebruik van thorium in plaats van uranium in de splijtstof. NRG werkt aan beide onderwerpen, ook weer in internationaal verband. De recycling van actiniden en langlevende splijtingsproducten vergt dat deze radioactieve stoffen in een geschikt materiaal en in een bij dat materiaal passende chemische vorm in de reactor worden gebracht. Onder bepaalde omstandigheden zijn neutronen in staat

Met neutronen uit bundelkanaal HB5 wordt bij een temperatuur van 500ºC de nieuwe kristalstructuur bepaald van een poeder dat een faseovergang heeft ondergaan. In samenwerking met het IRI is NRG de Hoge Flux Reactor intensiever gaan benutten voor fundamenteel onderzoek.

33

actiniden te ‘kraken’ ofwel te transmuteren in lichtere en korter levende nucliden. Het materiaal waarin de actiniden zich bevinden moet de neutronen echter kunnen weerstaan. NRG heeft verschillende materialen ontworpen, gefabriceerd en in de HFR getest. Gebleken is dat het aanbrengen van de langlevende stoffen in microbolletjes in het splijtstofmateriaal betere resultaten geeft dan een homogene verdeling. De thoriumcyclus biedt mogelijkheden voor een minimale afvalproductie en betere opbrand van plutonium. Plutonium bepaalt in hoge mate de radiotoxiciteit en de levensduur van het afval. Reactorfysische berekeningen hebben laten zien dat plutonium in de thoriumcyclus zeer effectief kan worden verspleten. In een mengsel van thorium- en plutoniumoxide zal twee maal zoveel plutonium worden opgebrand als in ‘gewone’ MOX, een mengsel van uranium- en plutoniumoxide. Zowel de reactorfysische berekeningen als de experimentele splijtstoffabricage en de bestralingen zijn in Petten uitgevoerd.

de HFR wordt uitgevoerd is vooralsnog gericht op de behandeling van één type hersentumor: glioblastoma multiforme. Inmiddels is een twintigtal patiënten met de experimentele methode behandeld. Op grond van de positieve – maar nog voorlopige – uitkomsten wordt het onderzoek versterkt voortgezet. Vaststellen tot welke stralingsdosis het gezonde weefsel van de patiënt niet wordt aangetast, is de volgende stap. Ook gaan begin 2000 nog drie nieuwe klinische BNCT-studies van start, in combinatie met onderzoek naar de verspreiding van borium in de hersenen buiten de tumor. Dit werk maakt deel uit van het Vijfde Kaderprogramma van de Europese Commissie. De patiëntbestralingen vinden plaats in de HFR in Petten. NRG heeft de bestralingsfaciliteit ontworpen en gebouwd, en is verantwoordelijk voor de technische uitvoering van alle bestralingen en de bijbehorende dosimetrie.

Medische isotopen De productie van radionucliden voor medische toepassingen (meestal radio-isotopen genoemd) vormt een groeigebied. Zowel op diagnostisch als therapeutisch en palliatief terrein neemt de vraag toe. Inmiddels wordt meer dan 70% van alle ‘medische’ radioisotopen die artsen in de Europese ziekenhuizen toepassen in de HFR te Petten gemaakt. Het gaat niet alleen om routinematig produceren. Onderzoek en ontwikkelingswerk blijven van belang om het productieproces van ‘nieuwe’ isotopen vorm te geven en om kostenefficiënter te kunnen opereren: minimaliseren van radioactief afval en van materiaalgebruik. De productie van iridium-192 is van dit laatste een voorbeeld. Het wordt in hoofdzaak industrieel gebruikt voor het niet-destructief inspecteren van staalconstructies. Maar de stralingseigenschappen blijken ook geschikt te zijn voor de behandeling van diverse soorten hersen-, prostaat- en borsttumoren. Iridium192 wordt gemaakt door neutronenbestraling van iridium-191, dat deel uitmaakt van natuurlijk iridium. Onderzoek heeft uitgewezen dat de meest efficiënte productiewijze ontstaat als het natuurlijk iridium eerst (in zijn isotoop 191) wordt verrijkt. Dat verrijken vindt overigens plaats bij Urenco. Bijkomend voordeel is dat de omvang van het iridium stralingsbronnetje dat de arts in de patiënt inbrengt dankzij de grotere specifieke activiteit kleiner kan zijn.

Glioblastoma multiforme Boron Neutron Capture Therapy (BNCT), een nieuwe vorm van radiotherapie, bevindt zich in het stadium van demonstratieproject. Dit EU-project dat in en rond

34

Met radionucliden uit de HFR worden in de Europese ziekenhuizen dagelijks tienduizend patiënten behandeld.

Jaarrekening 1999

35

Jaarrekening 1999 Geconsolideerde balans per 31 december (x ƒ1000) Passiva

Activa 1999 Vaste activa Materiële vaste activa Financiële vaste activa: • Deelnemingen in kennisondernemingen • Overige deelnemingen • Effecten • Overige vorderingen

Vlottende activa Onderhanden werk Vorderingen en overlopende activa Effecten Liquide middelen

Totaal

1998

Bedrijfslasten Personeelskosten Afschrijvingen Overige bedrijfskosten

1998

59.401 1.645 61.046

51.817 1.320 53.137

47.174 26.096 48.326 7.260 128.856

50.055 28.085 46.680 7.926 132.746

60.961

40 1.347 74.008 3.972 142.674

14 1.027 85.065 2.885 149.952

20.551 37.695 13.706 42.175 114.127

8.593 39.776 0 55.976 104.345

Langlopende schulden

2.100

0

Kortlopende schulden

64.799

68.414

256.801

254.297

Totaal

256.801

254.297

Voorzieningen Voorziening FUT Voorziening voor afvloeiingskosten Voorziening voor radioactief afval Overige voorzieningen

Geconsolideerd kasstroomoverzicht (x ƒ1000) 1999

Geactiveerde productie eigen bedrijf Opbrengsten uit licenties Overige bedrijfsopbrengsten

1999

63.307

Geconsolideerde resultatenrekening (x ƒ1000)

Bedrijfsopbrengsten Financiering en andere opbrengsten • Basis-, ENGINE-, Samenwerkingsfinanciering Staat der Nederlanden • Opdrachten en overige financiering • Toe-/afneming onderhanden werk

Groepsvermogen Eigen vermogen Aandeel van derden

1998

62.865

57.860

102.487 11.958 177.310

114.051 -/- 499 171.412

4.724 2.088 2.606 186.728

4.975 793 2.581 179.761

104.330 11.109 64.995 180.434

99.323 10.601 63.005 172.929

Bedrijfsresultaat

6.294

6.832

Financiële baten en lasten Resultaat uit gewone bedrijfsuitoefening

4.115

5.337

10.409

12.169

-/- 2.500 7.909

-/- 4.900 7.269

-/- 325

-/- 450

7.584

6.819

Operationele activiteiten Bedrijfsresultaat Afschrijvingen Mutaties voorzieningen Mutatie door buitengewone baten Mutatie werkkapitaal Mutatie door buitengewone lasten Saldo financiële baten en lasten

Investeringsactiviteiten Mutaties financiële vaste activa Investeringen materiële vaste activa Inbreng derden materiële vaste activa Desinvesteringen materiële vaste activa Mutatie deelnemingen

1999

1998

6.294 11.104 -/- 3.890 0 13.508 -/- 27.198 -/- 2.500 -/-16.190 4.115 -/-12.075

6.832 10.588 50.871 46.000 114.291 -/- 1.968 -/- 50.900 61.423 5.337 66.760

9.970 -/- 13.526 0 76 -/-346 -/- 3.826

-/- 656 -/- 13.457 -/- 197 65 870 -/- 13.375

2.100

0

-/- 13.801

53.385

Kasstroom uit financieringsactiviteiten Toename langlopende schulden Mutatie liquide middelen Buitengewone baten en lasten Resultaat voor aandeel van derden Aandeel van derden in het resultaat Resultaat

36

Toelichting op de geconsolideerde jaarrekening Algemeen ECN is statutair gevestigd te Petten, gemeente Zijpe. Voor het doel van de stichting wordt verwezen naar de missie, omschreven in het jaarverslag.

De obligaties zijn gewaardeerd tegen aanschaffingswaarde, waarbij eventuele agio of disagio bij de aanschaf van effecten, verdeeld over de looptijd ten laste of ten gunste van het resultaat wordt gebracht.

Grondslagen voor de consolidatie De geconsolideerde jaarrekening, waarin alle belangrijke onderlinge vorderingen, schulden en transacties zijn geëlimineerd, omvat de jaarrekeningen van ECN , de groepsmaatschappijen NRG v.o.f en NRG Personeel v.o.f., alle gevestigd te Petten, gemeente Zijpe. ECN is voor 70% en de KEMA voor 30% eigenaar van beide v.o.f.’s.

De waarderingsgrondslag en wijze van presentatie van de beleggingen in aandelen is ten opzichte van 1998 gewijzigd. Per 31 december 1999 is gebleken dat de beleggingen in aandelen niet benodigd zijn ter financiering van verplichtingen uit hoofde van voorzieningen en derhalve worden aandelen nu gewaardeerd tegen aanschaffingswaarde of lagere marktwaarde en gepresenteerd onder de vlottende activa.

Waarderingsgrondslagen van activa en passiva De materiële vaste activa zijn gewaardeerd tegen verkrijgingsprijs of vervaardigingsprijs onder aftrek van toegepaste afschrijvingen. Het terrein is in 1957 van Staatsbosbeheer in erfpacht verkregen. De termijn van erfpacht is in 1996 verlengd van 2007 tot 2032. De afschrijving geschiedt lineair, waarbij de volgende termijnen worden gehanteerd: • Bedrijfsgebouwen 20 jaar • Tijdelijke gebouwen en terreinvoorzieningen 10 jaar • Bedrijfsinstallaties en -inrichting 10 jaar • Instrumenten, machines enz. 5 jaar • Computerapparatuur en programmatuur 3 jaar • Licenties economische levensduur Deelnemingen in kennisondernemingen betreffen deelnemingen waarbij de door ECN ingebrachte, unieke expertise een kritische succesfactor vormt voor de oprichting en/of het voortbestaan van deze entiteit. ECN kan invloed van betekenis uitoefenen met betrekking tot het zakelijke en financiële beleid van NRG. Derhalve wordt de deelneming in NRG gewaardeerd tegen de netto vermogenswaarde. De netto vermogenswaarde wordt berekend op basis van de door ECN gehanteerde grondslagen van waardering en resultaatbepaling. De overige deelnemingen zijn opgenomen tegen aanschaffingswaarde respectievelijk nominale waarde onder aftrek van eventuele voorzieningen.

Het onderhanden werk is gewaardeerd op basis van de daaraan bestede kosten onder aftrek van een voorziening voor te verwachten verliezen. De voorzieningen FUT, afvloeiingskosten en radioactief afval zijn berekend op basis van contante waarde. De afkoop van het Ministerie van Economische zaken van de ECN FUT is berekend op basis van actuariële grondslagen. De overige activa en passiva zijn opgenomen voor de nominale bedragen; op de vorderingen wordt een aftrek toegepast voor nodig geoordeelde voorzieningen. Grondslagen voor de bepaling van het resultaat Alle posten in de resultatenrekening worden opgenomen voor de aan het verslagjaar toe te rekenen bedragen. De presentatie van de waardeverandering van de UCN-lening is per ultimo 1999 gewijzigd. Voorheen werd deze gepresenteerd onder de financiële baten; nu onder de opbrengsten uit licenties. Reden hiervoor is dat het karakter van deze post tot de activiteiten uit gewone bedrijfsoefening van ECN behoort en derhalve geclassificeerd wordt onder de bedrijfsopbrengsten. De vergelijkende cijfers 1998 zijn navenant aangepast. De presentatie van de dotatie aan de voorziening radioactief afval ECN is per ultimo 1999 gewijzigd. In voorgaande jaren werd deze dotatie gepresenteerd onder de overige bedrijfskosten. De toevoeging aan deze voorziening is echter niet inbegrepen in de kosten welke de basis vormen voor de bepaling van de uurtarieven waardoor het bedrijfsresultaat thans een beter inzicht geeft. De dotatie is dit jaar gepresenteerd als bijzondere last. De vergelijkende cijfers 1998 zijn navenant aangepast.

Toelichting op de geconsolideerde balans (x ƒ1000) Vaste activa Materiële vaste activa De specificatie van de materiële vaste activa is als volgt:

Mutaties in 1999 Waarde per 31-12-1999

Investeringen

Desinvesteringen

Waarde per 31-12-1998

Bedrijfsgebouwen/terreinvoorzieningen Aanschafwaarde Afschrijvingen Boekwaarde

58.119 43.201 14.918

3.673 1.735 1.938

0 0 0

54.446 41.466 12.980

Bedrijfsinstallaties/inrichtingen Aanschafwaarde Afschrijvingen Boekwaarde

80.308 59.453 20.855

500 3.972 -/- 3.472

79 3 76

79.887 55.484 24.403

Instrumenten, machines e.d. Aanschafwaarde Afschrijvingen Boekwaarde

74.391 60.569 13.822

7.084 5.397 1.687

483 483 0

67.790 55.655 12.135

Vaste bedrijfsmiddelen in uitvoering Aanschafwaarde

13.712

2.269

0

11.443

226.530 163.223 63.307

13.526 11.104 2.422

562 486 76

213.566 152.605 60.961

Totaal Aanschafwaarde Afschrijvingen Boekwaarde

37

Financiële vaste activa

Liquide middelen

Deelnemingen in kennisondernemingen per 31 december 1999 • BCN BV 2 • ENATEC BV 17 • NEDSTACK holding BV 7 • SWEAT BV 14 Totaal

1998 2 12 0 0

40

Totaal

Voorzieningen De resterende looptijd van de voorzieningen heeft overwegend een lange-termijn karakter.

14 Voorziening FUT Deze voorziening is bestemd voor de kosten van de FUT-regeling. De voorziening is per 31 december 1999 als volgt opgebouwd:

Overige deelnemingen per 31december • DNC Nuclear Technology BV • COVRA NV • RTC Noord-Holland Noord BV • TIFAN BV • ECN-INTERNATIONAL BV • SOLAR INTERNATIONAL BOTSWANA PTY LTD • AWS BV • ENERSEARCH AB

Per 31 december 1999 is onder de liquide middelen een bedrag verantwoord van ƒ 44.880, waarvan ƒ 880 rentedotatie, hetgeen is bestemd voor de verplichtingen uit hoofde van de FUT. De overige liquide middelen staan ter vrije beschikking.

1999 27 0 500 500 40 100

1998 27 0 500 500 0

155 25

0 0

1.347

1.027

50.055 3.965 1.084 -/- 2.881

Stand per 31 december 1999

Effecten De obligatieportefeuille heeft een nominale waarde van ƒ 79.519. De marktwaarde per ultimo 1999 bedraagt ƒ 66.569. De aandelenportefeuille heeft een boekwaarde van ƒ 13.706. De marktwaarde per ultimo 1999 bedraagt ƒ 15.667. Er is een langlopende deposito ad ƒ 5.000. Het verloop van de portefeuille is als volgt: Stand per 1 januari 1999 85.065 • Bij: aankopen 16.719 • Af: verkopen 16.770 -/- 51 Koersresultaten 2.700 Classificatie aandelen onder vlottende activa -/- 13.706 Totaal per 31 december 1999

Stand per 1 januari 1999 • Af: onttrekking • Bij: rentedotatie

47.174

Voorziening voor afvloeiingskosten Deze voorziening is bestemd voor kosten als gevolg van de afvloeiing van personeel in verband met reorganisaties. Het verloop van deze voorziening is als volgt:

Stand per 1 januari 1999 • Af: onttrekking • Bij: rentedotatie

28.085 3.311 1.322 -/- 1.989

Stand per 31 december 1999

26.096

Voorziening voor radioactief afval Deze voorziening is bestemd voor de kosten van toekomstige opslag en behandeling van radioactief afval. Het verloop van deze voorziening is als volgt:

Stand per 1 januari 1999 • Af: onttrekking • Bij: toevoeging • Bij: rentedotatie

46.680 3.677 3.025 2.298 1.646 48.326

74.008 Stand per 31 december 1999

De effecten staan ter vrije beschikking van ECN. Overige vorderingen Onder de overige vorderingen is opgenomen een aan Ultra-Centrifuge Nederland NV (UCN) verstrekte lening als vergoeding voor overgedragen kennis van het ultracentrifugeprocédé. Onder de overige vorderingen is tevens opgenomen een licentie inzake microfiltratiemembranen, een overeenkomst met Eco Ceramics. Vlottende activa Vorderingen en overlopende activa De vorderingen zijn opgenomen voor de nominale bedragen onder aftrek van benodigde voorzieningen. Ze vervallen binnen 1 jaar en zijn als volgt gespecificeerd: 1999 1998 Handelsdebiteuren 24.628 29.077 Overige vorderingen en overlopende activa 13.067 10.699 Totaal

37.695

39.776

Effecten De aandelenportefeuille is geclassificeerd onder de vlottende activa omdat niet langer actief gehandeld wordt in de portefeuille. Reden hiervoor is dat de beleggingsportefeuille inclusief een depot inzake de afkoop van de FUT-regeling door EZ in 1999 voor het eerst de som van de voorzieningen overtreft hetgeen een inactief beleggingsprofiel rechtvaardigt. De effecten staan ter vrije beschikking van ECN.

38

Omdat de voorhanden zijnde waardering uit 1994/1995 niet meer actueel is wordt er een onderzoek verricht naar de precieze samenstelling van het afval en de kosten die gemoeid zijn met het verwijderen van het historisch hoogradioactief afval en de decommissioning van nucleaire installaties en gebouwen. De resultaten van het onderzoek zijn naar verwachting in 2002 bekend. Overige voorzieningen Onder de overige voorzieningen worden opgenomen de voorziening Functioneel Leeftijdsontslag (FLO), de voorziening Arbeidsongeschiktheidsverzekering (AOV) en de voorziening Onderhoud gebouwen.

Stand per 1 januari 1999 • Af: onttrekking • Bij: toevoeging • Bij: rentedotatie

FLO 4.066 879 750 200

AOV Onderhoud 873 2.987 406 2.477 1.476 600 70 0

Totaal 7.926 3.762 2.826 270

Stand per 31 december 1999

4.137

2.013

7.260

1.110

Voorziening FLO Continudienstmedewerkers kunnen vanaf een leeftijd van 57,5 jaar gebruikmaken van de regeling Functioneel Leeftijds Ontslag (FLO). Voorziening AOV Per 1 januari 1998 heeft ECN het risico voor arbeidsongeschiktheid in eigen beheer genomen. Dit betreft zowel het gedifferentieerde deel binnen de huidige WAO als de bovenwettelijke verzekering (AOV) zoals die bij derden was ondergebracht.

Voorziening Onderhoud gebouwen De voorziening Onderhoud gebouwen heeft als functie de kosten van onderhoudswerkzaamheden aan gebouwen door de jaren heen te egaliseren.

Langlopende lening De langlopende lening ad ƒ 2.100 betreft een achtergestelde lening die KEMA aan NRG heeft verstrekt. ECN heeft een achtergestelde lening verstrekt ad ƒ 4.800 waardoor de totale omvang van de achtergestelde leningen aan NRG ƒ 6.900 bedraagt. Het achtergestelde karakter vindt zijn oorzaak in de joint venture overeenkomst ECN - KEMA inzake die bepalingen geeft ten aanzien van de balansverhouding van NRG. Kortlopende schulden

Bedrijfslasten Personeelskosten Salarissen medewerkers met een dienstverband voor onbepaalde tijd Kosten medewerkers in tijdelijke dienst, uitzend- en inleenkrachten Sociale lasten Pensioenlasten Overige personeelskosten Totaal

1998

68.515

66.525

15.297 8.614 4.130 7.774

13.322 9.110 3.162 7.204

104.330

99.323

1999

1998

706,5 140,5

686,0 154,9

847,0

840,9

De gemiddelde personeelsbezetting (in fte’s) was:

Vooruitontvangen van derden Crediteuren inzake leveringen en diensten van derden Loonbelasting Overige sociale lasten en personeelskosten Omzetbelasting Diverse schulden en overlopende passiva

1999 5.404

1998 6.559

28.700 4.221 9.684 544 16.246

40.707 2.459 8.718 563 9.408

Totaal

64.799

68.414

• Dienstverband onbepaalde tijd • Dienstverband bepaalde tijd (incl. promovendi) Totaal

Bovenvermelde bezetting in fte’s is exclusief inleen- en uitzendkrachten. Afschrijvingen

Toelichting op de geconsolideerde resultatenrekening (x ƒ1000)

Bedrijfsgebouwen, -installaties, -inrichting en terreinvoorzieningen Instrumenten en overige inventaris Subtotaal afschrijvingen Boekverlies buiten bedrijf gestelde activa

Bedrijfsopbrengsten

Totaal

Financiering en en opdrachten

Financiële baten en lasten

Overige financiering Basis- en ENGINE-financiering Samenwerkingsfinanciering

1999

1999

1998

5.707 5.397

5.574 5.014

11.104 5

10.588 13

11.109

10.601

1998 6.563 4.249 2.314 3.023 5.337

1999 31.725 31.140

1998 29.161 28.699

Rentebaten Rentelasten

62.865

57.860

Overige financiële baten en lasten

1999 6.778 5.400 1.378 2.737

Totaal

4.115

Opdrachten en overige financiering Toe-/afneming onderhanden werk Overig bedrijfsopbrengsten

102.487 11.958 2.606

114.051 -/- 499 2.581

Totaal opdrachten en overige bedrijfsopbrengsten

117.051

116.133

Specificatie van de bovengenoemde naar branche-indeling is: Bedrijfsleven binnenland Energiesector binnenland (incl. collectieve opdrachten NRG) Europese Commissie Bedrijfsleven buitenland Ministeries e.a. Novem e.a. Overig Niet gespecificeerde omzet KEMA Arnhem Totaal

Onder rentelasten zijn de rentetoevoegingen aan de voorzieningen opgenomen voor een bedrag van ƒ 4.974 (ƒ 4.007 in 1998). De overige financiële baten en lasten bestaan met name uit koerswinsten op de effectenportefeuille en ontvangen dividenden.

Buitengewone baten en lasten

38.554 10.475

30.959 2.309

27.759 8.389 7.964 22.552 1.358 0

31.331 5.203 8.651 22.163 902 14.615

117.051

116.133

Buitengewone baten: • Afkoop FUT • Bijdrage EZ inzake radioactief afval Totale baten Buitengewone lasten: • Toevoeging aan voorziening FUT • Toevoeging aan voorziening radioactief afval • Afwaardering deelneming COVRA Totale lasten Totaal buitengewone baten en lasten

Geactiveerde productie voor eigen bedrijf De geactiveerde productie voor eigen bedrijf betreft de eigen bedrijfskosten inzake de door eigen personeel verrichte werkzaamheden en werkzaamheden verricht met behulp van eigen bedrijfsmiddelen die aan investeringen kunnen worden toegerekend of die ten laste van voorzieningen kunnen worden gebracht.

39

1999 0 0

1998 44.000 2.000

0

46.000

0 2.500 0

44.000 4.500 2.400

2.500

50.900

-/- 2.500

-/- 4.900

Enkelvoudige balans per 31 december (x ƒ1000) Passiva

Activa 1999 Vaste activa Materiële vaste activa Financiële vaste activa: • Deelnemingen in kennisondernemingen • Deelneming in NRG • Overige deelnemingen • Achtergestelde lening verstrekt aan NRG • Effecten • Overige vorderingen

1998 Eigen vermogen

60.344

57.039

40 5.513 1.320 4.800 74.008 3.971 149.996

14 2.897 1.000 0 85.065 2.885 148.900

17.275 1.325 22.258 13.706 22.403 76.967

9.082 6.982 22.244 0 53.580 91.888

226.963

240.788

1999

1998

45.015 45.793 8.193 16.139 115.140

40.700 45.809 4.168 18.258 108.935

3.582 2.088 2.606 123.416

2.498 793 2.581 114.807

70.462 9.836 37.885 1.874 120.057

65.081 9.219 35.173 1.703 111.176

Bedrijfsresultaat

3.359

3.631

Uitkomst financiële baten en lasten Resultaat uit gewone bedrijfsuitoefening

4.110

5.337

7.469

8.968

Buitengewone baten en lasten Enkelvoudig resultaat

-/- 2.500 4.969

-/- 4.900 4.068

Resultaat groepsmaatschappij

2.615

2.751

Resultaat

7.584

6.819

Vlottende activa Onderhanden werk Vorderingen op deelneming NRG Vorderingen en overlopende activa Effecten Liquide middelen

Totaal

Enkelvoudige resultatenrekening (x ƒ1000)

Bedrijfsopbrengsten Financiering en andere opbrengsten • Basis-, ENGINE-, Samenwerkingsfinanciering Staat der Nederlanden • Opdrachten en overige financiering • Toe-/afneming onderhanden werk • Omzet in deelneming NRG

Geactiveerde productie eigen bedrijf Opbrengsten uit licentie Overige bedrijfsopbrengsten

Bedrijfslasten Personeelskosten Afschrijvingen Overige bedrijfskosten Inhuur deelneming

40

Voorzieningen Voorziening FUT Voorziening afvloeiingskosten Voorziening radioactief afval Overige voorzieningen

Kortlopende schulden Totaal

1999 59.401

1998 51.817

47.174 26.096 47.675 6.747 127.692

50.055 28.085 46.555 7.926 132.621

39.870

56.350

226.963

240.788

Toelichting op de enkelvoudige jaarrekening (x ƒ1000) Waarderingsgrondslagen De in de toelichting op de geconsolideerde jaarrekening opgenomen grondslagen zijn tevens van toepassing op de enkelvoudige jaarrekening.

Deelneming in groepsmaatschappij De mutaties in de deelneming zijn als volgt:

Achtergestelde lening aan NRG In 1999 is de vordering van ECN op groepsmaatschappijen NRG v.o.f. en NRG Personeel v.o.f. conform de joint venture overeenkomst omgezet in een achtergestelde lening aan NRG ad ƒ 4.800 ter verbetering van de solvabiliteit van NRG.

Stand per 1 januari 1999 • Bij: Resultaat deelneming

2.898 2.615

Stand 31 december 1999

5.513

Bestuurders en Commissarissen De bezoldiging van de bestuurders bedraagt ƒ 626. De bezoldiging van de leden van de Raad van Toezicht bedraagt ƒ 105.

Eigen vermogen per 31 december 1999 • Stichtingskapitaal • Vermogen bestaande uit tot en met 1984 voornamelijk van de Staat der Nederlanden ontvangen investeringsbijdragen verminderd met afboekingen voor toegepaste afschrijvingen • Resultaat vanaf boekjaar 1983 Totaal

Mutaties in 1999

100

1998 100

38.702 20.599

7.584

38.702 13.015

59.401

7.584

51.817

Petten, 7 april 2000

Prof.dr. J.C. Terlouw Voorzitter van de Raad van Toezicht Prof.dr. F.W. Saris Directeur Ir. W. Schatborn Directeur Overige gegevens

Accountantsverklaring

Opdracht Wij hebben de jaarrekening 1999 van de Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland te Petten gecontroleerd. De jaarrekening is opgesteld onder verantwoordelijkheid van de directie van de stichting. Het is onze verantwoordelijkheid een accountantsverklaring inzake de jaarrekening te verstrekken. Werkzaamheden Onze controle is verricht overeenkomstig algemeen aanvaarde richtlijnen met betrekking tot controleopdrachten. Volgens deze richtlijnen dient onze controle zodanig te worden gepland en uitgevoerd, dat een redelijke mate van zekerheid wordt verkregen dat de jaarrekening geen onjuistheden van materieel belang bevat. Een controle omvat onder meer een onderzoek door middel van deelwaarnemingen van informatie ter onderbouwing van de bedragen en de toelichtingen in de jaarrekening. Tevens omvat een controle een beoordeling van de grondslagen voor financiële verslaggeving die bij het opmaken van de jaarrekening zijn toegepast en van belangrijke schattingen die de directie van de stichting

daarbij heeft gemaakt, alsmede een evaluatie van het algehele beeld van de jaarrekening. Wij zijn van mening dat onze controle een deugdelijke grondslag vormt voor ons oordeel. Oordeel Wij zijn van oordeel dat de jaarrekening een getrouw beeld geeft van de grootte en de samenstelling van het vermogen op 31 december 1999 en van het resultaat over 1999 in overeenstemming met algemeen aanvaarde grondslagen voor financiële verslaggeving en voldoet aan de wettelijke bepalingen inzake de jaarrekening zoals opgenomen in Titel 9 Boek 2 BW.

Amsterdam, 7 april 2000 Arthur Andersen

41

Samenwerking ECN en Nederlandse universiteiten

Universiteit

Belangrijkste vakgroepen, instituten en onderzoeksscholen

Onderwerpen

TUD Delft

Chemische Technologie en Materiaalwetenschappen Instituut voor Windenergie OTB Bouwkunde

Windonderzoek, Zonnecellen, Energiezuinige bouw, Klimaatregeling, Membranen, Katalyse, SPFC, Biogas, Lector

TUE Eindhoven

Chemische Faculteit Materiaalkunde Elektronische Conversie Technieken NIOK Internationale Ontwikkelingskunde Werktuigbouwkunde

Biomassa, Brandstofcel, Katalyse, Membranen, Elektronica, Zonnecellen, PV-combipaneel, Technologie en Gedrag, Ontwikkelingslanden, Hoogleraar, Lector

UT Enschede

CSTM Anorganische Materialen Biomassa

Vergassing, Stirling-warmtepomp, Brandstofcel, Lasertechnieken, Membranen, Werktuigbouwkunde, Zonnecellen, Klimaatonderzoek, Technologie en Gedrag, Ontwikkelingslanden, Hoogleraar

UU Utrecht

UCE Natuurwetenschap en Samenleving NIOK Anorganische Chemie Grenslaag Fysica

Katalyse, Zonnecellen, Milieuonderzoek, Gedragsonderzoek, Maatschappelijk Onderzoek Hoogleraar

WU Wageningen

Milieu en Technologie Organische Chemie Milieuonderzoek

Biologische Conversie, Organische Zonnecellen Milieuonderzoek, Hoogleraar

UvA Amsterdam

Exacte Wetenschappen Economie SENSE Stichting voor Economisch Onderzoek

Biochemie, Milieuonderzoek, Energie-economie

VU Amsterdam

IVM Economie

Maatschappijstudies, Economie, Bedrijfskunde

RUG Groningen

Plantenoecologie

Biomassa, Milieuonderzoek, Zonnecellen, Economie

KUN Nijmegen

Milieubiologie Fysica

Milieuonderzoeken, Zonnecellen

KUB Tilburg UL Leiden

Gedragsonderzoek Chemie

Katalyse

Unitmanager ECN Biomassa, dr. Hubert Veringa, werd begin 2000 aan de Universiteit Twente benoemd tot (deeltijd-) hoogleraar Energietechniek

42

Samenwerking ECN en buitenlandse universiteiten en instituten

Universiteit

Onderwerp

Prioriteitsgebied

Imperial College IBAC (Aken) NERC (Engeland) EAWAG (Zwitserland) Universität Wien Rutgers State University of New Jersey University of New Hampshire Peking University Georgia Institute of Technology University of New Castle Universität Mulheim RWTH (Aken) KTH Stockholm University Salford CNRS-TRC Lyon University of Bath Technische Universiteit van Helsinki University of Dayton National Technical University of Athens Cicero/Universiteit van Oslo Universiteit Freiburg (FMF) Universiteit Uppsala EPFL (CH) Hahn Meitner Instituut Universiteit Gent Universiteit Talinn Universiteit Linz Universiteit Konstanz ISET (D) ISFH (D) FhG-ISE (D)

SSM-technologie Milieu-onderzoek Milieu-onderzoek Milieu-onderzoek Milieu-onderzoek Milieu-onderzoek Milieu-onderzoek Milieu-onderzoek Milieu-onderzoek Chemische Engineering Katalyse Membranen Membranen Membranen Katalyse Chemische Engineering Verwarming en airco Mechanische Engineering Scenario’s Lastenverdeling Klimaatbeleid Kleurstof-gesensibiliseerde zonnecellen (DSC) Kleurstof-gesensibiliseerde zonnecellen (DSC) Kleurstof-gesensibiliseerde zonnecellen (DSC) Koper-indium-diselenide (CIS) Koper-indium-diselenide (CIS) Koper-indium-diselenide (CIS) Organische zonnecellen Kristallijn silicium (c-Si) Systeemtechniek Kristallijn silicium (c-Si) Kristallijn silicium (c-Si), Film-silicium (f-Si), Systeemtechniek Kleurstof-gesensibiliseerde zonnecellen (DSC) Film-silicium (f-Si) Film-silicium (f-Si) Kleurstof-gesensibiliseerde zonnecellen (DSC) Kleurstof-gesensibiliseerde zonnecellen (DSC) Kristallijn silicium (c-Si) Kristallijn silicium (c-Si), film-silicium (f-Si) Kristallijn silicium (c-Si) Systeemtechniek Systeemtechniek Koper-indium-diselenide (CIS) Alle aspecten Alle aspecten Alle aspecten Aerodynamica Systeemontwerp Autonome systemen Aerodynamica en meettechnieken As-onderzoek Vergassingstechnologie As-onderzoek Vergassingstechnologie Koolconversie Vergassingstechnologie As-onderzoek As-onderzoek As-onderzoek Bio-brandstoffen

SF SF SF SF SF SF SF SF SF EE EE EE EE EE EE EE EE EE BS BS ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE + WE ZE

INAP (D) MPI-FF (D) CNRS-Phase, CNRS-LMPM (F) IVF (SE) IPM (I) Technical University of Denmark IMEC (B) Georgia Institute of Technology (USA) CIEMAT (Spanje) NMRC (Ierland) IST (D) Risø (DK) CRES (Griekenland) DEWI (D) National Technical University of Athens UNA (Universiteit Nederlandse Antillen) Loughborough University of Technology NREL (USA) Abo Academi University Imperial College London Lund University National Technical University of Athens Swedish University of Agricultural Science Technical University of Danmark Technische Universität Braunschweig Universität Essen Universität Stuttgart (IER; IVD) University of Cambridge

ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE + WE ZE ZE WE WE WE WE WE WE WE Biomassa Biomassa Biomassa Biomassa Biomassa Biomassa Biomassa Biomassa Biomassa Biomassa

43

Leden Raad van Toezicht Adviesraden en Management Raad van Toezicht.

Prof.dr. J.C. Terlouw (voorzitter) H.A.D. van den Boogaard, Stork Ir. L.M.J. van Halderen, EPON Drs. P.A. Scholten, Min. Economische Zaken Ir. A. van der Velden, Corus Dr. N. de Voogd, TU-Delft Programma Advies Raad. Ir. J. den Boer Ir. G.H. Bontius, EnergieNed (tot 31-12-99) Prof.ir. J.P. van Buijtenen, TU-Delft Drs. B.J.M. Hanssen, Min. Economische Zaken (tot 31-12-99) Dr.ir. G.E.H. Joosten, Gasunie Ir. G. Kliffen, Noord West Net Ir. G.R. Küpers, Kandt Management Mr.drs. P.W. Kwant, Shell International W.J. Lenstra, Ministerie VROM Ir. P.A.M. van Luyt, Novem Dr.ir. B. Metz, RIVM Mw. drs. M. Quené, NUON (per 07-04-00) Prof.dr.ir. W.P.M. van Swaaij, Universiteit Twente Mr.drs. A.A.H. Teunissen, Min. Economische Zaken Prof.dr. W.C. Turkenburg, Universiteit Utrecht Ir. J.J. Veenema, EPON (per 07-04-00) Drs. J.W. Weehuizen, Min. Economische Zaken (per 07-04-00) Prof.dr. J.H.W. de Wit, Corus

Industrieel Advies College. Ir. J.A. Dekker, TNO Ir. J.G. Dopper, DSM Ir. H.A. Droog, EPZ Ir. H.G. Dijkgraaf, Shell Nederland Drs. C.J.M. Geenen, Syntens Prof.ir. H.P. van Heel Ir. W. Hofman Ir. N.G. Ketting Ir. D. Kooman, NUON Ir. P. Koppenol, Amsterdamse Industrie Vereniging Drs. H.B.M. van der Laan, Min. Economische Zaken Ir. R.M.J. van der Meer, Akzo Nobel Dr.ir. W.J. Naeije J. van Rooijen Prof.dr.ir. A.W. Veenman, Stork Ir. A. van der Velden, Corus Drs. G.H.B. Verberg, Gasunie Drs. P. Wilson, NUON F.J. de Wit

44

Externe beoordelingscommissies.

• Zonne-energie Ir. P.W. Bergmeijer, NUON (tot 01-06-99) Mw. J. Cace, NUON (per 01-06-99) Ir. E.W.L. van Engelen, Essent Ing. W. van der Heul, Min. Economische Zaken Ir. G.J.J. Jongerden, Akzo Nobel Ir. E.H. Lysen, Utrecht Centrum voor Energieonderzoek Prof.dr. J. Schoonman, TU-Delft B. Wiersma, Sunergy Dr. F.M. Witte, Novem Dr.ir. R.J.C. van Zolingen, Shell Solar Energy

• Windenergie H.W. Boomsma, Min. Economische Zaken Ir. H. Heerkes, Aerpac Ir. D. Kooman, NUON Ir. W. Kuik, Stentec Prof.dr.ir. G.A.M. van Kuik, TU-Delft Ing. H. Lagerweij, Lagerwey the Windmaster Ir. J. Olthoff, LM Glasfiber Nederland Ir. F.J. Verheij, Novem Ing. C.J.A. Versteegh, Lagerwey the Windmaster

• Biomassa Ir. A.J.P.M. Atteveld, EPZ Prof.ir. J.P. van Buijtenen, TU-Delft Drs. G.J. van Dijk, Min. Economische Zaken Ir. D.H. van der Horst, Koninklijke Schelde Groep H. Klein Entink, IWACO Dr.ing. J. Klimstra, Gasunie Ir. K. Kwant, Novem Ir. G.L. Nieuwendijk, Huisvuilcentrale Noord-Holland Dr. F. van Overbeeke, ENECO Th. J.J. Simons, Afvalzorg Holding Dr. W.T.M. Wolters, EnergieNed

• Schoon Fossiel Ir. A. Brouwer, Novem Dr. H.M. Calis, DSM Drs. B.C.M. van Engelenburg, Ministerie VROM M.J. Groeneveld, Shell Ir. D.H. van der Horst, Koninklijke Schelde Groep Dr.ir. A.H.M. Kipperman, Novem Dr.ing. J. Klimstra, Gasunie Ir. C.A.M. de Koning, BCN / Fokker Aerospace Structures Ir. U.P. Lely, Essent E. Middelman, Akzo Nobel / NedStack Ir. E.A.M. de Nie, GGR Dr. F. van Overbeeke, ENECO

• Milieu-onderzoek

• Nucleair Onderzoek

Ing. M.M. Allessie, Min. VROM Prof.dr. P.J.M. Builtjes, TNO-MEP Ir. G.J. Heij, RIVM / NOP Dr. J.J. de Jong, Min. Economische Zaken (tot 31-12-99) Ir.A.A. Jongebreur, IMAG-DLO H. Klein Entink, IWACO B. Krom, Afvalzorg Holding Ir. W. Ruijgrok, KEMA Ir. J. van der Vlist, Hoogheemraadschap ED

Ir. J.W.M. Bongers, EPZ Dr. H.D.K. Codée, COVRA Prof.dr.ir. H. van Dam, IRI Dr.ir. N.H. Dekkers, EPZ Ir. G.R. Küpers, Kandt Management Dr.ir. J. van Liere, KEMA Mw. mr. A. van Limborg, Min. VROM (per 01-06-99) Dr. C.M. Plug, Min.VROM (tot 01-06-99) Ir. P.H.M. te Riele, Urenco Ir. R.J. van Santen, Kernfysische Dienst Drs. R.W.P Steur, Min. Economische Zaken Ir. J.J. Veenema, EPON Prof.dr.ir. A.H.N. Verkooijen, TU-Delft

• Energie Efficiency Ir. H. Davidse, Akzo Nobel Ir. A.G. de Jong, Corus Ir. B.Ph. ter Meulen, MolaTech W.C. Nuijen, Novem Ir. E.J. Postmus, Gasunie Ir. J.W.M. van Rijnsoever, Antheus Magnesium Mw. ir. T. de Vries, Min. Economische Zaken (per 01-06-99) Dr. W.T.M. Wolters, EnergieNed

ECN Management.

• Directie Prof.dr. F.W. Saris, voorzitter Ir. W. Schatborn

• Beleidsstudies

• Managers Business Units

Drs. H.E. Brouwer, Min. Economische Zaken Ir. E. Freese, Gasunie Dr. J.J. de Jong, AER Ir. B.A. Kleinbloesem, TenneT Ir. M.P.H. Korten, VNO-NCW W.J. Lenstra, Min. VROM Drs. F. van Nielen, Novem R. Swart, RIVM

Ir. H.J.M. Beurskens, Windenergie Dr. J.J.C. Bruggink, Beleidsstudies Dr. C.A.M. van der Klein, Schoon Fossiel Prof.dr. W.C. Sinke, Zonne-energie Ir. W.H. Tazelaar, Energie Efficiency Prof.dr. H.J. Veringa, Biomassa

• Duurzame Energie in de Gebouwde Omgeving Ir. P.W. Bergmeijer, NUON (tot 31-12-99) Ir. W.C.T. Berns, Novem Ir. H.G. de Brabander, Min. Economische Zaken Mw. J. Cace, NUON (per 01-01-00) Ir. H.R. Haarman, Min. VROM Ir. J.C. Heemrood, Ministerie VROM Ir. H.J.M. van Hout, Algemene Associatie van Energieconsulenten Ir. P.C. Kamp Ir. A. Koedam, Nederlandse Woning Raad Ir. A.J. Molendijk, BNA Drs.ing. A. Schuurs, NVOB Ir. C. Zydeveld

• Staf J.M. Bais, Marktontwikkeling Dr. R. Blackstone, Programmasecretaris H. Bolwijn AC, Financiën J.A.J. Bos, Personeel & Organisatie Drs. R.J.T. Dortmundt, Communicatie Drs. B.J.M. Hanssen, projectdirecteur Duurzame Energie Mr. G.P.J. den Hartogh, Facilitaire Dienst Ir. G. Peppink, Programmacoördinator Dr. H. Willems, Kennislogistiek

• Directie NRG Ir. A.M. Versteegh, voorzitter Ir. H. Bergmans Ir. A.M. van Dort

45

Colofon

Coördinatie en eindredactie

ECN Communicatie

Tekst

Jan Heijn, BetaText Wim Heiko Houtsma Joost van Kasteren Peter Koster Arno Schrauwer Rob Dortmundt

Vormgeving & figuren

Eva Stam (Publicatie Services ECN)

Druk

Dékavé BV (Alkmaar)

Foto's

Aris Homan (Publicatie Services ECN) Philips D.C.E. / Glass Development

46

47

JAARVERSLAG 1999

ECN Westerduinweg 3 Postbus 1 1755 ZG Petten Telefoon: (0224) 56 49 49 Telefax: (0224) 56 44 80 E-mail: [email protected] WWW: http://www.ecn.nl/

Energieonderzoek Centrum Nederland