JAARVERSLAG Energieonderzoek Centrum Nederland

JAARVERSLAG 1997

Energieonderzoek Centrum Nederland

Coverfoto

De lucht boven Petten, vastgelegd door Wim Ruigrok. De foto illustreerde een artikel in de Volkskrant waarin het ECN-onderzoek naar de invloed van aërosolen centraal stond. Aërosolen zijn kleine deeltjes van enkele micrometers diameter en kleiner, die onder andere ontstaan als gevolg van verbrandingsprocessen. Zij hebben een belangrijke invloed op de warmtehuishouding van de aarde, en aldus op het klimaat. Die invloed is tegengesteld aan die van bekende broeikasgassen als kooldioxide, die zonlicht doorlaten en de teruggekaatste warmtestraling absorberen; aërosolen zorgen juist voor een versterkte terugkaatsing van zonlicht, onder andere door wolkenvorming. ECN maakte in 1997 een schatting van de veranderingen in de stralingsbalans door aërosolen, die bevestigd werd door metingen van het KNMI aan de hoeveelheid zonne-instraling in onder andere West-Europa.

Inhoudsopgave Voorwoord

2

Inleiding

4

Zonne-energie

8

Windenergie

11

Biomassa

14

Brandstofcellen

17

Thermische conversie

20

Beleidsstudies

23

Nucleair onderzoek

26

Milieuanalyse

30

Doelmatig gebruik van energie en materialen: industrie

32

Besparing en duurzame energie in de gebouwde omgeving

35

Jaarrekening 1997

37

-

Balans per 31 december 1997 Resultatenrekening Kasstroomoverzicht Waarderingsgrondslagen Toelichting op de balans Toelichting op de resultatenrekening Overige gegevens

37 37 37 38 38 40 40

Leden Raad van Toezicht, Adviesraden en Management

41

Lijst van afkortingen

43

Thema: ECN Innovaties

ECN

Inno

vati

Als rode draad door dit jaarverslag lopen de illustraties onder de vlag ‘ECN Innovaties’. In deze kaderstukjes wordt in kort bestek een nieuwe (be)vinding van ECN uit 1997 beschreven en geïllustreerd met een foto of infographic. Gezamenlijk geven zij een beeld van de betekenis van ECN voor de samenleving.

e

Per hoofdstuk over de speerpunten in het onderzoek wordt in een kaderstuk ‘Samenwerking’ tevens een reeks van projecten opgesomd die zijn uitgevoerd in het kader van de Samenwerkingsfinanciering. In dit kader staat ook een overzicht van de partners waarmee ECN per werkgebied samenwerkt.

1

Voorwoord

Getuige de klimaatconferentie te Kyoto, waarin meer dan 150 landen participeerden, groeit wereldwijd het besef dat verduurzaming van de energiehuishouding een conditio sine qua non is voor een duurzame samenleving. Het leidt geen twijfel dat vernieuwbare energiebronnen als wind, zon en biomassa de komende generaties mondiaal steeds meer aan belang zullen winnen. Een ontwikkelingsgang die parallel zal moeten lopen aan verdergaande energiebesparing en een efficiënter en minder milieubelastend gebruik van fossiele brandstoffen en kernenergie.

voltallige Raad van Toezicht op 2 april 1998 haar goedkeuring hechtte. De Raad is de directie en medewerkers erkentelijk dat zij zich ook in 1997 onverminderd gemotiveerd hebben ingezet om die bijdrage te leveren die de maatschappij van ECN mag verwachten; namelijk het leveren van innovatieve kennis om energie dienstbaar te maken aan de samenleving.

De contouren van het wat en het waarom van een duurzame energiehuishouding beginnen zich duidelijk af te tekenen. Voordat het wanneer en hoe kunnen worden beantwoord zal echter nog veel technologisch speur- en ontwikkelingswerk moeten gebeuren. In Nederland wordt een belangrijk deel van díe R&D verricht door ECN, en dit verslag geeft u in vogelvlucht een beeld van de projecten, innovaties en studies en adviezen waaraan ECN in 1997 werkte. De aansturing van ECN en de andere GTI’s is sterk van karakter veranderd. Bepaalden voorheen wetenschap en overheid in onderling overleg welk onderzoek wenselijk zou zijn voor de samenleving, sinds enkele jaren heeft de samenleving zelf in die afweging een belangrijke rol. Zo laat ECN zich in de aansturing van zijn onderzoek adviseren en beoordelen door tientallen vertegenwoordigers van de industrie en het overige bedrijfsleven; een marktsturing die in dit verslagjaar opnieuw heeft geleid tot een fikse groei van het volume opdrachten. Organisaties als ECN zijn per definitie gepositioneerd tussen markt en overheid, tussen fundamenteel onderzoek en toepassingsontwikkeling. De vraagtekens die hier en daar worden gezet bij het nut van die brugfunctie komen vooral voort uit een onvolledig zicht op de feitelijke activiteiten, en de Raad van Toezicht hoopt dat een jaarverslag als het onderhavige ertoe kan bijdragen dat beeld aan te vullen. ECN staat er technologisch én financieel gezond voor. Daarvan getuigt ook de jaarrekening over 1997 die in dit verslag is opgenomen en waaraan de 2

Namens de Raad van Toezicht,

Prof.dr. J.C. Terlouw voorzitter

Missie • Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) is een zelfstandige Nederlandse organisatie voor langetermijnonderzoek en middellange-termijn ontwikkeling op ener giegebied, alsmede de daaruit voortvloeiende korte-termijndienstverlening en kennistransfer. • ECN richt zijn activiteiten op de behoeften en wensen van bedrijfsleven, ener giesector 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.

Bezoek Koningin Beatrix

Dat de maatschappelijke belangstelling voor duurzame energie toeneemt, mag ook blijken uit een serie werkbezoeken van Koningin Beatrix aan organisaties die actief zijn in dit veld. Vergezeld door Minister Wijers liet Hare Majesteit zich bij ECN informeren over de meest recente technologische ontwikkelingen, en bezocht zij een zonnecellaboratorium en de BIVKIN.

3

Inleiding

Met het bereiken van enkele belangrijke technologische mijlpalen, een verdere toename van het volume opdrachten en een aanzienlijke versterking van de personele bezetting, wist ECN in 1997 de opgaande lijn goed vast te houden. Ten opzichte van 1996 nam de omzet met 9% toe tot ƒ 153 miljoen, terwijl het resultaat met 14% toenam tot ƒ 3,9 miljoen. Het operationele resultaat is ƒ 5,9 miljoen. Vooruitlopend op de risico-inventarisatie en -evaluatie die in het kader van de Arbowet en de Wet Milieubeheer plaatsvindt is er een voorziening getroffen van ƒ 2,0 miljoen. Het eigen vermogen is toegenomen met 9,5% tot ƒ 45 miljoen per 31-12-1997. De solvabiliteit steeg van 22,5% tot 23,6%; weliswaar een stap in de goede richting maar nog onvoldoende als harnas om in de dynamische ontwikkeling van de markt blijvend op de behoefte en wensen van het bedrijfsleven, inclusief energiesector, in te spelen. ECN ligt op schema ten opzichte van het strategisch plan 1997-2000 dat in 1996 werd opgesteld.

keerde begin 1997 een belangrijke stap voorwaarts in ECN’s R&D op het gebied van biomassa. De nieuwe installatie in Petten maakt het mogelijk optimale procesparameters vast te stellen voor de conversie van zowel afzonderlijke soorten biomassa als combinaties daarvan. Deze kennis wordt onder meer door NV Afvalzorg gebruikt om uit het fluctuerende aanbod aan organische reststromen een biomassa-brandstof te ontwikkelen die door het jaar heen een constante kwaliteit heeft. Een gegarandeerde beschikbaarheid en een stabiele prijs van de brandstof vormen een conditio sine qua non voor de grootschalige biomassaconversie die nodig is om de landelijke doelstellingen op het gebied van duurzame energie te realiseren. Het baart enige zorg dat de vaart met de energie-opwekking uit biomassa er nog niet inzit. Mede om de drempel te verlagen heeft ECN een kleinschalige vastbedvergasser ontwikkeld – geschikt voor vermogens tot circa 5 MWe – die inmiddels door Stork in licentie is genomen. Innovaties De opening van de nieuwe productielijn van Shell De ingebruikstelling van de BIVKIN, de eerste Solar Energy te Helmond vormde eveneens een Nederlandse installatie voor onderzoek naar het belangrijke mijlpaal. Niet alleen produceert en vergassingsgedrag van organisch materiaal, marvermarkt deze dochteronderneming van het Shellconcern een door ECN en Shell gezamenlijk ontwikkeld type Omzetstijging hoog-rendement zonnecel van multikristallijn silicium, maar omzet (ƒ miljoen) medewerkers (fte's) ook de panelen en de systemen 160 waarin zij wordt toegepast zijn 150 in nauwe samenwerking met 140 ECN’s zonnegroep tot stand 130 800 gekomen. Shell Solar Energy 700 verwacht voor de komende jaren een exponentiële groei 600 van zijn afzet op zowel de Nederlandse thuismarkt als exportmarkten: het bewijs dat Nederlandse zonnestroom zich ontwikkelt tot een volwaardig commercieel product. Of de organische zonnecel, 94 95 96 97 waaraan ECN sinds 1995 tijdelijke medewerkers medewerkers voor onbepaalde tijd onderzoek doet, een even rooskleurige toekomst tegeDe omzet groeide in 1997 weer tot het niveau van voor de reorganisaties in moet gaat, moet nog blijken. ‘94/’95. In het afgelopen jaar steeg het aantal tijdelijke werknemers bij ECN Het technologisch perspectief tot 20%. is echter zo groot dat ECN in 4

1997 een gespecialiseerd ‘organisch zonnelab’ in gebruik heeft genomen waarin de verdere ontwikkeling van dit type cel ter hand wordt genomen. De organische zonnecel verkeert nog in een pril stadium van ontwikkeling en heeft (nog) een aanzienlijk lager rendement dan de gangbare silicium cel. Maar de veel lagere kosten voor grondstoffen en de relatief eenvoudige fabricagemethoden houden de belofte in van een doorbraak in de kosten van zonnestroom. De flexibele variant van dit celtype, vervaardigd op een kunststof drager, zou bovendien het toepassingsbereik van zonnestroom kunnen verbreden. De experimentele fabricage van keramische componenten voor de vaste-stof-brandstofcel, die wordt toegepast in w/k-installaties, was in het verslagjaar zo succesvol dat ECN heeft besloten een pilotproductielijn te bouwen. Met deze nieuwe faciliteit, die toelevert aan industriële ondernemingen als Sulzer en Siemens, hoopt ECN de expertise op te doen die nodig is voor industriële opschaling. Onderzocht wordt of deze pilotfabriek in verzelfstandigde vorm zal kunnen opereren: het doel is dat commerciële partijen in 2002 tot volwaardige productie komen. Ook de polymeer-brandstofcel, die vooral gebruikt wordt voor vervoerstoepassingen, is in het verslagjaar in een stroomversnelling geraakt. Dit schone en efficiënte alternatief voor de verbrandingsmotor lijkt, gezien de zeer snel groeiende internationale belangstelling, aan de vooravond te staan van een industriële doorbraak. Mede gezien dit perspectief is het verheugend dat ECN in het verslagjaar met zowel DSM als Akzo Nobel een intensieve samenwerking is aangegaan voor de verdere ontwikkeling van dit type brandstofcel en zijn toepassingen. Een technologische doorbraak deed zich – onverwacht – voor in het programma Industriële Energiebesparing, toen in experimenten bleek dat een door ECN ontwikkeld keramisch membraan, bedoeld voor gasscheiding, uitstekend presteert in de ontwatering van organische vloeistoffen door pervaporatie. Ten opzichte van de gebruikelijke polymere membranen beschikt het membraan over een aantal superieure eigenschappen en belooft enorme energiebesparingen mogelijk te maken in de proces-, de levensmiddelen- en de zuivelindustrie. Verder onderzoek aan deze vinding wordt gedaan in nauwe samenwerking met onder meer Akzo Nobel, DSM en de firma Velterop. Op beleidsterrein vormde de ondersteuning van de ministeries van EZ en VROM bij de voorbereiding van de klimaatonderhandelingen in Kyoto een belangrijk onderwerp. ECN bracht de haalbaarheid en kosten in kaart van een nationale 10%-reductiedoelstelling voor het broeikasgas kooldioxide, vergeleek de relatieve Nederlandse last met die van andere EU-lidstaten, en inventariseerde de mogelijkheden en knelpunten van Joint Implementationprojecten in Midden- en Oost-Europa. Voorts voerde ECN in 1997 voor EZ de Nationale Energieverkenningen uit. Deze zeer omvangrijke studie, die

De omzet van ECN, verdeeld per business unit Duurzame Energie; Zon en Wind 13%

Beleidsstudies 6%

Brandstoffen, Conversie en Milieu 27%

Energie Efficiency 14% Nucleair Onderzoek 21%

Nucleaire Faciliteiten 19%

om de vijf jaar wordt herhaald en in samenwerking met het Centraal Planbureau tot stand komt, wordt door de overheid gebruikt om haar lange-termijnenergiebeleid bij te sturen. Bij ECN’s nucleaire activiteiten vormde vooral de voltooiing van de productielijn voor het medische isotoop molybdeen een mijlpaal. In deze ‘molybdeenvleugel’ krijgt een unieke samenwerking gestalte. ECN tekende voor het ontwerp, de bouw en de inrichting van deze faciliteit en draagt zorg voor de veiligheid. De feitelijke productie van molybdeen is in handen van het Pettense Mallinckrodt, één van de grootste producenten van nucleaire farmaca ter wereld. Na een aanloopfase waarin de betrouwbaarheid en de veiligheid van de lijn uitvoerig werden getest gaf de Kernfysische Dienst groen licht om van proefbedrijf over te schakelen op commerciële productie. Organisatie in beweging De energie-innovaties die hierboven zijn aangestipt geven vanzelfsprekend slechts een indicatie van de werkzaamheden die ECN in 1997 verrichtte. In de

Nieuwe productielijn Shell Solar

ECN

Inno

vati

e

De nieuwe productielijn van zonnecellen die Shell Solar Energy in 1997 in gebruik nam markeert een belangrijke fase in de ontwikkeling van de zonnecel als een volwaardig commercieel product. Zowel de hoogrendements multikristallijn silicium zonnecel zelf als de productielijn is het resultaat van de nauwe samenwerking tussen de zonnegroep bij ECN en Shell Solar Energy.

5

Opdrachtvolume per klantencategorie 35 30

Opdrachtvolume (in ƒ miljoen)

25 20 15 10 5 0 1995

Bedrijfsleven

Ministeries

1996

Novem/instellingen

1997

Internationaal (incl. EU)

Ten opzichte van 1996 steeg het opdrachten volume met 13%. In de figuur is zichtbaar hoe de opdrachtenstroom per klantencategorie zich ontwikkelt.

volgende hoofdstukken zal nader worden ingegaan op de ontwikkelingen bij onze speerpunttechnologieën. Voor de verslaglegging over het lange-termijnonderzoek publiceert ECN een separaat ENGINE-verslag. Conform ons strategisch plan groeide het volume aan opdrachten door de toegenomen belangstelling voor energie-innovatie van ƒ 76 miljoen in 1996 tot ƒ 87 miljoen in het verslagjaar. Deze groei is vooral tot stand gekomen bij de activiteiten op het gebied van duurzame energie en doelmatig energiegebruik. Om aan de marktvraag te kunnen voldoen heeft ECN zijn personeelsbezetting in 1997 uitgebreid van 775 tot 848 medewerkers. Veelal betrof de uitbreiding jonge academici en HBO’ers die onze gelederen op projectbasis versterken. Het opleiden van deze jonge mensen tot ervaren, zelfstandig opererende energie-innovatoren legt een zware claim op ons management. De groei van het aantal opdrachten en van de personele bezetting, en de nieuwbouw, uitbreiding en modernisering van talrijke laboratoria en kantooraccommodaties op het bedrijfsterrein vergden een forse extra inspanning van de Facilitaire Dienst, ondersteunende afdelingen en centrale staven. Dat de organisatie zich tegelijkertijd als een van de eerste research-instellingen wist te kwalificeren voor het ISO-9001 certificaat, mag dan ook worden bestempeld als een belangrijk wapenfeit en is te danken aan de inzet van velen. In krap een half jaar tijd werden de managementprocedures van elke unit en stafafdeling grondig doorgelicht, gereviseerd en neergelegd in één eenduidig managementsysteem, dat wordt gehanteerd door de gehele organisatie en waarvan kwaliteitsborging een 6

geïntegreerd onderdeel uitmaakt. De vernieuwing van het managementsysteem is ingegeven door het toenemende belang van activiteiten die ECN ontplooit voor het industriële bedrijfsleven. De certificering door Lloyd’s betekent voor deze – kritische – klanten de garantie dat ECN levert met een geborgd kwaliteitsniveau. Direct na de certificering in mei 1997 werd een grootschalig project gestart om de milieu- en arbozorg te optimaliseren. In dit project, dat doorloopt tot in 1999, wordt per unit geïnventariseerd wat de bestaande en potentiële milieubelastingen en veiligheids- en gezondheidsrisico’s zijn. In de tweede helft van 1998 zullen gerichte acties worden ondernomen. Voorts worden de milieu- en veiligheidsprocedures doorgelicht en verbeterd om vervolgens te worden ingepast in het overkoepelende managementsysteem. Verbetering van de milieuzorg was ook de reden waarom ECN in 1997 een grote investering deed in de vernieuwing van de waterbehandeling. ECN opereert sinds het begin van de jaren ‘90 binnen een vergunning met zeer lage plafonds voor de hoeveelheid metalen en organische verontreiniging die op zee worden geloosd. Mede door de toegenomen decontaminatie-activiteiten voor de olie- en gaswinningsindustrie bleek het met de bestaande waterbehandelingsinstallatie, die gebaseerd was op commercieel verkrijgbare technologie, steeds moeilijker te worden binnen de vergunningseisen te blijven. Samen met leveranciers heeft ECN in 1997 een sterk verbeterde waterbehandeling ontworpen en gebouwd. De nieuwe installatie, die begin 1998 in bedrijf is gesteld, levert een aanzienlijk hoger debiet bij gelijkblijvende plafondwaardes en loopt technologisch voorop in de reiniging van proces- en afvalwater.

Focus op de markt In lijn met de ECN-missie die mede is gebaseerd op de overheidsnota ‘Kennis in Beweging’ (1995), steeg het volume opdrachten uit de markt met 13% tot ƒ 87 miljoen. Dit vertegenwoordigt 57% van de totale omzet van ƒ 153 miljoen. De groei van het aandeel opdrachten, waarvan ƒ 32 miljoen in het buitenland werd gerealiseerd, kwam vooral tot stand doordat de strategisch nagestreefde verbreding van ECN’s klantenbestand zich in het verslagjaar goed ontwikkelde. De versterking van de marktgerichtheid is zeker gestimuleerd doordat de expertise van de Programma Advies Raad en de Externe Beoordeling Commissies ten volle kon worden benut in de operationele plannen van de business units. De EBC’s zijn eind 1996 ingesteld om ECN te helpen bij zijn omslag naar de markt. Zij bestaan voor een belangrijk deel uit vertegenwoordigers van marktpartijen. Voorts is in het verslagjaar een kleine centrale stafafdeling Marktontwikkeling opgericht, die de directie en de units ondersteunt bij hun communicatie met bestaande en oriëntatie op potentieel nieuwe markten en prospects. In 1997 zijn vooral de contacten met de energiedistributiesector sterk geïntensiveerd. Om de kennistransfer naar het MKB te stimuleren participeerde ECN in een groot aantal regionale en provinciale technologische initiatieven als Adapt, RITTS, TIFAN, de kennismarkt Amsterdam en de ontwikkeling van een Regionaal Technologisch Centrum te Alkmaar. Voorts ging in 1997 een studie van start naar de haalbaarheid van een gespecialiseerd industriepark voor technologisch geavanceerde recycling te Den Helder. Het ligt in de bedoeling ECN’s decontaminatietechnologie, zoals ontwikkeld voor de olie- en gaswinningsindustrie, als een spinoff in dit park onder te brengen. Zon, wind, biomassa en energiebesparing hebben zich in 1997 duidelijk gemanifesteerd als groeimarkten; mede gezien de overheidsstimulansen voor deze technologieën verwachten wij dat deze ontwikkeling zich ook in 1998 zal voortzetten. Anders ligt dat voor nucleaire R&D en dienstverlening, waarvoor de binnenlandse markt stabiel zal blijven of

ECN verlengt het spoor van Alkmaar naar Petten. Onder dit motto nam ECN in 1997 een elektrisch busje in bedrijf dat gasten van de or ganisatie energieefficiënt en dus milieuvriendelijk vervoert tussen station Alkmaar en het bedrijfster rein. Het busje wordt met steun van Novem tevens gebruikt om praktijker varing op te doen met elektrisch vervoer.

licht zal krimpen. Voor leveranciers met een breed pakket aan nucleaire R&D en diensten doen zich in het buitenland goede kansen voor. Om optimaal gebruik te kunnen maken van deze mogelijkheden hebben ECN en KEMA zich in 1997 voorgenomen hun nucleaire activiteiten operationeel te bundelen. Expertise en netwerken zijn in hoge mate complementair, waardoor deze samenwerking, die volgens plan in de loop van 1998 formeel haar beslag moet krijgen, voor de nucleaire activiteiten van KEMA en ECN een aanzienlijke versterking zal betekenen. Voor ECN is strategische samenwerking met partners die reeds een duidelijke positie hebben verworven op de markt een uitstekende manier om de aansluiting van kennisontwikkeling op de markt inhoud te geven.

Prof.dr. F.W. Saris, directievoorzitter Ir. W. Schatborn, directeur

Met de komst in maart 1997 van ir. W. Schatborn (rechts) kwam de ECN-directie 1997 op de gewenste sterkte. Wouter Schatborn, die een verscheidenheid aan operationele en bestuurlijke functies bekleedde bij Stork, is eindverantwoordelijk voor het site-management, het financieel beheer, kwaliteit, veiligheid en milieu, en marktontwikkeling. Hij onderhoudt de contacten met industriële partners. Frans Saris is eindverantwoordelijk voor de programmaontwikkeling, de contacten met de academia en overheden, personele aangelegenheden en het vertegenwoordigend overleg met de sociale partners.

7

Zonne-energie

ECN concentreert zijn activiteiECN ten op het gebied van zonneInno Eerste organische zonnecel op plastic film vati energieonderzoek op de directe e omzetting van licht in elektriciIn nauwe samenwerking met de Zwitserse fabrikant Solaronix teit, de zogenoemde fotoS.A. ontwikkelde ECN ‘s werelds voltaïsche conversie (PV). Het eerste organische film-zonnecel. doel van het PV-programma is Het gaat om een protoype van de om zeer grootschalig gebruik van zogenoemde organische zonnecel zonnestroom in de toekomst op een flexibele en dunne plastic mogelijk te maken. Daartoe werkt basis, geschikt voor toepassing binnenshuis bij lage vermogens. ECN in opdracht van, of in nauwe De plastic cel is al samenwerking met het bedrijfslegedemonstreerd in horloges en ven en in opdracht van de overrekenmachines. heid aan een scala van onderwerTot voor kort werd de organische pen, variërend van nieuwe zonnezonnecel ingebed tussen twee celtechnologieën tot en met dunne glazen plaatjes. De nieuw ontwikkelde plastic zonnecel is toepassing van PV-systemen in erg dun (0,6 mm) en flexibel, wat Nederland en ontwikkelingslanperspectief biedt voor speciale den. Het streven naar drastische toepassingen, geautomatiseerde reductie van de kosten van ‘roll to roll’ productieprocessen elektriciteitsopwekking met PV en nog lagere productiekosten. vormt een kernelement in het onderzoeksprogramma. Een tweede element is de verbetering van de (Multi)kristallijn silicium toepasbaarheid van PV-systemen, bijvoorbeeld door Met het in gebruik nemen van de productielijn bij de ontwikkeling van flexibel inzetbare, modulaire Shell Solar met een capaciteit van 2,5 megawatttechnologie en door te werken aan normering, piek per jaar is het accent in de samenwerking met standaardisering en kwaliteitsborging. ECN gelegd op de ontwikkeling van highVoor PV in Nederland was 1997 een belangrijk jaar. throughput technologie voor productielijnen met Na jaren van voorbereiding kon in april het PVruwweg een tienvoudige capaciteit. Nieuwe procesConvenant (‘Introductie PV in de Nederlandse sen worden op hun bruikbaarheid onderzocht, de Energievoorziening’) worden ondertekend door een bijbehorende apparatuur moet in sommige gevallen groot aantal partijen. Met dit Convenant hebben de worden ontwikkeld. Methoden voor oppervlaktepassivering, verbeterde lichthuishouding in de partijen zich gecommitteerd aan een doelstelling van 7,7 MW (piek) opgesteld PV-vermogen in 2000. module en geavanceerde metallisatie vormden de belangrijkste punten van aandacht. In 1997 werden Door uitvoering van het Convenant wordt invulling mogelijkheden geïnventariseerd en de eerste gegeven aan de PV-paragraaf uit de EZ-nota experimenten succesvol afgesloten. ‘Duurzame Energie in Opmars’. ECN was medeRelevant, onder andere voor Shell Solar, is de ondertekenaar van dit Convenant, dat een initiatief ontwikkeling bij ECN van een nieuwe generatie was van EZ. pasta’s voor metallisatie van zonnecellen, met Een andere mijlpaal was de opening in oktober van minder beperkingen dan de huidige commerciële Shell Solar Energy’s productielijn voor cellen en modules van multikristallijn silicium. Shell Solar en pasta’s. In Europees verband is onder meer gewerkt aan een alternatief voor het nu algemeen gebruikte ECN hebben lange tijd samengewerkt aan de zeefdrukproces voor metallisatie, namelijk stencilen. ontwikkeling van de bijbehorende productietechnologie en aan het demonstreren van de levensvatbaar- Dit proces biedt concreet uitzicht op commerciële toepassing. heid ervan in een proefproductie. Nederland beschikt nu over een state-of-the-art productiefaciliteit Verder werden alternatieve ontwerpconcepten voor cellen en modules onderzocht en ontwikkeld. ECN die internationaal veel aandacht heeft getrokken. 8

maakte een prototype van een complete module waarbij alle metaalcontacten zich aan de achterkant van de zonnecellen bevinden. Drijfveren achter deze ontwikkeling zijn, behalve het esthetische voordeel en de potentieel hogere stroomopbrengst, vooral de mogelijkheid om met goedkoper basismateriaal te werken, terwijl de modulefabricage wordt vereenvoudigd. Tot slot maakte ECN een start met de bouw van een eigen laboratoriumlijn voor de fabricage van cellen en modules. Deze lijn zal de mogelijkheid bieden voor de industrie nieuwe processen en ontwerpen te onderzoeken. Films Silicium op keramiek (ook: film-silicium ofwel f-Si) is mogelijk een goedkoper alternatief voor de nu in de zonnecelindustrie gangbare gezaagde siliciumplakken. Daarnaast biedt dit materiaal in een geschikte vorm de mogelijkheid om de fabricage en het ontwerp van modules zodanig te wijzigen dat de productiekosten verlaagd kunnen worden. Hoofdthema’s in het onderzoek bij ECN waren de fabricage van keramische substraten waarop silicium films kunnen worden aangebracht en de depositie van die films met verschillende methoden. Het onderzoek had vooralsnog een verkennend karakter, vooral bedoeld om de potentie van deze technologie goed te kunnen bepalen. Voor een industriële ontwikkeling is een programma nodig met aanzienlijk grotere omvang. Belangrijkste resultaten uit 1997 waren de ontwik-

Data-acquisitie bij PV-centrales

Langs de snelweg A9 bij Ouderkerk a/d Amstel bouwde energiebedrijf ENW recent een geluidsscherm met daarin geïntegreerd een zonnecelcentrale. De PV-centrale bestaat uit een groot aantal AC-modules die elk met een eigen kleine inverter direct elektriciteit leveren aan het net. Voor de

keling van de eerste keramische substraten met geschikte eigenschappen om silicium films aan te brengen, en de depositie van gesloten silicium films uit de vloeistoffase. Verder is een prototype module opgebouwd uit strookvormige cellen. Organische zonnecellen In het onderzoek naar organische zonnecellen legt ECN het accent op de zogenoemde kleurstofgesensibiliseerde zonnecellen, varianten op de Grätzel-technologie, zo genoemd naar de uitvinder. In Europees en Nederlands verband werkt ECN aan device-aspecten – het maken van werkende en mogelijk bruikbare cellen of minimodules – en aan onder meer stabiliteit. De eerste toepassingen worden gezocht in laag-vermogens (binnen)toepassingen, als opstap naar grootschalig gebruik in de professionele sector. In 1997 werd een zeefdrukproces ontwikkeld voor het aanbrengen van de verschillende lagen en patronen in mini organische PV-modules. Ook kon ‘s werelds eerste flexibele organische cel op kunststoffolie worden getoond en werd een nieuwe afdichtingstechniek voor cellen en minimodules ontwikkeld. Op het ECN-terrein is een veldtestfaciliteit voor organische zonnecellen in gebruik genomen. Inverters en netgekoppelde systemen In de nabije toekomst zullen netgekoppelde systemen in Nederland qua omzetvolume de belangrijkste toepassingsvorm van PV worden. Naast de

ECN

Inno

vati

e

monitoring van dergelijke systemen met groot aantallen AC-modules ontwikkelde ECN een data-acquisitiesysteem voor het bepalen van onder andere de opbrengst van de systemen. Dit wordt nu toegepast bij de A9-centrale.

9

panelen vormt de inverter, die ECN Inno koppeling aan het net mogelijk Implementatie van zonne-energie vati e maakt, het belangrijkste onderEen belangrijk toepassingsgebied deel van elk systeem. Het gedrag, van PV-systemen ligt in de de betrouwbaarheid en de ontwikkelinglanden. Vooral voor de levensduur van de inverter zijn in elektrificatie van rurale gebieden belangrijke mate bepalend voor zijn de zogenoemde Solar Home Systems economisch aantrekkelijk. die van het hele systeem. Er bestaat echter een groot aantal ECN heeft zich gespecialiseerd in niet-technische barrières bij de het testen van inverters, zowel in implementatie van zonne- en ook het lab als in het veld, als onderwindenergie, zoals bij de deel van een systeem. Samen met financiering en de besluitvorming. en in opdracht van de (NederIn samenwerking met lokale partijen onderzocht ECN, onder andere bij landse) industrie leverde ECN een specifiek project in Zimbabwe, een essentiële bijdrage aan de hoe deze barrières kunnen worden ontwikkeling van twee typen geslecht. commerciële AC-modules met mini-inverters (inmiddels met KEMA-keur), die vanaf 1998 in grote aantallen zullen worden toegepast. In Europees verband werd een start gemaakt met de Implementatie betrouwbaarheidsanalyse en componentintegratie In 1997 riep ECN een speciale groep ‘Implemenvan AC-modules. ECN ontwikkelde ook een tatie van Duurzame Energie’ in het leven. Deze geavanceerd data-acquisitiesysteem voor de groep richt zich op onderzoek naar niet-technische monitoring van systemen met grote aantallen ACimplementatie-aspecten van zonne- en windenergie, modules. Dit wordt toegepast bij het PV-geluidszoals financiering en besluitvorming, en op specischerm langs de A9 bij Ouderkerk a/d Amstel. fieke projecten in India, China, Latijns Amerika, Centraal Azië en Afrika, in samenwerking met Solar Home Systems locale partijen. De ontwikkeling van passende Door de ondertekening, eind 1996, van het financieringsmogelijkheden voor de eindgebruikers Convenant PV in Indonesië (‘Sol Invictus’) is de is daarbij cruciaal. aandacht voor een systematische verdere ontwikkeDe belangrijkste activiteiten op dit gebied in 1997 ling en voor beproeven van Solar Home Systems betroffen diverse projecten op gebied van zonneenergie en besparing in Zuidelijk Afrika (Swaziland, sterk toegenomen. Discussies met de industrie Botswana en Zimbabwe), China, Midden- en Zuidhebben geleid tot een concreet plan voor het opzetten van een testfaciliteit voor componenten en Amerika (Peru, Nicaragua, Honduras), en de oprichting van een windenergiecentrum in de systemen. In opdracht van de Wereldbank werd in Indiase staat Gujarat. 1997 gewerkt aan het testen van verschillende soorten verlichtingssystemen voor ruraal gebruik in ontwikkelingslanden, ten behoeve van een ‘Rural Lighting Handbook’. De bevindingen en aanbevelingen worden onder meer gebruikt voor het PVprogramma in Indonesië. Partners O.a. Shell Solar Energy, Katholieke Universiteit Nijmegen, Stork Veco, BP Solar (UK), IMEC (B), Univ. Konstanz (D), H.C. Starck (D), Eurosolare (I), Baccini (I), NMRC (EIR), ASE (D), FhG-ISE (D), MPI-FF (D), CNRS (F), DIMES, Universiteit Utrecht, Everest Coatings (NL), DSM, Solaronix (CH), Leclanche (CH), EPFL (CH), Pricer (SE), IVF (SE), Universiteit Uppsala (S), INAP (D), Universiteit Freiburg (D), Landbouwuniversiteit Wageningen, Technische Universiteit Delft, Rijksuniversiteit Groningen, Mastervolt, NKF/OKE, ENW, NUON, ISET (D), Alpha Real (CH), JRC Ispra (I), ANIT (I), Soltech (B), Ecofys, KEMA, PT Cilengka (Indonesië), Wereldbank (VS), Applied Micro Electronics, Philips Lighting (NL), Cenergia (Peru), Cesen (I), IDEA (Sp), Triodosbank, Stichting Doen.

10

Sam

enw Projecten erki ng Alternatieve processen fase II DOLMET HIFI Ontwikkeling prototype vlamspuitmachine OPTIMOD Solar Home Systems Low-power devices Technologie grootschalige productie mc Si-cel Dye PV-cells for Indoor Applications Zonnedak Procedures PV-metingen IEA Long term stability (LOTS-DSC) AC-modules II (HICAAP) AC-modules (ARIA) Epitaxiale lift-of f cellen PV-geluidsscherm A9 SSE- Kwaliteit Solar Home Systemen

Windenergie

De progressie op het gebied van windenergie is de laatste jaren van dien aard geweest dat op dit ogenblik internationaal op commerciële basis betrouwbare windturbines met vermogens tot 1,6 MWe geproduceerd kunnen worden. De groei van de windturbine-industrie in Europa is de afgelopen jaren groot geweest. De verwachting is dat de industriële inspanningen ook de komende jaren zullen blijven toenemen. In Europa is in 1997 meer dan 1000 MW geïnstalleerd. Wereldwijd stond eind 1997 ongeveer 7000 MW opgesteld, waarvan bijna 350 MW in Nederland. De groei in Nederland bleef de laatste twee jaar duidelijk achter op het tempo dat noodzakelijk is om de doelstellingen voor het jaar 2000 uit de Derde Energienota te kunnen realiseren. De belangrijkste oorzaak hiervan is de lange duur van de vergunningsprocedures voor windparken. Om de voor een duurzame ontwikkeling noodzakelijke groei in de naaste toekomst te kunnen realise-

ren moet naast de oplossing van een aantal bestuurlijke problemen onder meer aan de volgende voorwaarden worden voldaan: • verdere verbetering van de prijs/prestatieverhouding, onder andere door ontwikkeling van lichtere concepten (flexibel, minder componenten); • verdere verbetering van de betrouwbaarheid van het ontwerpproces, waardoor sneller en met grotere zekerheid een goed eindproduct ontworpen kan worden (verkorting ‘time to market’); • kosteneffectieve concepten voor benutting van minder gunstige locaties, te weten: - locaties met lagere windsnelheid - locaties in open water - locaties in complex terrein • geluidsarme rotorconcepten, zodat meer bouwlocaties op land beschikbaar komen.

Windpark Van den Kroonenberg

Als hommage aan prof.dr.ir. Harry van den Kroonenberg vernoemde het energiebedrijf NUON vorig jaar een windpark langs het IJsselmeer bij Lelystad naar de oud-ECN-directeur, die in 1996 overleed. Het Van den Kroonenberg-windpark omvat 18 turbines van elk 750 kilowatt en staat vlakbij het Irene Vorrink-windpark en de Flevocentrale.

ECN speelt voor de Nederlandse industrie een belangrijke rol als kennisleverancier voor de ontwerpfase en als uitvoerder van experimenten in de testfase van prototypen. Om deze rol ook in de toekomst te blijven vervullen beschikt ECN over up to date ontwerpprogrammatuur, meettechnieken en een testlocatie voor grote turbines. Daarnaast is ECN actief op vrijwel alle terreinen die met het ontwerp, de bouw, het testen en bedrijven van windturbines te maken hebben. Hierbij wordt nauw met de TU Delft, de fabrikanten, de ingenieursbureaus en de energiedistributiebedrijven samengewerkt. Bovendien is het noodzakelijk dat nieuwe turbines gecertificeerd worden volgens internationaal geaccepteerde normen. Het formuleren van deze normen en het certificatieonderzoek van turbines blijven een doorlopend belangrijke activiteit. 11

ECN

Inno

vati

Stall flag

e

Voor een goed ontwerp van een turbine is het nodig te weten waar op het blad van een turbine de luchtstroom nog aan het oppervlak 'kleeft' en waar de luchtstroom heeft losgelaten en terugstroomt (waar dus 'overtrek' of 'stall' plaatsvindt).

dwarsdoorsnede rotor

Om dit te kunnen onderzoeken vond ECN een simpele en elegante methode: de 'stall flag' (overtrek-indicator). De stall flag is een windrichtingsvaantje met twee standen. In de ene stand bedekt het een lichtreflector, in de andere stand komt de reflector vrij.

rubberafdekklepje reflector

Vaantje en reflector zitten samen op een sticker die eenvoudig op elke plaats op het rotor-oppervlak kan worden aangebracht. In een gebied van terugstromende lucht klappen de vaantjes om en komen de reflectoren vrij.

Door achter de turbine een lichtbron op het rotoroppervlak te richten worden de gebieden waar overtrek plaatsvindt zichtbaar. De gegevens zijn gemakkelijk op foto of film vast te leggen.

Op de meetmethode, die inmiddels wordt ingezet in een groot Nederlands project en in twee Europese projecten, is octrooi aangevraagd.

camera

Met de stall flag zelf wordt alleen de stromingsrichting ter plaatse van de klepjes gemeten. Vervolgens worden deze gegevens gecombineerd met andere parameters, zoals de windsnelheid, de bladhoek, het toerental, de scheefstand en het geleverde elektrische vermogen.

Het precompetitieve onderzoek dat noodzakelijk is om aan bovenstaande voorwaarden te kunnen voldoen wordt in Nederland uitgevoerd door Novem, ECN en TU Delft. Deze drie partijen hebben in 1995/1996 een gezamenlijk plan opgesteld om hun programma’s op elkaar af te stemmen. De tweede versie van dit Nationaal R&D-plan Windenergie (NRW-II) is in 1997 voorgelegd aan de Nederlandse industrie voor de vaststelling van de prioriteiten in het onderzoek. Daarna is het plan aangeboden aan de ministeries van EZ en OC&W. Offshore windenergie Een belangrijk nieuw aspect is de sterk groeiende belangstelling voor offshore windenergie, gekenschetst door ontwikkelingen in Nederland (de Near Shore Haalbaarheidsstudie en de plannen van ENW 12

lichtbron

en NUON), maar ook in met name Denemarken (plannen voor 4 tot 5 offshore parken van 150 MW). ECN heeft hierop ingehaakt door deel te nemen aan de haalbaarheidsstudie voor het 100 MW Near Shore Park. Daarnaast heeft ECN het initiatief genomen om samen met alle Nederlandse fabrikanten, Stork-SPE en TU Delft voor het EET-programma een project op te zetten voor de ontwikkeling van een offshore windturbine. In dit project zullen ook de Nederlandse offshore industrie en de energiedistributiebedrijven betrokken worden. Deze samenwerking is noodzakelijk omdat geen van de Nederlandse fabrikanten alleen in staat is om de kostbare ontwikkeling van offshore turbines op zich te nemen. Door de bundeling van de krachten, de uitstekende kennis en ervaring op offshore gebied in Nederland en het

feit dat een belangrijk deel van de offshore windenergiemarkt in Nederland ligt zou de Nederlandse industrie mogelijk een rol van betekenis kunnen gaan spelen op de wereldmarkt voor offshore windenergie. MW testveld Het huidige ECN-testveld is te klein om turbines in de MW-klasse te testen. Om toch in de behoefte van de industrie te kunnen voorzien is in samenwerking met de Nederlandse turbine-industrie en Novem een plan uitgewerkt en voor financiering bij EZ voorgelegd, voor het ontwikkelen van een testveld voor MW-turbines. Door EZ zijn inmiddels, via Novem, financiële middelen voor de realisatie van het MWtestveld gereserveerd. Ook zijn besprekingen gevoerd met verschillende instanties betreffende mogelijke vestigingslocaties voor het testveld. Het is de bedoeling dat het testveld vóór het einde van 1998 operationeel wordt. Computerprogrammatuur De ontwikkelingen op het gebied van computerprogrammatuur hebben tot doel het verbeteren van de betrouwbaarheid en het verkorten van de doorlooptijd van het ontwerpproces, en het optimaliseren van de ontworpen constructies. In Europees kader worden programma’s ontworpen die de fabrikanten in staat moeten stellen probabilistische betrouwbaarheidsanalyses aan de dragende componenten van windturbines en knikanalyses uit te voeren aan schaalconstructies van de vezelversterkte turbinebladen. Op nationaal niveau is met de TU Delft, met ondersteuning van Novem, een samenwerking opgezet om gezamenlijk de ontwikkeling van een zogenoemde Wind Turbine Design Studio ter hand te nemen. Ook ondersteunde Novem de ontwikkeling van enkele windturbine-optimalisatieprogramma’s. Deze programmatuur wordt door ECN ook gebruikt bij de ondersteuning van de Nederlandse industrie, bij de ontwikkeling van nieuwe windturbines en bij het uitvoeren van certificatie-opdrachten van deze industrie. Partners O.a. NedWind, Lagerweij, WindMaster, Rotorline, Aerpac, Stork-SPE, TU Delft, offshore industrie, energiebedrijven, NEG Micon (Dk), GL (D), DEWI (D), CRES (Gr), Risø (Dk), WindTest (D), CIEMAT (E), NEL (I) en TG. Projecten Toetsing certificatiecriteria kleine windturbines Comterid Stallvib Tentor Blades Database windkarakteristieken Voorbereiding S-fin Ultieme windturbine Noise Immission from Wind turbines Probabilistic Design Tool Normontwikkeling IEC-88 European Wind Standards EWTS-II

Meettechnieken Nadat het prototype van een nieuw windturbinetype is ontwikkeld, wordt ECN vaak door de Nederlandse industrie ingeschakeld voor het uitvoeren van metingen ten behoeve van de verificatie van een ontwerp. Ook voert ECN regelmatig metingen uit ten behoeve van trouble shooting en voor locatieevaluaties. Om deze metingen op adequate wijze te kunnen blijven uitvoeren ontwikkelt ECN nieuwe meettechnieken. In 1997 vonden ontwikkelingen plaats met betrekking tot optisch datatransport en werd een opzet gemaakt van een geheel nieuw ontwerp-verificatie-meetsysteem. Dit nieuwe systeem zal beschikbaar zijn als het nieuwe testveld operationeel is. In overleg met de TU Delft is besloten om de activiteiten van beide instituten op het gebied van bladvermoeiings-metingen te bundelen en het uitvoeren van de experimenten in Delft te concentreren. De lopende projecten bij ECN worden nu met gebruik van de faciliteiten in Delft uitgevoerd. Normontwikkeling In het kader van de Europese projecten werd het initiatief genomen tot de oprichting van MEASNET, een internationale organisatie van erkende (EN 45001) meetinstituten. De doelstelling van deze organisatie is het harmoniseren van metingen aan windturbines en het wederzijds erkennen van de resultaten van metingen. Dit is van groot belang voor de industrie, die immers haar producten op een internationale markt verkoopt. Ter ondersteuning bij het ontwikkelen van Europese normen voor windturbines werkt ECN al enkele jaren samen met een aantal binnen- en buitenlandse (met name Europese) industrieën en instellingen. Deze projecten worden door de Europese Commissie en Novem financieel ondersteund. De resultaten van de projecten worden door de werkgroepen van de IEC en CEN-Cenelec gebruikt bij het opstellen van de voorschriften en criteria van de internationale normen. Op nationaal niveau worden de IECnormen aangepast aan de Nederlandse situatie.

Sam

enw Blade of New Fibres erki Overtrek aspecten ng Windpotentieel locatie Coo Trois-points. EGIB Bladeco Blade of Natural fibres “Bio Blade” EWTTPD Testveld MW-turbines Internationale Normontwikkeling Windenergie Haalbaarheidsstudie 46-50 m Analyse zwaaiexcursies Bladspecificatie KVS-33 Calibratie Stall Flag signalen Beheer en onderhoud faciliteiten Renewable Energy Multimedia SoftwareHermes Meetprogramma LW50/750

13

Biomassa

Een fors deel van de nationale beleidsdoelstelling met Novem, TNO, KEMA en BTG, hebben in 1997 om in 2020 in 10% van de primaire energievraag te geleid tot richtlijnen voor toe te passen karakterivoorzien met duurzame energie zal moeten worden seringsmethoden in Nederland. In 1998 zal dit een ingevuld met biomassa. Uit studies van ECNvervolg krijgen in een project dat is gericht op de Beleidsstudies blijkt dat aan de aanbodkant (organi- systematische classificatie van biomassa-stromen. sche) reststromen en import van biomassa het beste ECN is gestart met het opzetten van een databestand perspectief bieden. Energieteelt in Nederland is voor de samenstelling van biomassa en reststromen. vooralsnog een dure optie, die pas bij verdergaande Inmiddels bevat de database ‘Biobase’ reeds 1000 doelstellingen in zicht komt. De economisch karakteriseringresultaten van een groot aantal interessantste conversietechniek voor biomassa is brandstoffen. In 1998 zal deze database beschikbaar bijstoken in kolencentrales. Ook biedt vergassing komen voor derden. voor de opwekking van elektriciteit en warmte veel perspectieven. Ook het maken van transportbrandLab-schaal en bench-schaal experimenten stoffen uit biomassa is de laatste jaren dichterbij Het zwaartepunt in het ECN-biomassaprogramma gekomen, doordat technologische ontwikkelingen ligt op de uitvoering van experimenteel vergassingsuitzicht geven op commercieel concurrerende onderzoek met een groot aantal biomassamaterialen. productie van methanol, ethanol en diesel uit hout Daartoe is in 1997 de wervelbedvergasser BIVKIN en stro. Het biomassaprogramma van ECN Inno ECN is primair gericht op de Karakteriseren biomassa-brandstoffen vati e ontwikkeling en de implementatie van conversiesystemen voor de productie van energie (elektriciteit, warmte en secundaire energiedragers) en het afscheiden van producten (chemicaliën, metalen) uit biomassa en (organische) reststromen. In 1997 zijn verschillende technologieën onderzocht: vergassing, pyrolyse en co-verbranding/vergassing. Hierbij werd aan de volgende aspecten aandacht geschonken: aanvoerketen (teelt), brandstoffen askarakterisering, experimenten op lab-schaal en op bench-schaal, modellering, stook-/rookgasreiniging en integrale systeemontwerpen. Brandstof- en askarakterisering Door de grote diversiteit van de soorten biomassa is de karakterisering hiervan van groot belang voor een adequate conversie in elektriciteit, warmte, brand- en grondstoffen. De werkzaamheden op dit gebied, in samenwerking 14

De BIVKIN is de eerste installatie in Nederland voor onderzoek naar het vergassingsgedrag van organisch materiaal onder representatieve omstandigheden. De installatie is gebouwd in samenwerking met Stork en maakt het mogelijk de optimale procesparameters vast te stellen voor de conversie van verschillende soorten biomassa in warmte of elektriciteit. Deze kennis wordt door onder meer NV Afvalzorg gebruikt voor de ontwikkeling van een constante kwaliteit biomassa-brandstof uit een sterk fluctuerend aanbod van organische reststromen.

(Biomassa VergassingsKarakteriseringsINstallatie) in gebruik genomen. Deze installatie, die in samenwerking met Stork, NV Afvalzorg en Novem is gerealiseerd, is na enkele aanpassingen aan de brandstoftoevoer en de recirculatie ingezet voor diverse projecten. In samenwerking met Afvalzorg is het vergassingsgedrag van een achttal brandstoffen getest. Onderdeel daarvan is het bepalen van het uitlooggedrag van de tijdens vergassing geproduceerde as. De ontwikkeling van een tweede vergassingssysteem, gebaseerd op het meestroom-glijdend bed principe en vooral geschikt voor kleinere capaciteiten, is in 1997 afgerond. ECN heeft een licentie op deze basiskennis verstrekt aan Stork Thermeq die de vermarkting van dit systeem ter hand heeft genomen. Een eerste toepassing van deze technologie heeft ECN in opdracht van Stork Thermeq uitgevoerd: park- en plantsoenafval is met succes vergast in de ECN-vergasser. Modellering In 1997 is begonnen met de dynamische modellering van vergassingssystemen voor de productie van elektriciteit en warmte. Met behulp van deze modellen voor chemische reacties en massa- en warmtetransport, die gevalideerd worden aan de hand van metingen in de BIVKIN-vergasser, wordt de regelbaarheid van het totale conversiesysteem onderzocht. Tevens kunnen multivariabele regelingen worden ontworpen en gesimuleerd, zodat men reeds in de ontwerpfase van een systeem rekening kan houden met een goed volggedrag en storingsonderdrukking. Hierdoor kunnen demonstratierisico’s ten aanzien van operationele aspecten aanmerkelijk gereduceerd worden. Tevens begon ECN met de ontwikkeling van het expertsysteem BIOCAST (BIOmass Conversion Assessment Tool), waarmee men snel en adequaat een indruk kan krijgen van de (milieu)technische- en economische aspecten van potentiële conversieroutes voor specifieke biomassa- en reststromen. Stook-/rookgasreiniging Op het gebied van stookgasreiniging is een studie uitgevoerd naar de huidige status van de technologie voor biomassavergassing/warmtekrachtsystemen. Het is gebleken dat er nog veel onduidelijkheid bestaat over de kwaliteit van het gas uit vergassers, de eisen die de turbine of gasmotor stelt aan het gas en de emissie-eisen. In het algemeen geldt dat stookgasreiniging nog geen bewezen technologie is. Integrale systeemontwerpen Conversie van biomassa in energie kan zowel in speciaal voor biomassa ontworpen installaties als in reeds bestaande energiecentrales plaatsvinden. In het tweede geval wordt een deel van de fossiele brandstof (steenkool of aardgas) vervangen door biomassa. Dergelijke co-verbranding of covergassing wordt over het algemeen beschouwd als goedkoper dan ‘stand-alone’ biomassaconversie-

Kleine biomassavergasser

ECN

Inno

vati

e

Voor kleinere hoeveelheden biomassa ontwikkelde ECN in 1997 een vergassingssysteem gebaseerd op het meestroom-glijdend bed principe. Bij afronding van deze ontwikkeling in 1997 verstrekte ECN een licentie op deze basiskennis aan Stork Thermeq, die inmiddels de vermarkting van dit systeem ter hand heeft genomen.

systemen en kan dienen als overgangstechnologie naar volledig duurzame opties. In een EU/Novemproject is nagegaan in hoeverre biomassa in combinatie met steenkool in zuurstofgeblazen entrainedflow systemen te vergassen is. Er worden statische integrale systeemberekeningen van diverse covergassingsroutes uitgevoerd om te bepalen welke route de beste is. De berekeningen worden ondersteund door experimenten. Samen met de Universiteit Utrecht voerde ECN een systeemstudie uit naar de lange-termijnperspectieven van biomassavergassingssystemen (BIG/STEG: Biomass-Integrated-Gasifier/STEam and Gas turbine) ten aanzien van efficiëntie en kosten. Verwacht wordt dat de kosten zullen dalen langs de learning-curve en dat de efficiëntie zal toenemen door nieuwe ontwikkelingen, met name op gasturbinegebied en door systeemmodificaties zoals droging bij lage temperatuur en tweetrapsexpansie met volledige recuperatie. De efficiëntie kan, afhankelijk van de schaalgrootte, oplopen tot 47,8 % (op onderwaarde) voor een installatie van 150 MWe. Er is een viertal studies uitgevoerd aangaande de mogelijkheden van de productie van secundaire energiedragers uit biomassa. Er zijn drie belangrijke punten die de perspectieven voor de productie van vloeibare energiedragers uit biomassa nadelig beïnvloeden: • de kosten van in Nederland geteelde biomassa zijn relatief hoog; • ten opzichte van het totale energiegebruik is het potentieel van Nederlandse biomassa beperkt; en 15

Methanol reformer

ECN

Inno

vati

e

huidige stand van zaken zijn beschreven. Ter bevordering van de introductie van vergassings-systemen in Nederland werken ECN, KEMA en TNO in samenwerking met de energiebedrijven en de industrie aan een gezamenlijk voorstel dat moet leiden tot een viertal ontwerpen van integrale biomassavergassings-installaties.

Aanvoerketen (teelt) Biomassa kan speciaal voor energiedoeleinden worden geteeld. Met name snelgroeiende gewassen zoals wilg en miscanthus zijn hiervoor geschikt. De productiekosten zijn Als krachtbron voor de elektrische auto is de vaste-polymeer-brandstofcel nog relatief hoog. Door het op (SPFC) bij uitstek geschikt. De SPFC produceer t elektriciteit uit waterstof. elkaar afstemmen van alle Het aan boord hebben van een tank gasvormige of vloeibare waterstof stuit afzonderlijke stappen (teelt, echter voorlopig nog op serieuze bezwaren. Technisch en economisch is het oogst, opslag, conversie) kunnen verstandiger om geen waterstof maar methanol, gemaakt uit aardgas of uit deze kosten worden gereduceerd. biomassa, in de tank te stoppen en de methanol pas met een reformer om te zetten in waterstof als de brandstofcel elektriciteit moet gaan leveren. De In samenwerking met onder methanol-reformer van ECN is geconstr ueerd als een bijzonder soort andere IMAG-DLO wordt een warmtewisselaar. In het ene compartiment wordt een verbrandingsaantal ketens geoptimaliseerd, katalysator aangebracht (wit), in het andere een koperkatalysator (bruin) waarbij ECN vooral naar de voor de omzetting van methanol in waterstof. Door deze thermische integraenergieconversie kijkt. Een tie kan de reformer snel genoeg voldoen aan de wisselende waterstofvraag van een elektrisch voertuig dat aan het verkeer deelneemt. veelbelovende manier om biomassa in combinatie met hoogwaardige chemicaliën te produceren is door gebruik te maken van de hoge • installaties voor conversie van biomassa zijn groeisnelheid van algen in een gesloten bioreactor. kleinschalig in vergelijking met die voor fossiele In samenwerking met de Universiteit van Amsterenergiedragers, wat consequenties heeft voor dam en enkele industriële partijen wordt bij ECN de aanvoerkosten van de biomassa. een proefopstelling gebouwd. Deze opstelling zal Het vervolg van deze projecten zal worden geworden gebruikt om de technische en economische concentreerd op de vraag hoe biomassa op een haalbaarheid van deze optie te onderzoeken. goedkope wijze kan worden omgezet in een tussenproduct dat gunstige eigenschappen als transportbrandstof heeft. Ook de import van biomassa wordt als mogelijkheid gezien. Er is een analyse gemaakt van de mestproblematiek in Nederland, waarbij het mestbeleid, mestbewerking en -verwerking en de Sam enw Partners erki ng O.a. Stork Thermeq, HoSt, Novem, GIBROS, TNO, KEMA, Kachelbouw Doetinchem, AVR, NVA, IMAG-DLO, LEI-DLO, CPW, LUW, PROAV, NV Afvalzorg. Projecten Karakterisering Conversietechnologie As- en reststromen Asagglomeratie Noord-Holland-project Brandstof uit afval Round Robin analyse biomassa Implementatie van pyrolyse voor verwerking van specifieke reststromen; fase 1 Ontwerpstudie verwerking van specifieke reststromen m.b.v. pyrolyse Biomassa cv-ketels

16

Brandstofcellen

Voor een doorbraak van de brandstofceltechnologie zijn betrouwbaarheid en kosteneffectiviteit de sleutelfactoren. Internationaal bevindt de technologie zich nu in het stadium van zowel grote als kleine veldtesten. Hiermee doen gebruikers ervaring op, terwijl dergelijke testen tevens duidelijk maken welke eisen aan productverbetering moeten worden gesteld. Wereldwijd is de ontwikkeling van brandstofcelsystemen gericht op toepassingen in warmtekrachtinstallaties of in het vervoer. Voor de w/k-markt zijn de perspectieven voor de hoge-temperatuurbrandstofcellen veelbelovend. In de vervoerstoepassing wordt de voorkeur gegeven aan de

polymere brandstofcel. Bij ECN zijn drie types in ontwikkeling: twee hoge-temperatuurbrandstofcellen – de gesmolten carbonaat brandstofcel (MCFC) en de vaste oxide brandstofcel (SOFC) – en één lage-temperatuur: de polymere brandstofcel (SPFC). MCFC Het MCFC-programma is gericht op de ontwikkeling van een tweede generatie technologie van gestapelde brandstofcellen met ‘Direct Internal Reforming’ (DIR). Hierbij kan aardgas direct worden toegevoerd voor omzetting in de brandstofcel. Deze ontwikkeling wordt gedaan ten behoeve

Inno

vati

Goedkoper MCFC-systeem door slimme seriekoppeling

e

De gesmolten-carbonaat-brandstofcel (molten carbonate fuel cell, MCFC) wordt ontwikkeld voor gebruik in centrales die elektriciteit en warmte produceren. De kosten - voor zowel installatie als productie - van zo'n MCFC-centrale zullen fors afnemen door toepassing van de volgende systeeminnovatie, die in het BCN-programma door British Gas en ECN is ontwikkeld: Laat het kathodegas niet door één maar door drie celstapelingen stromen. aardgas

Voer bij iedere stapeling verse, koele lucht toe. De totale koelcapaciteit wordt daardoor zoveel vergroot dat precies die hoeveelheid lucht kan worden toegevoerd die voor een optimaal omzettingsrendement vereist is. Bovendien zijn dan ook geen dure warmte-wisselaars en kathode recycle blowers meer nodig, noch een dure hoge-temperatuurregeling.

recycle blower

brander

Gebruik aan de anodekant één recycle blower. Dan kunnen watertoevoeging aan de brandstof en een warmtewisselaar voor voorverwarming achterwege blijven.

CO2+H2O

anode elektroliet

kathode

De voordelen van deze innovatieve systeem-layout zijn spectaculair. De centrale wordt technisch eenvoudiger en goedkoper, het brandstofgebruik daalt en het systeem wordt 'robuuster': minder gevoelig voor procesvariaties en veroudering.

reform reactie: CH4 + 2H2O Brandstofcelprincipe

anode: H2 + CO32-

4H2+ CO2

CO2 + H2O + 2e

kathode: CO2 + 1/2 O2 + 2e

CO32-

17

ECN

Inno

vati

Optimalisatie SOFC-anode voor duurzaam bedrijf

e

Aan de anode van een brandstofcel worden tegengestelde eisen gesteld. Enerzijds moet de anode goede elektrochemische prestaties leveren. Bij de vaste-oxide-brandstofcel (SOFC) gebeurt dat door in de anode evengrote hoeveelheden aan te brengen van nikkeldeeltjes (voor de katalyse van de reactie) en fijne zirconia- of ceria-deeltjes (voor de geleiding van zuurstofionen). Anderzijds moet de anode goed elektronen kunnen afvoeren via de aaneensluiting van nikkeldeeltjes en tegelijkertijd zo poreus zijn dat de gasvormige brandstof gemakkelijk kan penetreren. ECN vond de oplossing door de anode van twee verschillende lagen te maken: de binnenste laag is katalytisch actief, de buitenste laag zorgt voor de elektronenafvoer.

de buitenste laag (2) voor elektronenafvoer anode

de binnenste katalytisch actieve laag (1)

zirconia nikkel

brandstofcel

Door deze vondst verbetert de efficiëntie van de SOFC-anode met 30 %. Maar nog belangrijker is de vergroting van de duurzaamheid. Na verloop van tijd zakt het geleidend vermogen van laag 1 altijd wat in, maar dat wordt nu gecompenseerd door het hogere geleidend vermogen van laag 2. Op de vinding heeft ECN octrooi aangevraagd.

van een door Brandstofcel Nederland (BCN) te ontwikkelen warmtekrachtsysteem. In het MCFC-onderzoekprogramma is vastgesteld dat de lekdichtheid van een celstapeling hét kritieke element is in de ontwikkeling van een robuust systeem. Met de industrie wordt nu het concept van de eerder ontwikkelde separatorplaat gemodificeerd. Daarnaast is met succes een alternatief elektroliet met lithium- en natriumcarbonaat beproefd ter verlenging van de levensduur van MCFC-stacks. Tevens zijn staalsoorten geselecteerd die, in combinatie met coatings, de beoogde levensduurverbetering van 25.000 uur naar 40.000 uur binnen bereik brengen. Samen met BCN en de partners heeft ECN nu gekozen voor een systeem met drie stapelingen, geschakeld volgens het ‘Smarter’concept. SOFC Het specifieke doel van het SOFC-programma is de ontwikkeling en fabricage van keramische componenten (MEA’s: Membrane Electrode Assembles) voor micro- en mini-warmtekrachtsystemen. ECN heeft zich in het Europese SOFC-programma ontpopt tot een vooraanstaand ontwikkelaar van deze keramische componenten. Dergelijke MEA’s zijn in 1997 geleverd aan 18

Siemens KWU voor de ontwikkeling van een 50 kW SOFC-stack en aan het Sulzer HEXIS micro-w/ksysteem (~ 1 kilowatt) voor gebruik in huishoudens. De proeven met deze MEA’s hebben Siemens in staat gesteld belangrijke mijlpalen in het Europese programma te halen. Daarnaast hebben de componenten succesvol tests doorstaan in installaties in het hoofdkwartier van Sulzer Innotec in Winterthur (CH) en bij systeemdemonstraties bij Dortmund Stadtwerke (D). Beide systemen lopen op aardgas en leveren elektriciteit terug aan het net. SPFC Het SPFC-programma is gericht, in samenwerking met de Europese industrie, op de realisatie van een methanol gevoed SPFC-systeem voor vervoer en op de kostprijsverlaging van zo’n systeem door toepassing van geschikte materialen voor de polymeren, de elektrodes en de separatorplaten. In het kader van de Europese samenwerking met onder andere VW en Volvo werd het ontwerp van een methanol-gevoed SPFC-systeem nagenoeg afgerond. In het buitenland zijn grote partijen als Mercedes en Ford grootschalig gaan participeren in de ontwikkeling van Solid Polymer brandstofcellen voor vervoerstoepassingen. Mede door deze stroomversnelling in het buitenland zijn in Nederland initiatie-

DSM-product toegepast in brandstofcel

ECN

Inno

vati

Het actieve element van een SPFC (solid polymer fuel cell) is een polymeer dat protonen geleidt. Hoe dunner het polymeer is des te beter het geleidt. Maar het wordt dan ook kwetsbaarder. Om toch voldoende mechanische sterkte te krijgen wordt een steviger poreus polymeer gebruikt - teflon van de firma Gore dat bekend staat onder de merknaam Goretex - waarvan de poriën met het protongeleidend polymeer worden gevuld. In het kader van een samenwerking met DSM heeft ECN ontdekt dat een van de standaardproducten van DSM beter geschikt is en dienst kan doen als nog sterkere en bovendien goedkopere matrix voor een protongeleidend membraan. Met een bij ECN ontwikkelde techniek voor het vullen van het poreuze polymeer zijn inmiddels uitstekende resultaten bereikt. Op de vinding, dat inmiddels in het kader van de samenwerking is overgedaan aan DSM, is octrooi aangevraagd.

ven genomen waarvan mag worden verwacht dat die kunnen leiden tot Nederlandse demo’s van SPFC’s in voertuigen. Daarnaast heeft het Nederlandse SPFC-onderzoek belangrijke informatie opgeleverd voor het gebruik van goedkopere metalen als alternatief voor het dure grafiet als materiaal voor de separatorplaat. ECN heeft samen met DSM met succes gewerkt aan een polymeer/elektroliet-combinatie die, in vergelijking met bestaande materialen, qua prestatie en levensduur veelbelovend is. Een test van 3000 uur met dit materiaal is succesvol verlopen. Recente ontwikkelingen In overleg met de huidige en mogelijk toekomstige partners bereidt BCN een vervolgfase voor van het huidige ‘concept development’ programma voor MCFC. In zo’n vervolgfase zou middels een ‘proofof-concept’ een ‘Smarter’-celstapeling op ware grootte worden beproefd. Een dergelijke stack is 1/3 deel van het netwerk in het beoogde systeem. Uit de marktstudie, uitgevoerd door de partners, is een systeem van 400 kWe voor stationaire warmtekracht toepassing in, met name, ziekenhuizen naar voren gekomen als de beste opstap voor een goede marktintroductie. Op basis van de succesvolle levering van de

e

keramische componenten SOFC aan Sulzer en Siemens wordt voor de periode 1998-2000 de levering voorzien van duizend tot tweeduizend SOFC-componenten per jaar. Hiermee houdt de kennis van ECN op keramisch gebied volop aansluiting bij de veldtesten die in de komende jaren te verwachten zijn. In 1997 hebben Boer & Croon Management Consultants en Arthur D. Little Cambridge Consultants in kaart gebracht wat er gedaan moet worden om de ECN-kennis ten aanzien van de SOFC-productie uit te bouwen tot een semi-industriële activiteit, ten einde in de periode tot 2001 in de behoefte aan brandstofcellen voor R&D en demonstraties bij de systeemontwikkelaars te kunnen voorzien. Met Akzo Nobel is in 1997 een onderzoeks- en ontwikkelingsprogramma op het gebied van SPFC-componenten geformuleerd om te komen tot goedkope MEA’s en stackconcepten voor toepassing in de transportsector. De ECN-kennis en -faciliteiten zullen hierbij worden ingezet. Het programma wordt mogelijk gemaakt door de financiële steun van Akzo Nobel zelf en Novem.

Sam

enw Partners erki ng BCN (Stork, Koninklijke Schelde), Siemens KWU (D), Sulzer (CH), VW (D), Volvo (S), DSM, Akzo Nobel. Projecten Gebruiksaspecten SPFC materialen en technieken Ontwikkeling coatings voor corrosiebescherrming in MCFC Advanced DIR-MCFC Selection & development of materials for enduplate Ontwikkeling van 50 kW klasse SOFC’s Verbetering duurzaamheid SOFC’s Opschaling 700 °C SOFC’s 2e Generatie SPFC Systeemstudies SPFC Materials development for low temperatures Ontwikkeling 50 kW SOFC systemen en componenten

19

Thermische conversie

Naast de conversie van biomassa, die in dit jaarverslag apart wordt beschreven, omvat het onderzoek op het gebied van de thermische conversie drie andere, samenhangende hoofdthema’s: kolenconversie; geavanceerde gasconversie; en toegepaste katalyse. Kolenconversie De minerale bestanddelen in de kolen kunnen in een centrale problemen geven zoals verslakking, vervuiling of problemen bij de stoffilters. Bovendien bepalen deze mineralen en spoorelementen de emissies en de kwaliteit van de reststoffen slak en as. De activiteiten binnen het hoofdthema kolenconversie zijn dan ook geconcentreerd op de minerale omzettingen en de emissies van spoorelementen bij kolenvergassing en -verbranding. Daarvoor beschikt ECN over twee simulatoren voor moderne vergassingsconcepten, die tevens worden ingezet voor biomassaonderzoek. Een groot deel van de activiteiten in 1997 was gericht op de optimalisatie van de simulatoren en de daarin te hanteren bedrijfscondities, alsmede op de ontwikkeling van meet- en regeltechnieken voor de handhaving van de bedrijfscondities zoals temperatuur en gasconcentratie. Halverwege het jaar kon opnieuw een aantal projecten worden gestart in de atmosferische simulator (AEFGC-simulator). Het eerste kolenproject in opdracht van de industrie en Novem betrof de inzet van de zogenoemde ‘battle coal’ (goedkope steenkool, meestal van een afwijkende, slechtere kwaliteit) in poederkoolcentrales, met specifieke aandacht voor verslakking en vervuiling. ECN voert dit 20

project uit in nauwe samenwerking met IFRF (IJmuiden), waar in het kader van een IEA-project met dezelfde kolen experimenten op semi-industriële schaal worden uitgevoerd. ECN neemt hiervan slakmonsters en analyseert deze. Daarnaast wordt het project mede aangestuurd door EPZ (Amercentrale), die kolenmengsels selecteert en de betreffende kolen- en asmonsters en bedrijfsgegevens beschikbaar stelt.

Brandstofbesparende CV-ketel

ECN

Inno

vati

e

Aan de gewone, moderne cv-ketel valt energetisch niet veel meer te verbeteren, want die heeft al rendementen van bijna 100%. Door het transformeren van gratis omgevingswarmte kan alleen een warmtepomp nog hoger komen, namelijk tot rendementen van 300%. Als warmtebron voor verwarming en tapwater kent de warmtepomp echter een belangrijk nadeel: wanneer het buiten koud is en dus veel warmte nodig is levert hij juist weinig. ECN en STC (Stirling Technology Company, waarmee ECN al enkele jaren samenwerkt) bedachten hierop een innovatie waarop octrooi is aangevraagd: de Stirling Driven Heat Pump (SDHP). In feite is dit een combinatie van een CV-ketel met een warmtepomp, waarin de verschillende warmtestromen optimaal zijn geïntegreerd. Voorts heeft ECN een branderregeling ontworpen die een piekbrander overbodig maakt. Het rendement van de SDHP (op de foto nog zonder warmtepomp uitgerust) wisselt met warmtevraag en buitentemperatuur, maar is minimaal dat van een CV-ketel (bijna 100%) en maximaal ongeveer 170%, een rendement dat alleen met een warmtepomp is te behalen. Naast de forse besparing heeft de SDHP nog drie aantrekkelijke eigenschappen: hij maakt weinig geluid, vraagt nauwelijks onderhoud en heeft slechts een relatief kleine externe warmtewisselaar nodig. EnergieNed financierde de haalbaarheidsstudie van de SDHP.

Bij de hoge-druk-simulator (PEFG-simulator) zijn aanpassingen aangebracht op grond van de eerste serie afnametests. Deze leidden weliswaar tot een vertraging in het CABRE-project (CABRE = Coal Ash Behaviour in Reducing Environments), maar hebben uiteindelijk een meer betrouwbare en realistische wijze van experimenteren tot gevolg. Het experimentele programma, waarbij een belangrijk aantal sponsors betrokken is, kan in de eerste helft van 1998 van start gaan. Naast deze experimentele activiteiten werd een begin gemaakt met de ontwikkeling van een stromingsmodel voor de beide simulatoren. Toepassing van dit model zal de optimalisatie van de experimentele procescondities vergemakkelijken. Ook worden de mogelijkheden verkend om modellen voor minerale omzettingen te koppelen aan de stromingsmodellen. Samenwerking met andere gespecialiseerde onderzoekgroepen is hierbij een belangrijke factor, zoals in het EU-Joule project ‘Prediction of ash and deposit formation for biomass co-combustion’. Hierin combineert ECN zijn mineralogische expertise met zijn expertise op

het gebied van stromings- en verbrandingsmodellering. In het kader van de relatie tussen minerale omzettingen tijdens de conversie en de reststoffenkwaliteit is in samenwerking met IMAG-DLO, in opdracht van Novem, een korte studie verricht naar bijstookopties voor wilgenhout geteeld op verontreinigde grond. Voor mee-vergassing lijkt dit goed mogelijk. Voor direct meestoken wordt het meestookpercentage beperkt door het calciumgehalte in de vliegas. Ten slotte zijn in China contacten gelegd met het NPCC (Northeast China Power Combustion Research Centre) in Shenyang voor technologytransfer en samenwerking op het gebied van poederkool-verbranding. Geavanceerde gasconversie ECO Ceramics, de firma die onder ECN-licentie de keramische brander fabriceert en op de markt brengt, is na haar oprichting eind 1996 uitgegroeid tot een bedrijf dat de markt zelfstandig benadert. Eind 1997 werden de eerste commerciële orders uitgeleverd. Hiermee is een langjarig onderzoeks-

Brandstofcellen in combinatie met een gasturbine De kansen van de vaste oxide brandstofcel op de markt voor warmtekrachtinstallaties zullen aanzienlijk worden vergroot door de cel te integreren met een geavanceerde gasturbine. Zo'n hybride systeem zet liefst 70% van de energie in de brandstof om in elektriciteit. De verbrandingskamer van de gasturbine wordt hierbij gedeeltelijk vervangen door vaste oxide brandstofcellen (SOFC). In feite is de SOFC een elektriciteit producerende verbrandingskamer. 1 De benodigde lucht 2 In de compressorturbine 3 In de brandstofcellen wordt expandeert de hete lucht tot wordt in twee stappen, 80% van de brandstof elektrode inlaatdruk van de kathode met tussenkoeling, chemisch omgezet in elektriciteit. van de brandstofcellen. Een gecomprimeerd tot De aan de kathode toegevoerde deel van deze lucht wordt 10 bar en vervolgens lucht zorgt tevens voor de noodnaar de brandstofcel gevoerd, in een warmtewisselaar zakelijk koeling. De niet omde rest gaat naar de brander opgewarmd door de gezette brandstof gaat samen (de turbine drijft beide uitlaatgassen. met de uitlaatlucht van de compressoren aan). kathode naar de brander.

lucht compressor

compressor

schoorsteen

compressor turbine

kathode tussenkoeling met water warmtewisselaar

ontzwaveling anode recycleblower

aardgas 4 Het aardgas wordt gecomprimeerd tot de inlaatdruk van de SOFC-anode, opgewarmd, ontzwaveld en gemengd met het uitlaatgas van de anode.

brandstofcel

brander

powerturbine

5 De uitlaatgassen van de brander worden in de 'power turbine'' geëxpandeerd, waarbij additionele elektriciteit wordt geproduceerd. De uitlaatgassen worden gebruikt voor de opwarming van de lucht en de brandstof. De restwarmte kan gebruikt worden voor de productie van lage-drukstoom (proceswarmte).

21

Keramische brander in productie

ECN

Inno

vati

e

De (plaatvormige) brander van keramisch schuim die door ECN is geoctrooieerd heeft belangrijke voordelen. Hij produceert vrijwel geen NOx en hij laat zich veel beter dan conventionele branders op een laag pitje zetten. De besparing op brandstof en daarmee op CO2 -emissie ligt in de praktijk op zo’n vijf procent. ECO Ceramics BV, een bedrijf dat in 1995 op het ECN-terrein werd gestart, fabriceert deze milieuvriendelijke branders in licentie. Inmiddels is het bedrijf verhuisd naar een industrieterrein bij Heerhugowaard, waar het onder meer duizenden branders per jaar fabriceert voor de 60kW-CV-ketel van ATAG. Voor andere grote bedrijven uit de warmtesector zijn branderseries ver vaardigd waarmee nog praktijktesten worden uitgevoerd.

programma bij ECN succesvol afgesloten. Ten behoeve van het onderzoek naar de verbranding van laag-calorische gassen zijn enerzijds industrieel gefinancierde projecten geworven en anderzijds de expertise en de (lab-schaal) onderzoekfaciliteiten verder uitgebouwd. Op grond van de resultaten van eerste experimenten aan de Universiteit Twente is door Demkolec, Thomassen en Novem groen licht gegeven voor grootschaliger onderzoek naar akoestische oscillaties in verbrandingskamers van gasturbines. Voorbereidingen voor deze experimenten zijn in gang gezet. Samen met ENECO en ATAG Par tners O.a. EnergieNed, Demkolec, Krupp Uhde (D), Elcogas (E), Babcock Hitachi (J), EPRI (VS), US DOE (VS), IMAG-DLO, IFRF, EPZ, TU Eindhoven, ECO Ceramics, Universiteit Twente, Demkolec, Thomassen, ENECO, ATAG, STC (VS), INCM (I), CIEMAT (E), Mitsui Babcock (UK), VTT (SF), Enirisorse (I), Enichem (I), ICM (E) en IRC (F). Projecten Mineraalgedrag in kolenconversieprocessen; Hot gas filter ash characterization; CABRE II (Novem contract I); Co-vergassing van kolen en (rest)biomassa in entrained flow vergassers; Coal reactivity & mineral matter transfer in the early stage of entrained flow gasification; Elementbalansen in thermische conversieprocessen; bemonstering van de TU Delft hoge-drukbubbling fluidised-bed-vergasser; Combustion

22

Verwarming is ECN gestart met het onderzoek naar de toepassing van warmtekrachtkoppeling op het niveau van een huishouden. Met deze drie partijen als aandeelhouder is het bedrijf ENATEC opgericht, met als doelstelling het ontwikkelen en op de markt brengen van een micro-warmtekrachtsysteem, geschikt voor bestaande woningen. Als elektriciteitgenerator zal in het systeem gebruik gemaakt worden van een vrije zuiger Stirlingmachine, waarvoor van Stirling Technology Company uit de USA een exclusieve licentie is verkregen. Voor de warmtetechniek wordt standaard HR-techniek gebruikt. Ervan uitgaande dat de warmtevraag sturend is, kan een totaal systeemrendement van meer dan 95% gerealiseerd worden, met een elektrisch rendement van 10 - 12%. De proeven met de twee STC-machines toonden prestaties naar verwachting. Op basis hiervan wordt de ontwikkeling van een systeem met een 1 kWe Stirlingmachine voortgezet. Toegepaste Katalyse Op het gebied van (katalytische) gaszuivering werkt ECN volgens twee sporen. Bij de katalytische verwijdering van lachgas (N2O) uit gasstromen heeft water een zeer storende invloed. Katalysatoren die in afwezigheid van water bij lage temperatuur N2O kunnen ontleden in N2 en O2 geven in aanwezigheid van water pas volledige omzetting bij aanzienlijk hogere temperaturen. In plaats van katalytische ontleding onderzocht ECN katalytische reductie met behulp van propaan en aardgas. Met deze methode blijkt het mogelijk te zijn om met bepaalde typen katalysatoren in aanwezigheid van water bij aanzienlijk lagere temperaturen N2O volledig om te zetten. Dit systeem wordt nader onderzocht. Voor DeNOx bouwt ECN een automatische opstelling waarmee verwijdering van verschillende stikstofhoudende verbindingen uit gasstromen kan worden onderzocht. Deze opstelling zal worden ingezet voor een EU-project (DeNOx thin films). In november werd een Craft vooronderzoek gestart naar de mogelijkheden van een katalytische reactor om ammoniak, geur en stof uit stallucht te verwijderen.

Sam

en

wer characteristics low quality battle king coals; mineral matter transformations; Versterking en verbreding onderzoek minerale omzettingen; CABRE II (Novem contract II); CABRE II (EERC contract); Kennisoverdracht ECO Ceramics; Toepassing van keramische schuimbranders in de procesindustrie; Modificatie keramische schuimbrander; Industriële toepassingen van de keramische schuimbrander; Basisconfiguratie van een w/k-systeem gebaseerd op een vrije zuiger Stirling-machine; Ontwikkeling vrije zuiger Stirling: w/k-eenheid voor individuele woningen (fase 1); Feasibility study into the applicability of Stirling engines driven by catalytic burners; Warmteoverdracht naar de hete zijde van een Stirling-machine Marktapplicatie: w/k-systeem gebaseerd op een vrije zuiger Stirling-machine; DSC algemeen; N2O verwijdering; DeNOx

Beleidsstudies

Beleidsproblemen in de energiesector komen vooral voort uit het spanningsveld tussen enerzijds de maatschappelijke wens om duurzame ontwikkeling te bewerkstelligen en anderzijds de economische noodzaak om marktconform te handelen. In dit opzicht blijft de uitwerking van de doelstellingen in de Derde Energienota, met name op het vlak van duurzame energie en energiebesparing, een belangrijk aandachtsveld voor ECN. Veel beleidsproblemen worden mede bepaald door vraagstukken van mondiale klimaatverandering. De

voorbereidingen op de klimaatonderhandelingen in Kyoto eind 1997 gaven aanleiding tot veel beleidsvragen, waarop de expertise en het instrumentarium van ECN met succes werden ingezet. Naast deze internationale en nationale beleidsvraagstukken voor de lange termijn is ECN ook steeds actiever op het gebied van regionaal en stedelijk energiebeleid met studies voor energiebedrijven en provincies of gemeenten.

ECN

Wasmachines en -drogers kunnen tot 70% energiezuiniger

Inno

vati

e

Door gebruik te maken van warm water of aardgas, in plaats van de gangbare elektrische elementen, kunnen wasmachines en -drogers tot 70% besparen op hun energiegebruik. Dergelijk 'warm witgoed' bespaart dure elektriciteit en levert ook tevens minder uitstoot op van verzurende stoffen en broeikasgassen. De extra investering van enkele honderden guldens wordt door een huishouden met twee kinderen al binnen enkele jaren terugverdiend. In samenwerking met het Utrechtse energiebedrijf REMU onderzocht ECN enkele alternatieven: direct vullen met warm tapwater ('hot-fill'); via een warmtewisselaar gebruik maken van de verwarming uit CV of stadsverwarming ('CV-principe'); wasdrogers kunnen direct met aardgas worden gestookt. De CV-apparatuur levert de meeste milieuwinst.

Warmte wasmachine

warm tapwa te

r

Een wasmachine kan direct worden gevuld met warm tapwater ('hot-fill') of kan via een warmte-wisselaar gebruik maken van de warmte uit de verwarming ('cv-principe'). De cv-wasmachine kan zowel op een cv-ketel worden aangesloten als op stadsverwarming.

r

gwate

leidin

Het apparaat is gebouwd op basis van een gewone wasmachine. De warmtewisselaar verwarmt het leidingwater in de wasmachine in een gesloten systeem cv of er uit t a w warm warming er stadsv

In een studie van ECN in samenwerking met het Utrechtse energiebedrijf REMU zijn vijf alternatieven onderzocht voor de conventionele, elektrisch verwarmde wasmachines en -drogers:

23

Derde Energienota In de Derde Energienota wordt de tweeledige globale doelstelling van duurzame ontwikkeling en marktwerking vertaald naar concrete doelstellingen voor duurzame energie en besparingen. Voor deze lange-termijndoelstellingen is een strategie nodig die rekening houdt met mogelijke ontwikkelingen op het gebied van economische groei en structuur, prijzen en beschikbaarheid van brandstoffen en technologische vooruitgang. De door ECN ontwikkelde energieschetsen voor het jaar 2020 uit de Derde Energienota van 1995 vormden reeds een kader en streefbeeld voor het beleid. In de Lange Termijn Verkenningen 1997, uitgevoerd in een samenwerkingsverband onder leiding van het CPB, verkende ECN nog diepgaander de toekomstige knelpunten en mogelijkheden voor implementatie van deze doelstellingen. Uit deze Nationale Energie Verkenningen – uitgevoerd in opdracht van het ministerie van EZ – kwam naar voren dat de doelstelling van 10% duurzame energie nog aanvullend (internationaal) beleid nodig heeft. Het besparingstempo is slechts weinig gebaat bij extra beleid in de vorm van heffingen, regulering en investeringsimpulsen. Op veel fronten is Europees beleid onmisbaar. Een selectiever gebruik van beleidsinstrumenten en een betere toespitsing op deelsectoren zijn wenselijk. Eveneens voor EZ ontwikkelde ECN een gedetailleerd monitoringsysteem om de effectiviteit en efficiëntie van beleidsinstrumenten zorgvuldig in kaart te kunnen brengen.

Extra energiebesparing in Vinex

ECN

Inno

vati

e

De vraag wat de optimale energie-infrastructuur is voor een Vinex-wijk is complex en bezorgt gemeenten heel wat hoofdbrekens. ECN ontwikkelde een procedure om de besluitvorming over de infrastructuur effectief te laten verlopen. In deze procedure beperkt de gemeente zich tot het definiëren van de randvoorwaar den, zoals bovengrenzen aan energiegebruik, de emissies en de kosten. De gemeente schrijft dan een tender uit. Energiebedrijven bieden vervolgens in concurrentie de volgens hen optimale technologische oplossing aan, waarna de gemeente de aanbiedingen beoordeelt en de concessie verleent. Deze procedure werd in 1997 door ECN aan de gemeente Nijmegen aanbevolen. Binnenkort wordt in deze gemeente een start gemaakt met de bouw van ruim 11.000 woningen.

24

Klimaatonderhandelingen De Nederlandse overheid heeft bij de internationale onderhandelingen over het Klimaatverdrag, mede door het voorzitterschap van de EU in de eerste helft van 1997, een inspirerende rol gespeeld. Aan de ondersteuning van de Nederlandse opstelling, eerst in EU-verband en vervolgens in Kyoto, leverde ECN een belangrijke bijdrage. Zo maakte ECN analyses van de haalbaarheid en kosten van een Nederlandse doelstelling van 10% CO2-emissiereductie in 2010 ten opzichte van 1990. Hieruit blijkt dat zelfs bij stringente en kostbare maatregelen ter stimulering van duurzame energie en besparing grootschalige ‘backstop’-maatregelen zoals afvang en opslag van CO 2 en import van biomassa noodzakelijk zijn. Ook is gekeken naar de verhouding tussen de door Nederland beloofde bijdrage aan de CO2-emissiereductie en die van andere EU-landen. Uit deze studie blijkt dat Nederland een relatief zware last op zich nam. Een verkenning van de knelpunten en mogelijkheden van Joint Implementation-projecten in Oost-Europa wees uit dat er weliswaar een fors potentieel bestaat, maar er nog vele stappen gezet moeten worden om dit potentieel te realiseren. Bij internationale acceptatie van JI ontstaat er waarschijnlijk een zware concurrentie tussen landen. Naar deze drie voorbereidende studies, uitgevoerd in opdracht van de ministeries van EZ en VROM, is uitvoerig verwezen in de zogenoemde ‘klimaatbrief’ aan de Tweede Kamer over de Nederlandse inzet voor de klimaatonderhandelingen in Kyoto. IEA In internationaal verband is ECN betrokken bij een drietal IEA Implementing Agreements. In het Energy Technology Systems Analysis Programme (ETSAP) heeft ECN een coördinerende rol als Operating Agent. Het betreft een lange termijn samenwerkingsverband tussen een tiental onderzoekinstituten in de VS, Canada, Japan, Duitsland, Italië, Noorwegen, Zweden, Korea, België en Zwitserland. De inspanningen in 1997 werden vooral gericht op vraagstukken van internationaal klimaatbeleid. Namens deze landen heeft ECN ook presentaties gegeven op de UNFCCCbijeenkomsten in Bonn en Kyoto. Een tweede project betreft het samenwerkingverband op het gebied van Electric Vehicle Technologies and Programmes, waar ECN Operating Agent is voor het onderdeel Assessment of Electric Vehicle Impacts. In dit project wordt samengewerkt met vijf onderzoekinstituten in ZuidAfrika, Canada, Duitsland, Oostenrijk en Zwitserland. Tot slot vertegenwoordigt ECN Nederland in het project Energy Technology Data Exchange, een samenwerkingsverband van twintig landen op het gebied van bibliografische gegevensverzameling en -verspreiding.

Regionaal en stedelijk energiebeleid Lagere overheden krijgen steeds meer (uitvoerende) verantwoordelijkheden op energiegebied, terwijl energiebedrijven te maken hebben met de (onzekere) gevolgen van liberalisatie. Parallel aan deze ontwikkeling hebben regionale en stedelijke beleidsvraagstukken in het ECN-onderzoek de laatste jaren veld gewonnen. ECN zet daarbij expertise en instrumentarium in die niet alleen betrekking hebben op de technologische knelpunten en kansen, maar ook op institutionele aspecten van innovatie. ECN verrichtte studies naar bijvoorbeeld elektrisch vervoer en infrastructuur op Vinex-locaties en verbreedde deze activiteiten in 1997. In opdracht van de gemeente Amsterdam is in het kader van het Nationaal Onderzoek Programma Mondiale Luchtverontreiniging en Klimaatverandering een studie uitgevoerd naar de mogelijkheden voor lokaal klimaatbeleid. ECN inventariseerde de lokale CO2-emissies, bracht de beleidsopties in kaart om deze emissies te reduceren en keek vooral ook naar de mogelijke implementatie in de doelgroepen voor wonen, werken en vervoer. Belangrijke opties hebben betrekking op de bestaande bouw (besparingen bij renovaties, gasgestookte warmtepompen), vervoersinitiatieven (telewerken, gedeeld autobezit, gewichtsbesparing bij openbaar vervoer), duurzame bedrijfsterreinen en beheerssystemen in de utiliteitsbouw. De liberalisering van de energiemarkt noodzaakt de energiebedrijven om goed geïnformeerd te zijn over klanten en hun wensen, en over inkoopcondities en -mogelijkheden. Prijzen en condities van inkoop en verkoop zullen immers flexibeler en gedifferentieerder worden. Deze informatiebehoefte moet gestuurd worden door een strategische visie op de daaruit voortkomende kansen en bedreigingen. In 1997 heeft ECN in opdracht van een energiebedrijf een eerste verkenning uitgevoerd voor het ontwerp van een ‘decision support system’. Universitaire samenwerking Het Nationale Onderzoek Programma Mondiale Luchtverontreiniging en Klimaatverandering vormt voor ECN een belangrijk kader voor samenwerking met universitaire onderzoekers. In 1997 zijn drie projecten uitgevoerd, waaronder de reeds genoemde klimaatstudie voor de gemeente Amsterdam. Een tweede project, samen met de Vakgroep Staathuishoudkunde van de Landbouwuniversiteit Wageningen, bracht een koppeling tot stand tussen het technologisch georiënteerde MARKAL-model en een macro-economisch input-outputmodel. Als derde werd een project in uitvoering genomen dat tot doelstelling heeft een gedetailleerd energie- en materialenmodel voor Europa te ontwerpen. Dit project kan worden gebruikt voor een integrale analyse van energie- en materialenopties voor het reduceren van CO2-emissies in Europees verband. Hieraan werken drie universitaire partners mee: de Vakgroep Natuurwetenschap en Samenleving van de Universiteit Utrecht, het Instituut Voor Energie en

Joint Implementation in Oost-Europa

ECN

Inno

vati

e

Door samenwerking met landen in Oost- en Midden-Europa, Joint Implementation genoemd, kunnen Westerse landen aanzienlijk besparen op de kosten voor reductie van broeikasgassen. ECN berekende in opdracht van de ministeries van EZ en VROM dat het JI-potentieel aldaar 1200 tot 2000 miljoen ton CO2 bedraagt. Ter vergelijking: bij een collectieve doelstelling van -10% voor de OESO in 2010 zou de reductie 3000 miljoen ton moeten bedragen. Nederland zou van dit potentieel een aanzienlijk deel kunnen benutten. Bij reductiedoelstelling voor het jaar 2010 van bijvoorbeeld 10% zou Nederland een derde deel tot de helft in Oost- en Midden-Europa kunnen realiseren. Maar daarbij moet Nederland wel opboksen tegen de concurrentie van landen als de Verenigde Staten en Japan. Het gaat bij dit potentieel vaak om projecten die zelfs geld opleveren, zoals het verbeteren van het rendement van kolencentrales en eenvoudige besparingsmaatregelen bij de eindgebruiker. Meer dan de helft van het berekende potentieel bevindt zich in Rusland. ECN dicht de beste kansen voor Nederlandse JI-projecten toe aan Roemenië en Bulgarije.

Milieuvraagstukken van de Universiteit Groningen en de Vakgroep Algemene Vorming van de Vrije Universiteit.

Sam

enw Partners erki ng O.a. IEA, UNFCC, gemeente Amsterdam, gemeente Nijmegen, Universiteit Wageningen, Universiteit Utrecht, Universiteit Groningen, Vrije Universiteit. Projecten EU Electric Vehicle-Database NOP MATTER NOP E3-Model NOP Amsterdam EU Conservation Evaluation IEA-Elektrische Auto’s; milieuaspecten EU-RIO EFOM Modeloverdracht IEA-EDB/INIS

25

Nucleair onderzoek

De recente ontwikkelingen ten aanzien van het gebruik van kernenergie in Nederland, zoals de sluiting van de centrale in Dodewaard en de voorgenomen sluiting van de centrale in Borssele in het jaar 2004, hebben geleid tot een heroriëntatie van het nucleaire onderzoek. ECN en de nucleaire groep van de KEMA hebben zich voorgenomen om te komen tot één gezamenlijke nucleaire onderzoekorganisatie. De bundeling van kennis maakt het mogelijk om de kritische grootte van een aantal disciplines te behouden en de marktpositie, met name in het buitenland, te verbeteren. De operationele en strategische samenwerking van de nucleaire

units van ECN en KEMA zal medio 1998 uitmonden in een samengaan van deze bedrijfsonderdelen. Het onderzoeksprogramma is geconcentreerd op de problematiek rond het verantwoord omgaan met radioactieve materialen. Mede door de beschikbaarheid van unieke faciliteiten, zoals de Hoge Flux Reactor, het Laboratorium voor Sterk radioactieve Objecten en de afvalverwerkings- en decontaminatiefaciliteiten, is ECN een internationaal centrum van expertise op het gebied van de eigenschappen, de verwerking en het hergebruik van radioactieve materialen. Deze expertise betreft ook radioactieve materialen van natuurlijke oorsprong,

ECN

Inno

vati

Laag activerend staal blijft taai na bestraling

Als constructiemateriaal voor splijtings- en fusiereactoren is staal met een martensitische microstructuur aantrekkelijk. Dit staal wordt slechts weinig radioactief (laag-activerend), maar een belangrijk nadeel van dit staal is het 'bros-taai'-overgangsgedrag. Beneden de zogenaamde overgangstemperatuur is het staal bros, daarboven taai. Meestal blijft de temperatuur van de constructie ruim in het taaie gebied, maar door neutronenstraling schuift de overgangstemperatuur omhoog, wellicht tot boven de bedrijfstemperatuur. In samenwerking met British Steel vond ECN een samenstelling voor een staal dat weinig activeert en tegelijkertijd nauwelijks verbrost. In bijgaande grafiek is met pijlen de verschuiving van de overgangstemperatuur door de bestraling aangegeven. Bij de huidige stand der techniek is de verschuiving zo groot dat de overgangstemperatuur boven kamertemperatuur uitkomt. Die van het ECN/BS-staal blijft daar ruimschoots onder. Het staal toont deze eigenschap op laboratoriumschaal. Verder onderzoek betreft opschaling van de productie en de fysisch/chemische verklaring. Verschuiving overgangstemperatuur door bestraling huidige generatie fusiestaal

nieuw ECN/BS-staal 10

9

9

8

8

7

7

6

6

5

5

breukenergie (J)

10

4 3

1 nieuw in gebruik

2

na bestraling

3

2

2

1

1

0

0

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250˚C beproevingstemperatuur

26

4

taai

1

2

bros -150 -100 -50

0

50 100 150 200 250˚C

e

zoals die vrijkomen bij de olie- en gaswinning, en radioisotopen die worden toegepast in de medische sector. Hiernaast werkt ECN aan een verdere vergroting van de nucleaire veiligheid van bestaande kernreactoren, met name die in Oost-Europa, en aan geavanceerde reactorconcepten die inherent veilig zijn. Radioactief afval De levensduur van radioactief afval wordt voornamelijk bepaald door de zware elementen (actiniden) die ontstaan in de splijtstofelementen in een reactorkern. Het is in principe mogelijk deze zeer lang radioactief blijvende ‘actiniden’ met neutronenbestraling om te zetten (transmuteren) in andere elementen, die weliswaar ook radioactief zijn maar een veel kortere levensduur hebben. ECN voert in internationaal verband, onder andere met behulp van de Hoge Flux Reactor (HFR) en een speciaal actinidenlaboratorium, onderzoek uit naar deze methode om het radioactief afval minder schadelijk te maken. In 1997 werden twee bestralingsexperimenten voltooid en twee nieuwe gestart. De voltooide proeven betroffen de transmutatie van technetium en americium en de selectie van stralingsbestendige matrices waarin de actiniden worden ingebed om te worden bestraald. In een van de nieuwe bestralingsexperimenten wordt het effect van splijting op de matrix onderzocht. Het tweede nieuwe experiment is de langdurige bestraling van americium. Het belangrijkste experiment van deze vier betrof de bestraling van americium-splijtstof in een spinel (MgAl2O4) matrix. Na een jaar bestraling in de HFR is vrijwel alle americium getransmuteerd en ongeveer 35% van de door transmutatie gevormde actiniden verspleten. Hiermee is ook experimenteel aangetoond dat transmutatie van actiniden in principe mogelijk is. Opwerken splijtstof Naar aanleiding van vragen van Kamerleden tijdens een discussie in november 1996, heeft ECN in opdracht van de minister van Economische Zaken een studie uitgevoerd naar de voor- en nadelen van het opwerken van de splijtstof uit de Nederlandse kerncentrales. Bij opwerken wordt uit de gebruikte splijtstof het weer bruikbare uranium en plutonium teruggewonnen. De vragen werden opgeworpen door het verschijnen van een studie van Greenpeace naar directe opslag van de splijtstof uit Borssele en Dodewaard, in plaats van opslag na opwerken. ECN analyseerde en vergeleek de milieu-effecten, de proliferatie-aspecten en de kosten van beide routes. De resultaten van deze analyse tonen aan dat de milieu-effecten en de proliferatiegevoeligheid van beide opties elkaar weinig ontlopen. Een besluit om de opwerkingsroute te verlaten en over te gaan tot directe opslag leidt daarentegen tot aanzienlijk hogere kosten dan de huidige aanpak, tot enkele

Waterzuivering

ECN

Inno

vati

e

De groep Decontaminatie en Radioactief Afval (DRA) reinigt in opdracht van uiteenlopende bedrijven apparatuur en onder delen van natuurlijk voorkomende radioactieve verontreinigingen. Hierbij komt afvalwater vrij dat ger einigd moet worden tot beneden de lozingseisen voor radioactiviteit, zwevend stof en zware metalen. Een uitgebreide technische evaluatie resulteerde uiteindelijk in de installatie van keramische microfiltratiemembranen. De waterzuiveringsinstallatie is ontwikkeld en gerealiseerd door Velterop BV, in nauwe samenwerking met ECN.

honderden miljoenen guldens in contante waarden. Deze kosten zijn bovendien aan grote onzekerheden onderhevig. Eindberging Het onderzoek naar eindberging van radioactief afval is gericht op veilige, zeer langdurige berging in zowel zout als klei. ECN draagt bij aan alle fasen van het onderzoek in Europa: ontwerp en bedrijven van experimenten naar het gedrag van het gastgesteente onder invloed van stralingswarmte; ontwikkeling van verspreidingsmodellen voor risicoanalyses; beoordeling van mijnconcepten door middel van risicoanalyses. Nederland stelde in 1996 als eerste land ‘terugneembaarheid’ als extra eis aan eventuele geologische eindberging van het hoogradioactieve afval afkomstig van kerncentrales. Het initiatief van ECN tot gezamenlijk Europees onderzoek naar terugneembare eindberging heeft in 1997 mede aanleiding gegeven tot een kentering ten gunste van ‘retrievable storage’ in andere landen, met name het Verenigd Koninkrijk, Duitsland en Frankrijk. Het ECN-onderzoek resulteerde in een concreet technisch ontwerp van een zoutmijn waarin het afval langdurig bereikbaar wordt gehouden. Om de vraag te kunnen beantwoorden of dit bereikbaar houden effect heeft op de isolatiecapaciteit van een mijn, werden in 1997 modellen vastgesteld voor de analyse van de manieren waarop het afval uit zout of klei in de biosfeer terecht kan komen. Een studie over de kosten van terugneembare eindberging wijst 27

uit dat de aanleg van zo’n mijn waarschijnlijk niet significant duurder hoeft te zijn dan een afgesloten berging, maar dat de kosten voor de bedrijfsvoering hoger zijn. Medical Valley De aanwezigheid op het terrein van de Hoge en de Lage Flux Reactor, twee cyclotrons, diverse nucleaire laboratoria, en de medisch-farmaceutische faciliteiten van Mallinckrodt, biedt een gunstig klimaat voor nieuwe ontwikkelingen in de nucleaire geneeskunde. In Petten worden farmaca ontwikkeld, verbeterd en geproduceerd. Een voorbeeld van een nieuwe nucleaire ontwikkeling in de volksgezondheid is de Boron Neutron Capture Therapy (BNCT), die wordt ontwikkeld onder leiding van GCO. Hierbij wordt een nietradioactieve boriumverbinding ingebracht bij een patiënt met bijvoorbeeld een specifieke soort hersentumor. Deze verbinding hoopt zich op in de tumor. Wanneer deze patiënt wordt bestraald met een neutronenbron (HFR), dan zullen op de plaats waar het borium zich bevindt de reactieproducten de tumorcellen vernietigen. In 1997 is, onder auspiciën van de Europese Organisatie voor Onderzoek en Behandeling van Kanker

Prognose stralingsdoses

ECN

Inno

vati

Niet alleen bij kernreactoren, maar ook in de medische sector (bestralingen in ziekenhuizen) en in de industrie (bijvoorbeeld in de olie- en gaswinning) is het vaak van groot belang om een uitspraak te kunnen doen over de te verwachten hoeveelheid straling op een bepaalde plaats. ECN voerde in het verleden veel analyses uit van het stralingstransport in kernreactoren. ECN maakte de daarvoor gebr uikte Monte Carlocomputersimulaties in 1997 ook geschikt voor gebruik in bovengenoemde sectoren. Als voorbeeld wordt de dosis weergegeven die een patiënt krijgt tijdens een bestraling van een levertumor. De kleuren in dit plaatje geven de dosisintensiteit aan. Met behulp van de berekeningen kan de tumor effectiever worden bestreden terwijl de totale ‘dosis’ minimaal blijft. Deze berekeningen kunnen tevens worden toegepast op: • treatment planning bij bestralingen in ziekenhuizen; • boorgat analyses (olie-industrie); • stralingsschade analyses (industrie); • stralingsinstrumentatie ontwikkeling (ontwikkeling van medische apparatuur).

28

e

(EORTC), een begin gemaakt met de behandeling van de eerste patiënten in de klinische fase I-studie. Het onderzoek- en ontwikkelingswerk wordt intussen met kracht voortgezet. De technieken voor het meten van de boriumconcentratie in de tumor van de patiënt worden verfijnd. Daarnaast blijft er veel aandacht voor de analyse en berekening van het transport van fotonen, elektronen, positronen, neutronen en protonen. Nauwkeurigere gegevens maken het mogelijk de patiënt effectiever te behandelen en het gezonde weefsel nog beter te ontzien. Hoge Temperatuur Reactor ECN heeft samen met vier Nederlandse partners een haalbaarheidsstudie voltooid naar een basisontwerp voor een warmtekrachtinstallatie met een Hoge Temperatuur Reactor (HTR) als energiebron, genaamd INCOGEN (Inherently safe Nuclear Cogeneration). ECN onderzocht samen met IRI de eigenschappen van de reactorkern, beschreef de splijtstof en deed de veiligheidsanalyses; KEMA bracht haar kennis met betrekking tot recycling, vergunningen en kostenberekeningen in; StorkNucon en Romawa namen het energieconversiesysteem, de onderhoudsaspecten en de marktanalyse voor hun rekening. De studie werd door ECN gecoördineerd. De nucleaire warmtekrachtinstallatie blijkt technisch haalbaar en brengt weinig risico’s voor de omgeving met zich mee. De Nederlandse industrie kan een belangrijke inbreng hebben bij de realisatie van dergelijke installaties. Daarnaast werkt ECN actief mee aan buitenlandse HTR-programma’s, in Zuid-Afrika, Japan en in IAEA-onderzoek aan een Russich-Amerikaans HTR-ontwerp. Decommissioning In de afgelopen decennia is elders in de wereld veel ervaring opgedaan met de ontmanteling van nucleaire installaties, waaronder kerncentrales. Op grond van deze ervaringen, van uitgebreid internationaal onderzoek en van de ontwikkeling van vele nieuwe technieken, is nu de stelling internationaal geaccepteerd dat ontmanteling van kerncentrales een veilige en kosteneffectieve standaardoperatie is. Qua regelgeving en strategieën is er echter nog geen internationale consensus. Mede in opdracht van het ministerie van VROM vergeleek ECN de in verschillende landen gehanteerde regelgevingen en uitgangspunten, die ver uiteenlopen. In een tweede studie voor VROM zijn drie verschillende strategieën vergeleken: onmiddellijke ontmanteling; uitgestelde ontmanteling via ‘safe storage’; en, voor de volledigheid, ‘in tomb’, waarbij een deel direct wordt ontmanteld en de rest permanent blijft staan. De drie beschouwde scenario’s scoren vrijwel gelijk op gecumuleerde kosten, hoeveelheid afval, gezondheidsrisico’s en stralingsdoses. Beide studies zullen dienen ter bepaling van het overheidsstandpunt over de wijze van ontmanteling van de Nederlandse centrales.

Kernongevallen De noodzaak van een internationale aanpak voor nucleaire rampenbestrijding werd duidelijk bij de Tsjernobyl-ramp. In 1990 is een grootschalig Europees project gestart met als doelstelling het ontwikkelen van een real-time systeem ter ondersteuning van de besluitvorming tijdens het bestrijden van kernongevallen. Aan dit project, RODOS geheten, nemen vertegenwoordigers uit alle landen met kernenergie uit West- en Oost-Europa deel. ECN is samen met STUK, VTT (beide Finland), IPSN en EdF (beide Frankrijk) sinds 1997 verantwoordelijk voor het onderdeel met onder meer trainingscursussen voor ongevalsbestrijding en de samenstelling van handleidingen voor rampenbestrijdingsoefeningen. De resultaten van dit onderzoek zullen worden gebruikt voor het Nationaal Plan Kernongevallenbestrijding (NPK).

ECN

Afvangen van N2O

Inno

vati

e

Honingraatkatalysator voor de omzetting van lachgas in stikstof en zuurstof. In de chemische industrie ontstaan bij de pr oductie van adipinezuur, en ook van salpeterzuur, grote hoeveelheden lachgas. Lachgas (N 2O) is een broeikasgas dat zo’n 300 maal schadelijker (‘effectiever’) is dan CO2 . Lachgas tast bovendien de ozonlaag aan. De kennis en ervaring op het gebied van katalyse en keramische materialen lieten ECN toe deze ‘spin-off ’ toepassing te ontwikkelen die weinig energie-, maar wel veel milieuwinst zal kunnen opleveren.

Partners O.a. KEMA, British Steel (GB), IRI/TU Delft, StorkNucon, Romawa, IAEA (A), Mallinckrodt, EORTC, OECD (F), STUK (Fin), VTT (Fin), OIPSN (F), EdF (F), GCO (EU). Projecten Core-concrete interacties; TEPSS; EUR-BWR; Thermochemical Modelling&Data; Melt Vessel Interaction PSAEA; Participatie NESC; Clustercoördinatie Reactoren PINK-2 HTR; PINK-2 LWR; Providing Operational; Probabilistische Veiligheids Analyse; Schrijven Procedures EPZ; Detachering Kiev; ASIA(Algsup); REVISA; PHEBUS-FP; HBF RIA; Oost - Europa 1997; ESBWR; Reactor Safety; RELDA; IKES; THERPS; PINK-2 1997; JRSI; SINTER; OSA Khmelnitsky; Aardbevingsbestendigheid HFR; (DAR)Dynamische Analyses Reactorgebouw; Afdichting boorgaten; EFTTRA/EU; Evaluatie P&T; Gevoeligheids studie MOX; Thorium; PINK-2 HTR; RAS-Chemie actiniden & inerte matrices; Transmutatie van plutonium in lichtwater reactoren; RAS Radiologische gevolgen; Reactorfysische analyse van nieuwe reactorsystemen voor thorium; Calculations CANDU; IABAT; Opwerken radioactief afval; HBP Invloed Hoge Opbrand; Versneller aangestuurde systemen; Safeguard/splijtstof-

Sam

enw bewaking; RAS97 EZ Scheiding erki ng d.m.v. SLM; Transportberekeningen ADS; Eindrapport 4 jarenprogramma; Transmutatie van actiniden in uraanvrije matrices; Scenariostudies Purecycling; Milieuhygienische Aspecten; Informatie opwerking; Proefstaafeffect breuktaaiheid; AMES; Underlying Technology; Exotic Lassen bestraald 316; Bijdrage JET; Materiaalbestraling ITER; Materials DataBase; Straling en FTT van LAFM; Lassen van LAFM; Stralingsverharding en -verbrossing V-4Cr-4Ti; Componentenbestraling; Onderzoek PV Cladding ; RESQUE; Stralingsweerstand constructie staal HT; Binnenwerk LWR; Reactorvat LWR; Conditioning internals weld metal; Underlying Technology TU; Aferplus; Bambus; ALARPLAN; Ecoloog; VERITAS; Metro; Spa; Analyse 14" Bolklep; Risicostudie opslag RA sludge; Clustercoördinatie DAM; RODOS; Research HRICP-MS; SVZ regelgeving DECO; GRIS2; PC-Cream; Destrat; Koolstof-14; GUM; Radiologische risico’s transport; Stabiliteit Radioactief Afval; Declassering Radioactief Afval; PC-NUDOS; Voorbereiding workshop; Haalbaarheidstudie verwijdering Cesium; CFD; Safe transport of RA; Gammaspectrometrie E&E vaten; Nucleaire Opleidingen; Detachering Nijmegen; Nucleaire Opleidingen; Sebastopol ACB-2695; Bijeenkomst ENS; Stabiliteit Radioactief Afval; Declassering Radioactief Afval.

29

Milieuanalyse

Reeds geruime tijd ontwikkelt ECN nieuwe methodieken om de belasting op het milieu van verontreiniging in lucht of bodem te kunnen beoordelen. Tot dusverre kijkt de wetgever vooral naar het gehalte aan milieubelastende stoffen in bodem of lucht. Het is echter realistischer om te kijken naar de feitelijke effecten die deze verontreinigingen hebben op de omgeving. Bij de evaluatie van de milieubelasting die veroorzaakt wordt door reststoffen, is dit criterium van de feitelijke belasting al wel ingevoerd. Ook bij de beoordeling van belasting door stikstof uit lucht vindt dit criterium steeds meer ingang. Veel milieuanalytische projecten van ECN zijn gericht op methodieken om deze feitelijke belasting te bepalen.

Afdichten van stortplaats Nauerna

ECN

Inno

vati

In Nauerna (NH) wordt op een vuilnisstor tplaats de werking van de zelfvormende en zelfherstellende isolatiemethode - een vinding van ECN als bovenafdichting gedemonstreerd. De demonstratie wordt uitgevoerd in opdracht van Brainliner, een consortium van Vermeer, Arcadis en Afvalzorg. In dit geval is een gebied van 1300 m2 ondoorlaatbaar gemaakt voor van boven indringend water door de vorming van een minerale afdichting die bestaat uit calciumcarbonaat. Tot nu toe zijn dergelijke minerale afdichtingen, ter plekke gevormd door reactanten aanwezig in twee na elkaar aangebrachte lagen, alleen gedemonstreerd in het laboratorium en in kleine proefvelden van enkele vierkante meters. De afdichting is in november aangelegd en de eigenschappen van de afdichting worden nu gevolgd. Het grote voordeel van dit liner concept is dat een eventuele breuk in de afdichting automatisch gedicht wordt; indien een breuk ontstaat zullen de reactanten calcium en carbonaat weer met elkaar in contact komen en zal opnieuw calciet ontstaan dat de breuk weer afsluit.

30

e

Bodem en reststoffen Om de feitelijke milieubelasting door verontreiniging in bodem en reststoffen te kunnen beschrijven, combineert ECN uitloogproeven met rekenmodellen. De proeven geven inzicht in de mobiliteit van verontreinigingen als functie van omgevingsfactoren, rekenmodellen voorspellen het langetermijngedrag. Van de factoren die de uitloging en mobiliteit bepalen – van zowel anorganische als organische verontreinigingen – zijn de zuurgraad (pH) en de hoeveelheid opgeloste organische stof de belangrijkste. ECN heeft in het Europese Standards, Measurements & Testing programma de ontwikkeling gestart van standaard uitloogproeven voor organische verontreinigingen. De benadering van milieuproblemen aan de hand van de ‘feitelijke belasting van het milieu’ heeft belangrijke voordelen boven de gangbare benadering van de ‘potentiële belasting’. Een voorbeeld daarvan leverde het onderzoek naar de feitelijke belasting van het milieu via uitloging door verontreinigde bodems. Dit onderzoek voerde ECN uit in samenwerking met IWACO voor SCG, Rijkswaterstaat en Novem. Bij de beoordeling of grond gesaneerd dient te worden, staat de totale samenstelling nog steeds centraal. Het uitloogonderzoek heeft aangetoond dat in de meeste verontreinigde grond een groot deel van de verontreiniging zo sterk gebonden is, dat de verontreiniging niet in het omringende milieu terecht komt, ook al zijn de gehalten aan verontreiniging boven de wettelijke maxima. De bodem is dus in veel gevallen voor een aantal toepassingen geschikt zonder kostbare reinigingsprocedures, terwijl reiniging vaak weinig invloed heeft op de feitelijke belasting op omringende bodems, grond- of oppervlaktewater. Belangrijk is ook de demonstratie van de werking van de zelfvormende en zelfherstellende isolatiemethoden als bovenafdichting van de stortplaats in Nauerna in Noord-Holland, beheerd door Afvalzorg NH. Klimaatverandering Van het ECN-werk op het gebied van de luchtkwaliteit is het onderzoek naar de invloed van aërosolen (zeer fijne deeltjes met een diameter van 0,01 tot 100 micrometer) een belangrijk onderdeel. Aërosolen hebben invloed op allerlei aspecten van luchtverontreiniging, zoals op de lokale lucht-

kwaliteit in binnensteden, en op het klimaat. Aërosolen beïnvloeden de warmtehuishouding van de aarde, omdat deeltjes met een diameter van 0,1 tot 2 micron zonlicht effectief terugstralen en de infrarode warmtestraling van de aarde ongemoeid laten. Hun werking is dus juist tegengesteld aan die van de bekende broeikasgassen kooldioxide, methaan of lachgas, die zonlicht doorlaten en infrarood absorberen. Daarnaast hebben aërosolen invloed op het terugkaatsend vermogen (albedo) van wolken, omdat ze condensatiekernen zijn voor wolkendruppels. Als in de lucht veel deeltjes aanwezig zijn ontstaan wolken met veel kleine druppels. Deze weerkaatsen zonlicht veel effectiever dan wolken met weinig, maar grote druppels. Voor het eerst is voor Nederland en omgeving een schatting van de verandering in de stralingsbalans door aërosolen gemaakt. Het blijkt dat de reflectie van zonnestraling (‘direct effect’) de zonneinstraling met circa 4 watt/m2 vermindert, en dat het indirecte effect (via wolkenvorming) nog eens een vermindering van circa 6 watt/m2 oplevert. Hiermee zou het opwarmeffect van CO2 en andere broeikasgassen, in de orde van 2,7 watt/m2, volledig teniet worden gedaan. De totale hoeveelheid zonne-instraling in Nederland, maar ook in West- en Oost Europa en het oosten van de VS en Oost-Azië is inderdaad verminderd. Deze nieuwe inzichten over lokale verstoringen van de warmtebalans hebben grote invloed op de voorspellingen op het gebied van klimaatmodellen. De invloed van aërosolen kan er aldus toe leiden dat het broeikaseffect wordt uitgesteld, maar ook dat de invloed van broeikasgassen juist groter is dan tot nu werd verondersteld. Ook kunnen aërosolen de oorzaak zijn van sterke regionale verschillen in de effecten van klimaatverandering. Dit onderzoek wordt, in samenwerking met KNMI, RIVM, IMAU en vele andere partners, uitgevoerd in het kader van Nationaal Onderzoek Programma Luchtverontreiniging en Mondiale Klimaatverandering. Luchtkwaliteit Bij epidemiologisch onderzoek naar de effecten van luchtverontreiniging in binnensteden, blijkt steeds duidelijker dat de zeer grote aantallen zeer fijne deeltjes (diameter 0,01 tot 0,1 micron) die door verbrandingsmotoren worden uitgestoten een nadelige invloed hebben op de gezondheid van de bewoners. Waar een eenduidige correlatie tussen gezondheidsproblemen en mate van luchtverontreiniging in de meeste gevallen slechts moeizaam aan te tonen is, wijzen de resultaten van deze experimenten in de VS en in Duitsland (met deelname van ECN bij de karakterisering van de aërosolen) op een eenduidige samenhang. Wel zijn er nog veel vragen te beantwoorden -zoals naar de samenstelling van deze kleine deeltjes, die nog niet gemeten kan worden- voordat deze samen-

Milieuvriendelijke binder

ECN

Inno

vati

e

Plaatvormig keramisch materiaal wordt gemaakt door (plaat)gieten, drogen en sinteren van de grondstoffen. Om te kunnen plaatgieten moet vaste stof in suspensie worden gebracht, en moeten bindmiddelen en andere additieven worden toegevoegd. Vrijwel elke fabrikant gebruikt daarbij organische oplosmiddelen als tolueen, dichloormethaan en aceton. Deze zijn schadelijk voor de gezondheid en het milieu, evenals de meeste bindmiddelen. ECN heeft een milieuvriendelijke binder ontwikkeld die oplosbaar is in gewoon water. De basis is methylcellulose, oftewel: behanglijm. Bij dit in water oplosbaar bindmiddel zijn in water oplossende additieven te vinden, zodat tolueen, dichloormethaan en aceton geheel achterwege kunnen blijven. Op de receptuur is octrooi aangevraagd.

hang tussen aantallen fijne deeltjes en gezondheid verklaard kan worden. ECN voert dit onderzoek uit samen met TNO, GSF (Duitsland) en andere partners. Het onderzoek is van groot belang voor ministeries en lagere overheden die zijn betrokken bij vervoer en stedelijke luchtverontreiniging.

Sam

enw Partners erki O.a. Technical Research ng Centre of Finland (VTT, SF), Water Quality Institute (VKI, Dk), BG plc (GB), IWACO, Vermeer, Arcadis, Afvalzorg Noord-Holland, SCG, Rijkswaterstaat, KNMI, RIVM, IMAU, TNO, GSF (D). Projecten Validation of emissions of Aerosol: Cycle and influence on Clouds and radiation (CLARA); Waelz slag; Modellering uitloging TSP2; MEDFLUX; Modelling fluxes and biovailability; Internationale en nationale standaard uitloogproeven; Opzetten van ILO’s voor uitloogproeven; Kwaliteitsverbetering van afvalstoffen; Kwaliteitsverbetering AVI-bodemas; Procesemissies aërosol in de industrie; Antropogene/biogene herkomst VOC; Karakterisering van aërosolen

31

Doelmatig gebruik van energie en materialen: industrie Ondanks het succes van de meerjarenafspraken tussen overheid en de industrie neemt het energiegebruik nog steeds toe als gevolg van de economische groei. Om de doelstelling in 2020 (33% efficiënter gebruik van energie) binnen bereik te houden moeten fundamenteel energiezuinigere processen beschikbaar komen. In samenwerking met de industrie ontwikkelt ECN dergelijke doorbraaktechnologieën. Veel aandacht is er ook voor aanpassingen in en optimalisatie van de besturing van bestaande processen. Deze maatregelen zijn weliswaar minder ingrijpend, maar niet minder essentieel voor voortgaande energiebesparing.

cieel toepassen van ECN-basisrecepturen voor Ultra-Filtratie (UF)-membranen. Dat heeft geleid tot vier membraantypes met verschillende poriediameters. Daarnaast worden drager- en modulesystemen ontwikkeld, onder andere met TNO-MEP, die leiden tot een lagere kostprijs. In een project met Exxon Basic Chemicals worden specifieke membraansystemen ontwikkeld voor isomeerscheiding in de petrochemische industrie. Een belangrijk succes in 1997 was de gebleken geschiktheid van een microporeus keramisch membraan voor de ontwatering van organische vloeistoffen door pervaporatie. Hierbij verdampt slechts een van de componenten uit een vloeistofmengsel over het membraan. Bijvoorbeeld in vergelijking met destillatie maakt het membraan energiebesparingen tot 65% mogelijk. In een Europees project werkt ECN samen met Akzo Nobel aan de verdere procesontwikkeling.

Membranen Een voorbeeld van een potentiële doorbraaktechnologie is de membraantechnologie. De gangbare thermische scheidingsprocessen in bijvoorbeeld de petrochemie zijn over het algemeen zeer energieintensief. Met het toepassen van membranen voor gas- en vloeistofscheiding komen besparingen tot meer dan 50% in ECN zicht. Inno Keramische coating van kleppen vati ECN werkt aan anorganische e membranen, die zeer aantrekkelijk zijn voor scheidingsprocessen waarin hoge eisen worden gesteld aan de thermische, mechanische en chemische stabiliteit van membranen. ECN ontwikkelt materialen, componenten en systemen, modelleert processen en verkent nieuwe toepassingen. In het kader van een evaluatiestudie door een groot Europees consortium ontwikkelde ECN, mede met steun van Novem, membraanmodules voor hoogselectieve gasscheiding. Aan het computermodel Aspen+ voegde In opdracht van een motorenfabrikant voerde ECN onderzoek uit naar de ECN een speciaal onderdeel toe mogelijkheden tot standtijdverbetering van scheepsdieselmotorkleppen door waarmee processimulaties voor aanbrengen van slijtvaste lagen. Een drielaags deklaagsysteem leidde tot uitstekende resultaten. Deze multilaag wor dt aangebracht met behulp van stoomreforming en water/gaseen atmosferische plasmaspuittechniek en bestaat uit een metallische shiftreacties met een hechtlaag, een keramische thermische isolatielaag en een eveneens palladiumcomposiet membraan keramische slijtvaste laag. Door de thermische isolatielaag kan eveneens de kunnen worden uitgevoerd. bedrijfstemperatuur van de motor verhoogd worden waardoor het rendement In samenwerking met Velterop toeneemt. Om de afdichting van de klep te garanderen en verlies aan BV voert ECN een project uit rendement door lekkage te voorkomen, is de klepzetting nageslepen. voor het opschalen en commer32

Procesaanpassingen Voor Hoogovens Staal verkende ECN de mogelijkheden voor de verdere vervanging van aardgas door cokesoven- en oxygas. Uit drie alternatieven voor levering van menggas is op basis van criteria zoals logistiek, branderaanpassingen, veiligheid, kwaliteit van het eindproduct en inzet van primaire brandstof een optie geselecteerd voor verdere uitwerking. Hoogovens zal binnenkort een besluit nemen over realisatie van deze optie, die kan leiden tot een besparing van 25% op de inzet van aardgas. Een veelbelovende procesaanpassing is het rechtstreeks benutten van de hete uitlaatgassen van een gasturbine, bijvoorbeeld in raffinageprocessen of voor de productie van schone drooglucht voor de voedingsmiddelenindustrie. Met Stork Engineers & Contractors is een overzicht gemaakt van de mogelijke industriële toepassingen van een dergelijke directe warmtekrachtkoppeling. Processturing en -bewaking Een intensieve controle van de procesparameters biedt veel mogelijkheden om energie, materiaal en kosten te besparen en ‘duurzaam’ te produceren. ECN ontwikkelt intelligente systemen voor het aansturen van processen en installaties, geavanceerde regelingen, toestandafhankelijk onderhoud via condition monitoring en Demand Side Management. Met Hoogovens onderzocht ECN de concrete toepassing van een ‘neuro-fuzzy’ regelaar voor een stoomketel die in wisselende belasting wordt gestookt met sterk verschillende brandstoffen. De regelaar realiseert bij deze sterk variërende condities een maximaal ketelrendement, een minimaal opgenomen vermogen door de recycle-ventilator, en dat alles binnen de bestaande emissie-eisen. Informatica-expertise die is opgedaan bij onderzoek in de kerncentrale Borssele, wordt nu ingezet bij een Europees project met enkele MKB-bedrijven voor de ontwikkeling van een continu conditiebewakingssysteem van dieselmotoren. Daardoor kunnen de onderhouds- en inspectiekosten met 40% afnemen en wordt de levensduur met 30% verlengd. Een geavanceerde sensor detecteert procesvariabelen, een neuraal netwerk reduceert vervolgens de meetgegevens tot informatie en verstuurt deze, en een expertsysteem stelt ten slotte een advies op voor een effectief onderhoudsschema. Geavanceerde regelingen zijn ook essentieel bij de momentane afstemming van vraag en aanbod van elektriciteit en warmte, met behulp van Demand Side Management (DSM). Dergelijke afstemming wordt steeds belangrijker in een geliberaliseerde energiemarkt, maar ook moeilijker door de toename van decentraal opgewekt vermogen met warmtekrachtinstallaties, windturbines en zonnecelsystemen. Energiebedrijven zullen elk moment willen weten welke installaties of processen de grootste, al dan niet afschakelbare, energiegebruikers zijn. ECN werkt samen met marktpartijen aan de uitwerking van beleidsmatige, financieel/economische en technische aspecten.

Hitteschilden voor Ariane 5

ECN

Inno

vati

e

In samenwerking met Genius Klinkenberg BV heeft ECN gewerkt aan het ontwerp en sterkteberekening van een tiental hitteschilden voor de Ariane 5 raket, die op 30 oktober 1997 is gelanceerd. De schilden worden normaliter gefabriceerd uit vezelversterkte kunststof. Enkele maanden voor de lancering bleek dat de belastingen op de kappen groter zouden worden dan was geschat, waardoor het ontwerp moest worden aangepast. ECN en Genius Klinkenberg zochten gezamenlijk de oplossing in een ander materiaal: aluminium. Door inzet van zijn expertise op het gebied van 3D-ontwerp en sterkteberekeningen met Eindige Elementen Analyses droeg ECN wezenlijk bij aan de in korte tijd gerealiseerde ontwerpen en fabricage van de hitteschilden. Acht van de tien door Genius Klinkenberg geleverde kappen zijn door Aerospatiale gemonteerd op de Ariane-5.

Energieopslag, -transformatie en -transport De optimale benutting van restwarmte in Nederland, in potentie zo’n 400 PJ per jaar, wordt vaak belemmerd door de economische randvoorwaarden en door een mismatch tussen vraag en aanbod in kwaliteit (temperatuurniveau), tijd (dag/nacht, zomer/winter), locatie en hoeveelheid. Binnen de geldende economische randvoorwaarden bieden opslag, transformatie en transport van warmte en koude via de thermochemische route veelbelovende mogelijkheden. ECN ontwikkelt onder meer het SWEAT-concept (Salt Water Energy Accumulation and Transformation) voor koeltoepassingen en onderzoekt de organisch-chemische warmtepomp, die laagwaardige restwarmte kan opwaarderen tot waardevolle proceswarmte. Het werkingsprincipe van deze pomp is gebaseerd op een gekatalyseerde evenwichtsreactie van bijvoorbeeld isopropanol tot aceton en waterstof. Integraal ketenbeheer en duurzame materialen Optimale benutting van grondstoffen, verlenging van de levensduur van producten en recycling zijn de ingrediënten voor ‘integraal ketenbeheer’. In dit kader besteedt ECN veel aandacht aan softwareontwikkeling ten behoeve van duurzaam ontwerpen en levenscyclusanalyses (LCA’s). Voor het Senter-IT project SUSTAIN ontwikkelde ECN samen met Pré Consultants een nieuwe generatie software voor de uitvoering van LCA’s, die nu aan commercialisering toe is. 33

Sinterplaten

ECN

Inno

vati

e

In 1997 startte het Bio-Licht-project, waarbij lichtgewicht halffabrikaten en onderdelen voor de transportsector worden ontwikkeld uit hernieuwbare grondstoffen. ECN voert LCA-analyses uit en is coördinator van dit onderdeel van het EET-programma. In een vergelijkbaar project werkt ECN aan de ontwikkeling van windturbinebladen op basis van natuurlijke vezels. Technologieontwikkeling en -overdracht Rondom de kernthema’s op het terrein van doelmatig energie- en materiaalgebruik, biedt ECN de industrie uiteenlopende technologische expertise en dienstverlening. Een paar resultaten uit 1997:

Om zeer dunne (< 0,2 mm), gladde folies van keramisch materiaal te sinteren - één van de stappen in het fabricageproces van bijvoorbeeld het elektroliet van een vaste-oxide-brandstofcel - gebruikt men zogenoemde sinterplaten. Dat zijn stevige platen waartussen het dunne, te sinteren materiaal wordt gelegd alvorens de gehele sandwich de oven ingaat. Deze keramische sinterplaten moeten de hoge sintertemperatuur kunnen doorstaan, vlak en glad blijven, niet plakken aan het te sinteren materiaal en bovendien poreus zijn omdat bij het sinteren van het folie het bindmiddel en andere additieven als gas moeten kunnen ontsnappen. De tegenstrijdige eisen leiden ertoe dat sinterplaten in de praktijk niet groter dan zo’n 50 cm2 zijn, een ernstige handicap voor massaproductie. ECN vond een oplossing door op een plaat schuimkeramiek een dun laagje dichter sinterplaatmateriaal aan te brengen. Deze plaat mag dik zijn zonder dat de porositeit te klein wordt en kan daarom ook enkele malen groter worden gemaakt. Als de plaat tweezijdig een gladde dichte toplaag krijgt gaat hij ook tweemaal zo lang mee. Op de vinding is octrooi aangevraagd.

Par tners O.a. Continental Engineering, British Gas Research (GB), Smart Chemical Company (GB), Institut Français du Petrole (F), Siemens KWU (D), Johnson Matthey (GB), Universiteiten van Aberdeen, Athene, Bath, CottbusLeipzig, Essen, Aken, Imperial College, IRC Lyon, Twente en Delft; Velterop BV, Sara Lee HBCR, Vestolit GmbH (D), Servo BV, ATO-DLO, Exxon Chemicals Europe (B), TNO-MEP, Akzo Nobel CR, DSM, NL-Guts, Hoogovens, Stork Engineers & Contractors, Kropman BV, ENW, Delta Maintenance, Deutz, Tanis, Simac, KIM, Rijnland, DEI (GB), Matech (CH), Alpha Reaal (CH), De Beijer RTB, NUON, EnergieNed, Boreskov Institute of Catalysis (Rus), LTO, FOCWA, DAF-T rucks, Pré Consultants, KIWA, Admes, Kvaerner John Brown Zeetech Engineering, Prielog (D), Mirec, AWS, NS, Genius Klinkenberg, Eco Ceramics, GCO, Formatec, TNO, KLM, NIL. Projecten Optimale inzet kleinschalige w/k; Neurofuzzy regelingen brandersystemen; Warmteterugwinning uit vaste stof en producten; Haalbaarheidsonderzoek

34

• Keramische materialen en coatings minimaliseren corrosie en slijtage en verhogen de thermische bestendigheid van componenten. Verbrandingsprocessen kunnen dan bij hogere temperaturen plaatsvinden, en dus met een hoger rendement. In 1997 ontwikkelde ECN met TNO in opdracht van het Nederlands Las Instituut Thermal Barrier Coatings (TBC) voor gasturbineschoepen. • Een ander voorbeeld van toepassing van coatingtechnologie is de in-situ reparatie van corrosiewerende cladlagen in reactievaten voor de procesindustrie. • ECN leverde met 3D-ontwerpen en geavanceerde sterkteberekeningen een bijdrage aan het ontwerp van de hitteschilden voor de Ariane-5 raket. • Vezelversterkte keramische materialen zijn ontwikkeld voor gebruik in remschijven van hogesnelheidstreinen.

Sam

enw multifuelsystemen; MJA-advisering; erki Intelligent Gebouwbeheersysteem; Hergebruik ng reststromen; Ontwikkeling LCA Methologie Sustain; Monitoring afval Friesland; Brokerage service Offshore; Verduurzaming hout; Methodieken voor milieugerichte productontwikkeling; Sensortechniek voor demontagelijnen; Regionaal recyclingpark; EET ‘lichte voertuigen’; Implementatieplan shredderafval; Directe warmtekrachtkoppeling; Ontwikkeling HT/HR warmtewisselaar; Thermal Barrier Coatings; Keramische verbindingstechnieken; Uitwisseling Archimedes Wave Swing; Signaleringssysteem op duurzame ener gie; Ontwikkelen LECTOR 4; Commercialisatie roterende signaal overdracht; VISTA; Ontwikkelen keramische technieken voor MKB; Microtoom Dresser; Isolatie met anorganisch schuim; Plasma depositie voor deklagen; Corrosiewerende lagen voor MCFC; CFD voor klimaatbeheersing; ARIANE 5-02 Fairings; Constructie inzetmodule vlamkeerketel; Ontwikkeling thermische energieopslag; Ontwikkeling SWEAT; Energy conservation in process industry; Opschaling zeoliet membranen; Membraan componenten, unit- en applicatieontwikkeling; Ultrafiltratie membranen.

Besparing en duurzame energie in de gebouwde omgeving Met ongeveer 30% van het totale energie-eindgebruik is de gebouwde omgeving een belangrijk aandachtsveld in het nationale energiebeleid. Via de energieprestatienormering worden de eisen aan het energiegebruik in nieuwe gebouwen en woningen, met name in grote nieuwbouwlocaties, verzwaard. Om aan die eisen te voldoen volstaat het niet meer om simpelweg het isolatieniveau op te voeren.

Volgende stappen vereisen een integrale aanpak, waarbij alle energieverbruik wordt betrokken en maatregelen in onderlinge samenhang worden genomen. Hierbij zal duurzame energie een steeds grotere rol gaan spelen. Dit sluit ook aan bij de doelstelling uit de Derde Energienota om in het jaar 2020 10% van de in Nederland benodigde energie uit duurzame bronnen te betrekken. Een beECN langrijk deel hiervan zal in de Inno OMEGA vati gebouwde omgeving dienen te e worden gerealiseerd. Een belangrijke nieuwe ontwikkeling is de verbreding naar milieuprestatienormering, waarbij een breder scala aan milieu-effecten over de gehele levensketen van een gebouw in de beoordeling wordt betrokken. Toepassing van levenscyclusanalyses (LCA’s) op gebouwniveau maakt snelle vorderingen door, onder andere in het door het ministerie van VROM geëntameerde project EcoQuantum. ECN werkt aan ‘Solar Building’ concepten voor nieuwbouw en renovatie waarbij het energiegebruik wordt geminimaliseerd en tegelijkertijd het aandeel duurzame energie sterk wordt vergroot. Efficiëntiemaatregelen (isolatie, warmteterugwinning, regelmogelijkheden) staan hierbij in direct verband met vormen van Voor duurzaam wonen werkt ECN aan de ontwikkeling van het OMEGAduurzame energie, zoals directe concept voor nieuwbouwwoningen, waarbij OMEGA het acroniem is voor Optimaal, Milieu, Energie, Grondstoffen en Afval. Belangrijke elementen benutting van zonnestraling door zijn verbeterde raam- en kozijnsystemen, nieuwe isolatiematerialen, middel van zonnecollectoren, ‘passieve’ koeling, benutting van omgevingswarmte met behulp van benutting van omgevingswarmte warmtepompen, het gebruik van intelligente systemen voor het reguleren van door middel van warmtepompen, energiestromen door de gebouwomhulling, nieuwe vormen van fotovoltaïsche zonne-energie en energieopslag in gebouwen. passieve zonne-energie in de Dit alles wordt afhankelijk van de lokale situatie en de gebruikerswensen in één integraal ontwerp verenigd, waarbij geavanceerde simulatiemodellen vorm van verwarming, koeling en worden ingezet om de warmtehuishouding, het comfor t en de verlichting al daglichtbenutting. in de ontwerpfase te kunnen beoordelen. Beperking van kosten volgens het credo ‘betaalbaar duurzaam’ is daarbij een belangrijk aandachtspunt. In 1997 is het OMEGA-concept toegepast bij een aantal kleinere en grotere nieuwbouwprojecten. Aan verdere ontwikkeling van gereedschappen voor ontwerpers en architecten werkt ECN samen met TU Delft.

Ecobuild In 1997 startte ECN in samenwerking met de TU Delft, de Nationale Woningraad en Wilma 35

Bouw het project Ecobuild, dat wordt ondersteund vanuit het EET-programma. Doelstelling van Ecobuild is het halveren van het energiegebruik in woningen tegen beperkte meerkosten en met beheersing van milieu-effecten over de gehele levensketen van het gebouw. Speerpunten in Ecobuild zijn: gevels, installaties voor verwarming en ventilatie en domotica-toepassingen. Behalve aan nieuwbouwwoningen wordt binnen Ecobuild ook gewerkt aan een maatregelenpakket voor de naoorlogse woningvoorraad. Door de combinatie van nieuwbouw en renovatie in één ontwikkelingsproject wordt beoogd de achterstand die de bestaande voorraad op energetisch gebied heeft ten opzichte van de nieuwbouw in te lopen. PV-integratie Het werk aan integratie van PV in gebouwen heeft in 1997 een belangrijke impuls gekregen door contractering van een Thermie-project inzake PV op de gevel en het dak van een van de ECN-gebouwen (Algemeen Laboratorium). In dit project – uit te voeren in samenwerking met BEAR-architecten te Gouda – worden buitenzonwering en PV op vernieuwende wijze in de gevel geïntegreerd. De gevel is ontwikkeld in samenwerking met het Deense bedrijf Dasolas, het Italiaanse architectenbureau Cinzia Abbate en Energie Noord West. In 1997 is door ECN geparticipeerd in twee IEAtaken op het terrein van PV in gebouwen: ‘Photovoltaic Power Systems’ en ‘PV Integration in Architecture’. ECN participeert ook in PISA (Photovoltaic Information System for Architects), een Europees project waarmee wordt beoogd meer inzicht te krijgen in de aanwezige belemmeringen voor het toepassen van PV in gebouwen.

Testen, meten en monitoren In 1997 is op het ECN-terrein een energiedaktestopstelling in gebruik genomen. Hier wordt een combinatie van warmtepomp met zonnecollector als warmtebron beproefd, in samenwerking met de TU Eindhoven die een andere configuratie met dezelfde basiselementen realiseerde. Een grotere testfaciliteit op het ECN-terrein is in voorbereiding. Op deze testfaciliteit zullen in samenwerking met de bouwsector en de toeleverende industrie verschillende concepten voor nieuwbouwwoningen worden getoond en getest. In 1997 is de monitoring voortgezet van het gebouw van de Unit Duurzame Energie; Zon en Wind. Dit gebouw geldt als één van de meest energiezuinige kantoorgebouwen in Nederland. De monitoring is met name ook gericht op beheersing van de zomersituatie, waarbij de opzet is om te laten zien dat in een modern kantoorgebouw ook zonder air-conditioning een goed zomercomfort te handhaven is. In 1998 zal de analyse worden afgerond waarbij tevens verbetervoorstellen en ontwerpaanbevelingen voor vervolgprojecten zullen worden geformuleerd. Demonstratie en praktijk In 1997 is een groot aantal demonstratieprojecten voor derden uitgevoerd op het gebied van toepassing van duurzame energie en energie-efficiëntie in gebouwen. Het ging hierbij zowel om woningbouw als utiliteitsbouw. Daarnaast werd veel aandacht besteed aan kennisoverdracht, met name aan NoordHollandse aannemers en architecten. Deze activiteiten, in nauwe samenwerking met het Nederlands Verbond van Ondernemers in de Bouwnijverheid (NVOB), de Hogeschool Alkmaar en het Innovatiecentrum, worden uitgevoerd in het kader van het Europese ADAPT-programma.

Sam

enw Partners erki ng O.a. TU Delft, Nationale Woningraad, Wilma Bouw, BEAR architecten, Cinzia Abbate (I), ENW, IEA, NVOB, Hogeschool Alkmaar, Innovatiecentrum Projecten Participatie IEA PVPS Task VII Monitoring DE-gebouw PV-gevel Algemeen Laboratorium Ontwikkeling Zonnegevel Ecobuild Bergkristal Bedrijfspand Kodi

36

Jaarrekening 1997 (bedragen in duizenden guldens)

Balans per 31 december 1997 Activa

Passiva 1997

Vaste activa Materiële vaste activa Financiële vaste activa: - deelnemingen - effecten - overige vorderingen

Vlottende activa Voorraden onderhanden werk Vorderingen en overlopende activa Liquide middelen

Totaal

57.960

58.167

3.428 82.047 2.860 146.295

3.416 83.890 3.067 148.540

7.877 33.557 2.591 44.025

3.450 27.501 3.244 34.195

Som van de bedrijfsopbrengsten Personeelskosten Afschrijvingen Overige bedrijfskosten Som van de bedrijfslasten

190.320

182.735

0

1.000

63.447

58.872

190.320

182.735

1997

1996

3.179 10.491

2.411 11.177

Mutaties voorzieningen Mutatie door buitengewone baten

99 2.000 2.099

-/- 2.577 0 -/- 2.577

Mutatie werkkapitaal Mutatie door buitengewone lasten

-/- 5.908 -/- 4.000 -/- 9.908

6.814 -/- 3.000 3.814

Saldo financiële baten en lasten

2.732

4.024

Totaal bedrijfsoperaties

8.593

18.849

2.038 -/- 10.528 244 -/-8.246

-/- 28.933 -/- 7.584 112 -/- 36.405

-/- 1.000

-/- 1.600

-/- 653

-/- 19.156

Kortlopende schulden Totaal

1996

59.543 82.911 4.427 146.881

56.014 76.599 1.532 134.145

4.289 2.534

3.082 3.075

153.704

140.302

85.501 10.491 54.533

81.010 11.177 45.704

Operationele activiteiten Bedrijfsresultaat Afschrijvingen

-/-150.525 -/-137.891 3.179

2.411

Uitkomst financiële baten en lasten

2.732

4.024

Resultaat uit gewone bedrijfsuitoefening

5.911

6.435

-/-2.000

-/-3.000

3.911

3.435

Resultaat

30.681 41.793 9.302 81.776

Kasstroomoverzicht

Bedrijfsresultaat

Buitengewone baten en lasten

29.395 41.798 10.682 81.875

Voorzieningen Voorziening voor afvloeiingskosten Voorziening voor radioactief afval Overige voorzieningen

Langlopende schulden

1997

Geactiveerde productie voor eigen bedrijf Overige bedrijfsopbrengsten

1996 41.087

Eigen vermogen

Resultatenrekening Financiering en andere opbrengsten - basis-, ENGINE- en samenwerkingsfinanciering Staat der Nederlanden - opdrachten en overige financieringen Toe-/afname onderhanden werk

1997 44.998

1996

Investeringsactiviteiten Mutaties financiële vaste activa Investeringen materiële vaste activa Desinvesteringen materiële vaste activa Totaal investeringsactiviteiten Financieringsactiviteiten Afnamen langlopende schulden Mutatie liquide middelen

37

Waarderingsgrondslagen Grondslagen voor de waardering 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.

waarbij eventuele agio of disagio bij de aanschaf van effecten, verdeeld over de looptijd ten laste of ten gunste van het resultaat wordt gebracht.

De afschrijving geschiedt lineair, waarbij de volgende termijnen worden gehanteerd:

De voorraden onderhanden werk zijn gewaardeerd op basis van de daaraan bestede kosten onder aftrek van een voorziening voor te verwachten verliezen.

- bedrijfsgebouwen - tijdelijke gebouwen en terreinvoorzieningen - bedrijfsinstallaties en -inrichting - instrumenten, machines enz. - computerapparatuur

20 jaar 10 jaar 10 jaar 5 jaar 3 jaar

De deelnemingen zijn opgenomen tegen aanschaffingswaarde respectievelijk nominale waarde onder aftrek van eventuele voorzieningen.

Aandelen zijn gewaardeerd tegen marktwaarde.

De voorziening voor afvloeiingskosten is gesteld op de contante waarde van de in de toekomst te verwachten kosten. Het rentepercentage bedraagt 7. 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 obligaties zijn gewaardeerd tegen aanschaffingswaarde,

Toelichting op de balans Vaste activa Materiële vaste activa De specificatie van de materiële vaste activa is als volgt:

Mutaties in 1997 Waarde per 31 dec. 1997

Investeringen

Desinvesteringen

Waarde per 31 dec. 1996

Bedrijfsg ebouwen/terreinvoorzieningen Aanschafwaarde Afschrijvingen Boekwaarde

53.245 39.787 13.458

1.096 1.612 -/-516

453 453 0

52.602 38.628 13.974

Bedrijfsinstallaties/inrichtingen Aanschafwaarde Afschrijvingen Boekwaarde

77.282 51.615 25.667

720 3.763 -/-3.043

1.436 1.436 0

77.998 49.288 28.710

Instrumenten, machines e.d. Aanschafwaarde Afschrijvingen Boekwaarde

61.262 50.216 11.046

5.906 5.100 806

1.275 1.015 260

56.631 46.131 10.500

7.789

2.806

0

4.983

199.578 141.618 57.960

10.528 10.475 53

3.164 2.904 260

192.214 134.047 58.167

Vaste bedrijfsmiddelen in uitvoering Aanschafwaarde Totaal Aanschafwaarde Afschrijvingen Boekwaarde

Financiële vaste activa 1997

1996

Deelnemingen per 31 december - BCN BV ‘s-Gravenhage - DNC Nuclear Technology BV Arnhem - COVRA NV ‘s-Gravenhage - RTC Noord-Holland Noord BV Alkmaar - TIFAN BV Amsterdam - ENATEC BV Rotterdam

2 14 2.400 500 500 12

2 14 2.400 500 500 -

Totaal

3.428

3.416

Effecten De obligatieportefeuille heeft een nominale waarde van ƒ 65.500. De marktwaarde per ultimo 1997 bedraagt ƒ 68.200. Deze portefeuille staat ter vrije beschikking van het ECN. De aandelenportefeuille heeft een aankoopwaarde van ƒ 9.901. De marktwaarde per ultimo 1997 bedraagt ƒ 9.269. Er is een langlopende deposito ad ƒ 5.000.

De statutaire naam van ENR Technische Wetenschappelijk Rekencentrum BV is in 1996 gewijzigd in DNC Nuclear Technology BV. Stork Nucon BV, KEMA Nederland BV en ECN zijn aandeelhouders van DNC. De aandelenoverdracht heeft in 1996 plaatsgevonden.

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.

38

In juli 1997 heeft ECN besloten deel te nemen in ENATEC BV. Het geplaatste aandelenkapitaal bedraagt ƒ 40. ECN neemt deel voor ƒ 12.

Vlottende activa Vorderingen en overlopende activa De vorderingen zijn opgenomen voor de nominale bedragen onder aftrek van benodigde voorzieningen. Zij vervallen binnen 1 jaar en zijn als volgt gespecificeerd: 1997 1996 25.589 Handelsdebiteuren 21.499 7.968 Overige vorderingen en overlopende activa 6.002

Voorziening FLO Continudienstmedewerkers kunnen vanaf een leeftijd van 57,5 jaar gebruik maken van de regeling Functioneel Leeftijds Ontslag (FLO). Het verloop van de voorziening is als volgt: Stand per 1 januari 1997 Af: Onttrekking Bij: Toevoeging

3.339 527 992 465 3.804

Stand per 31 december 1997 33.557

Totaal

27.501

Eigen vermogen Ultimo Mutaties Stichtingskapitaal Vermogen bestaande uit tot en met 1984 voornamelijk van de Staat der Nederlanden ontvangen investeringsbijdragen verminderd met afboekingen voor toegepaste afschrijvingen Resultaat boekjaren 1983-1997 Totaal

1997 100

Ultimo

in 1997

1996 100

Voorziening FUT Deze voorziening is bestemd voor de kosten van de FUT-regeling. De voorziening is per 31 december 1997 als volgt opgebouwd: Stand per 1 januari 1997 Af: Onttrekking Bij: Ontvangst van EZ

2.850 6.247 6.847

Bij: Toevoeging

600 221 821 3.671

Stand per 31 december 1997 38.702 6.196 44.998

3.911 3.911

38.702 2.285 41.087

Voorziening groot onderhoud gebouwen De voorziening is per 31 december 1997 als volgt opgebouwd:

Voorzieningen

Stand per 1 januari 1997 Af: Onttrekking Bij: Toevoeging

Voorziening voor afvloeiingskosten Deze post is bestemd voor kosten als gevolg van de afvloeiing van personeel in verband met reorganisaties.

Stand per 31 december 1997

Het verloop van de voorziening is als volgt: Stand per 1 januari 1997 Af : Onttrekking Bij: Toevoeging

3.024 637 820 183 3.207

Langlopende schulden 30.681 3.318 2.032 -/-1.286 29.395

Stand per 31 december 1997

Opgenomen lening in 1992 Aflossing t/m 1997 Aflossing 1998

8.000 7.800 200

Stand per 31 december 1997 Het af te lossen bedrag in 1998 is onder kortlopende schulden opgenomen.

Voorziening voor radioactief afval Deze voorziening is bestemd voor de kosten van toekomstige opslag c.q. behandeling van radioactief afval. Het verloop van de voorziening is als volgt: Stand per 1 januari 1997 Af: Onttrekking Bij: Toevoeging

Kortlopende schulden 41.793

7.321 7.326 5 41.798

Stand per 31 december 1997

0

1997

1996

Schulden en overlopende passiva Aflossing lening Vooruitontvangen van derden Crediteuren inzake leveringen en diensten Loonbelasting en premies soc. verz. wetten Overige sociale lasten en personeelskosten Omzetbelasting Diverse schulden en overlopende passiva

200 6.303 34.673 2.504 8.449 234 11.084

800 6.041 26.170 2.430 9.327 14.104

Stand per 31 december

63.447

58.872

Overige voorzieningen Voorziening voor mogelijke toekomstige verbeteringen van de pensioenregeling Per 1 januari 1990 is de pensioenregeling aangepast. Vanaf 1990 wordt jaarlijks een bedrag aan deze voorziening onttrokken om ingevoerde verbeteringen te financieren. Het verloop van de voorziening is als volgt: Stand per 1 januari 1997 Af: Onttrekking Bij: Toevoeging Stand per 31 december 1997

Niet uit de balans blijkende verplichtingen Garanties Er is een garantie van ECU 333 afgegeven aan Stork NV in verband met betalingen van de EU aan BCN BV. 89

92 3 -/-89 0

ECN-KEMA In september 1997 heeft ECN een intentieverklaring getekend met KEMA Nederland BV, teneinde hun activiteiten op nucleair gebied te combineren in een nieuwe entiteit. De daadwerkelijke inbreng wordt verwacht voor 1 juli 1998.

39

Toelichting op de resultatenrekening

Financiële baten en lasten De specificatie van deze post is als volgt:

1997

1996

Rentebaten Rentelasten

6.249 5.495 754 1.978 2.732

6.371 5.646 725 3.299 4.024

Financiering en andere opbrengsten Basis-, ENGINE en samenwerkingsfinanciering 1997 Basis- en ENGINE-financiering 28.650 Samenwerkingsfinanciering 30.893

1996 28.694 27.320

59.543

56.014

Opdrachten en overige financiering De specificatie van deze post is: - Europese Unie - Novem - Ministerie van Economische Zaken - Overige opdrachten en bijdragen

29.983 15.894 2.595 34.439

27.795 11.146 2.825 34.833

Totaal

82.911

76.599

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.

Overige financiële baten en lasten

Onder rentelasten zijn de rentetoevoegingen aan de voorzieningen voor een bedrag van ƒ 5.325 opgenomen (ƒ 5.425 in 1996). De overige financiële baten en lasten bestaan met name uit gerealiseerde winsten op de effectenportefeuille.

Buitengewone baten en lasten Als buitengewone last is een bedrag van ƒ 2.000 gereserveerd ten behoeve van uit te voeren maatregelen op het gebied van risicobeperkende veiligheidsvoorzieningen en bedrijfsinterne milieuzorg. Voorts is ƒ 2.000 extra gedoteerd aan de Voorziening Radioactief Afval. Als buitengewone bate is een bedrag van ƒ 2.000 van het ministerie van Economische Zaken ontvangen als een bijdrage in de kosten voor verwerking van radioactief afval. Petten, 2 april 1998 Prof.dr. J.C. Terlouw Voorzitter van de Raad van Toezicht Prof.dr. F.W. Saris Directeur

Bedrijfslasten Personeelskosten Salarissen medewerkers in vaste dienst Kosten medewerkers in tijdelijke dienst Sociale lasten Pensioenlasten Overige personeelskosten

1997 56.999 11.751 7.747 2.005 6.999

1996 57.049 8.256 7.393 2.100 6.212

Totaal

85.501

81.010

Bestuurders en Commissarissen De bezoldiging van bestuurders bedraagt ƒ 450. De bezoldiging van de leden van de Raad van Toezicht bedraagt ƒ 105. De gemiddelde personeelsbezetting was (aantallen in fte’s, exclusief inleen- en uitzendkrachten): 1997 1996 655,5 666,1 - Vast dienstverband 116,7 57,9 - Tijdelijk dienstverband (inclusief promovendi) 772,2

724,0

1997

1996

5.375 5.100 16

5.424 5.667 86

10.491

11.177

Materiële kosten projecten Materiële kosten kostenplaatsen Toevoeging voorzieningen

1997 33.536 17.002 3.995

1996 25.816 16.388 3.500

Totaal

54.533

45.704

Totaal Afschrijvingen Bedrijfsgebouwen, -installaties, -inrichting en terreinvoorzieningen Instrumenten en overige inventaris Boekverlies buiten bedrijf gestelde activa Totaal Overige bedrijfskosten

40

Ir. W. Schatborn Directeur

Overige gegevens Accountantsverklaring Wij hebben de jaarrekening 1997 van de Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland gecontroleerd. De jaarrekening is opgesteld onder verantwoordelijkheid van de leiding van de Stichting. Het is onze verantwoordelijkheid een accountantsverklaring inzake de jaarrekening te verstrekken. Onze controle is verricht overeenkomstig algemeen aanvaarde richtlijnen met betrekking tot controle-opdrachten. 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 leiding 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. Wij zijn van oordeel, dat de jaarrekening een getrouw beeld geeft van de grootte en de samenstelling van het vermogen op 31 december 1997 en van het resultaat over 1997 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, 2 april 1998

Arthur Andersen

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, Ministerie van Economische Zaken Ir. A. van der Velden, Koninklijke Hoogovens Dr. N. de Voogd, TU Delft Programma Advies Raad Ir. J. den Boer, EPZ Ir. G.H. Bontius, EnergieNed Prof.ir. J.P. van Buijtenen, Stork Energy Boilers Drs. B.J.M. Hanssen, Ministerie van Economische Zaken Dr.ir. G.E.H. Joosten, Nederlandse Gasunie Ir. G. Kliffen, Energie Noord West Ir. G.R. Küpers, Stork Engineers & Contractors W.J. Lenstra (lid per 1-1-1998), Ministerie van VROM Ir. P.A.M. van Luyt, Novem Dr.ir. B. Metz, RIVM (tot 1-1-1998 bij VROM) Dr. C. le Pair, STW Ir. G. Peppink, Sep Prof.dr.ir. W.P.M. van Swaaij, Universiteit Twente Mr.drs. A.A.H. Teunissen, Ministerie van Economische Zaken Prof.dr. W.C. Turkenburg, Universiteit Utrecht Prof.dr. J.H.W. de Wit, Hoogovens Research & Development

Ir. D. Kooman, WEOM Ir. P. Koppenol, Voorzitter Amsterdamse Industrie Vereniging Drs. H.B.M van der Laan, Ministerie van Economische Zaken Ir. R.J.M. van der Meer, Akzo Nobel Dr.ir. W.J. Naeije, ENECO J. van Rooijen Ir. M.C. van Veen, Koninklijke Hoogovens NV Prof.dr.ir. A.W. Veenman, Stork Drs. G.H.B. Verberg, Nederlandse Gasunie Ir. P. Wilson, Energie Noord West F.J. de Witxterne beoordelingscommissies Externe beoordelingscommissies Milieuanalyse Ing. M.M. Allessie, Ministerie van VROM Prof.dr. P.J.H. Builtjes, TNO-MEP Ir. G.J. Heij, RIVM Dr. J.J. de Jong, Ministerie van Economische Zaken Ir. A.A. Jongebreur, IMAG-DLO Ir. J. Keur, Luchthaven Schiphol Ir. W. Ruijgrok, KEMA Beleidsstudies Ir. G.H. Bontius, EnergieNed Drs. C.L. Jansen, Ministerie van Economische Zaken Dr. J.J. de Jong, Ministerie van Economische Zaken Dr. L.A. Meyer, Ministerie van VROM Drs. R.I.J. Olthof, Novem R. Swart, RIVM

Industrieel Advies College Ir. S.D. de Bree, DSM Ir. J.A. Dekker, TNO Ir. H.A. Droog, EPZ Drs. C.J.M. Geenen, InnovatieCentra Netwerk Nederland Prof.ir. H.P. van Heel, SYNERCHEM Ir. W. Hofman Dr. J.C.M. Hovers, Océ van der Grinten Dr. R.H.J. van ‘t Hullenaar, EnergieNed Ir. N.G. Ketting

Duurzame energie in de gebouwde omgeving Ir. P.W. Bergmeijer, Energie Noord West Drs.ing. J. Fokkema, Stuurgroep Experimenten Volkshuisvesting (SEV) Ir. J.C. Heemrood, Ministerie van VROM Ir. P.C. Kamp Ir. A. Koedam, Nederlandse Woning Raad Drs.ing. A Schuurs, NVOB

41

Energy Efficiency Ir. H. Davidse, Akzo Nobel Ing. R.M. van Ginkel, Hoogovens Staal Energie Ir. M. Goedkoop, Pré Ingenieursbureau Ing. H.J.M. van Hout, Algemene Associatie van Energieconsulenten Ing. H. Reurich, Novem Ir. J.W.M. van Rijnsoever, Nederlandse Gasunie Dr. W.T.M. Wolters, EnergieNed Nucleair onderzoek Ir. J. den Boer, EPZ Prof.dr.ir. H. van Dam, IRI/TU Delft Ir. A.M. van Dort, KEMA Ir. G.R. Küpers, Stork Engineers & Contractors BV Ir. P.J. de Munk, Ministerie van Sociale Zaken en Werkgelegenheid (vanaf medio 1997) Dr. C.M. Plug, Ministerie van VROM Ir. P.H.M. te Riele, URENCO Nederland Drs. R.W.P. Steur, Ministerie van Economische Zaken Prof.dr.ir. A.H.M. Verkooijen, TU Delft Ir. J. Versteeg, Ministerie van Sociale Zaken en Werkgelegenheid (tot medio 1997) Thermische conversie (inclusief biomassa) Prof.dr. J.P. van Buijtenen, Stork Energy Boilers Ir. A.H. Herfkens, Stork Energy Systems H. Klein Entink, IWACO Dr.ing. J. Klimstra, Nederlandse Gasunie B. Krom, Afvalzorg G. van der Lee, Sep M.C. Lugten, ENECO Ir. G.L. Nieuwendijk, Huisvuilcentrale Alkmaar Ing. J. Stork, Novem C. den Uijl, EPZ Ir. P. Willemsen, Koninklijke Schelde Boilers Brandstofcellen Ir. E. van Andel, Akzo Nobel Dr.ir. L.J.M.J. Blomen, NUON (vanaf 1-1-1998) Dr. G.H.M. Calis, DSM L.A. van Gelder, Schelde (tot 1-1-1998) Ir. D.H. van der Horst, Schelde (vanaf 1-1-1998) Dr.ir. A.H.M. Kipperman, NOVEM Dr.ing. J. Klimstra, Nederlandse Gasunie Ir. C.A.M. de Koning, Fokker Aerostructure Ir. U.Ph. Lely, EDON Noord Ir. J. Sukkel, NUON (tot 1-1-1998) Windenergie Ir. H. Heerkes,Aerpac Special Products Dr.ir. G. van Kuik, SPE Ing. H. Lagerweij, Lagerweij Windturbines Ir. J. Olthoff, Rotorline Ing. C.J.A. Versteegh, Windmaster

42

Zonne-energie Ir. P.W. Bergmeijer, Energie Noord West Mw.dr. A. Goedmakers, NUON Dr. J.T.N. Kimman, Novem Dr.ir. R.J.C. van Zolingen, Shell Solar Energy ECN Mana gement Manag Directie Prof.dr. F.W. Saris, voorzitter Ir. W. Schatborn Managers Business Units Ir. H. Bergmans, Nucleaire Faciliteiten Ir. H.J.M. Beurskens, Duurzame Energie; Zon en Wind Dr. J.J.C. Bruggink, Beleidsstudies Dr. C.A.M. van der Klein, Brandstoffen, Conversie en Milieu Ir. W.H. Tazelaar, Energy Efficiency Ir. A.M. Versteegh, Nucleair Onderzoek Staf J.M. Bais, Marktontwikkeling Dr. R. Blackstone, Programmasecretaris H. Bolwijn AC, Financiën Drs. R.J.T. Dortmundt, Communicatie Mr. G.P.J. den Hartogh, Faciliteiten R.B. Mark, Regiozaken Mr. N. Silver, Personeel en Organisatie mr. G. Tunzi, Bedrijfsjurist

Lijst van afkortingen

AC ADAPT

Alternating Current (wisselstroom) Europees programma voor adaptatie van het MKB aan innovaties AEFGC Atmospheric Entrained Flow Gasification and Combustion BCN Brandstofcel Nederland BV BIG/STEG Biomass Integrated Gasifier/Steam and Gas turbine BIOCAST Biomass Conversion Assessment Tool BIVKIN BIomassa Vergassings- en Karakteriserings INstallatie BNCT Boron Neutron Capture Therapy BTG Biomass Technology Group CABRE Coal Ash Behaviour in Reducing Environments CEN Comité European de Normalisation CO2 Kooldioxide COVRA Centrale Organisatie Voor Radioactief Afval CPB Centraal Planbureau DIR Direct Internal Reforming (bij brandstofcellen) DRA Decontaminatie en Radioactief Afval EBC Externe Beoordelings Commissie EdF Electricité de France EET Programma Economie, Ecologie en Technologie EN (45001) Euronorm ENGINE Energy Generation in the Natural Environment ENW Energie Noord West EORTC Europese Organisatie voor Onderzoek en Behandeling van Kanker EPZ Elektriciteits-Productiemaatschappij Zuid-Nederland ETDE Energy Technology Data Exchange ETSAP Energy Technology Systems Analysis Programme EU Europese Unie EZ Ministerie van Economische Zaken f-Si film-silicium (zonnecellen) fte full time eenheden GCO Gemeenschappelijk Centrum van Onderzoek van de Europese Commissie GSF Gesellschaft für Stralungs Forschung (D) H2 Waterstof

HBO HFR HTR IAEA IEA IEC

Hoger beroepsonderwijs Hoge Flux Reactor Hoge Temperatuur Reactor International Atom Energy Agency Internationaal Energie Agentschap International Electronical Commission IFRF International Flame Research Foundation IMAG-DLO Instituut voor Milieu- en Agritechniek van deDienst Landbouwkundig Onderzoek IMAU Instituut voor Marien en Atmosferisch Onderzoek van de Universiteit Utrecht INCOGEN Inherent Safe Nuclear COGENeration IRI Interfacultair Reactor Instituut Delft ISO International Organisation for Standardization IVAM Interfacultaire vakgroep Milieukunde (Universiteit van Amsterdam) JI Joint Implementation KNMI Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut kW kilowatt kWe kilowatt (elektrisch) LCA Levens Cyclus Analyse MARKAL Market Allocation MCFC Molten Carbonate Fuel Cell (gesmolten carbonaat brandstofcel) MEA Membrane Electrode Assembles MEASNET Measurement Network MKB Midden- en Kleinbedrijf MWe Megawatt (elektrisch) Stikstof N2 N2O Lachgas NOx Stikstofoxide Novem Nederlandse Onderneming voor Energie en Milieu NPCC Northeast China Power Combustion Research Centre NPK Nationaal Plan Kernongevallenbestrijding NRW Nationaal R&D-plan Windenergie NVOB Nederlands Verbond van Ondernemers in de Bouwnijverheid O2 Zuurstof OCW Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschappen 43

OESO OMEGA PEFG PISA pH PJ PV R&D REMU RITTS RIVM RODOS RTC SCG SDHP

44

Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling Optimaal, Milieu, Energie, Grondstoffen, Afval Pressurized Entrained Flow Gasification Photovoltaic Information Systems for Architects Zuurgraad Petajoule (10 15 joule) Fotovoltasche conversie van zonneenergie Research and Development NV Regionale Energiemaatschappij Utrecht Regionale Innovatie Technologie Transfer Strategie Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieuhygiëne Real-time Online Decision Support System Regionaal Technologisch Centrum Services Centrum Grondreiniging Stirling Driven Heat Pump

SOFC

Solid Oxide Fuel Cell (vaste oxide brandstofcel) SPFC Solid Polymer Fuel Cell (vaste polymeer brandstofcel) STC Stirling Technology Company SWEAT Salt Water Energy Accumulation and Transformation TIFAN Technologie en Industrie Fonds voor Amsterdam en Noord-Holland TNO(-MEP) Organisatie voor toegepast natuurwetenschappelijk onderzoek (Milieu, Energie en Procesinnovatie) TU Technische Universiteit UCN Ultra-Centrifuge Nederland UF Ultra Filtration UNFCCC United Nations Framework Convention on Climate Change VINEX Vierde Nota Extra Ruimtelijke Ordening VROM Ministerie van Volkshuisvesting, Ruimtelijke Orde en Milieubeheer VTT Technical Research Centre of Finland VW Volkswagen w/k warmtekracht

Colofon

Productie

Publikatie Services ECN

Coördinatie en eindredactie

Drs. R.C.J. de Vos

Vormgeving

O.S. Bos (Publikatie Services ECN)

Foto’s en figuren

Publikatie Services A.A. Homan Th. Meijer Shell Solar Energy M. en Th. Unger Studio Gemini, J. Koopmanschap Ir. J. Beurskens NUON-Duurzame Energie Gemeente Nijmegen Dr.ir. H. Kaan P. Cnubben ESA