Rijnstate ziekenhuis levert duurzame zorg met nieuwe innovaties en waterstof energiesysteem

Afgelopen juni werd de nieuwe all-electric polikliniek van Rijnstate in Elst geopend. De elektriciteit wordt grotendeels lokaal opgewekt uit zonnepanelen. Voor de opslag van overtollige elektriciteit is gekozen voor een P2P waterstofsysteem. Projectbegeleider Robbert Karreman directeur en partner bij adviesbureau K&R uit Apeldoorn en waterstofadviseur Jan Pereboom van JP-Energiesystemen vertellen ons hoe het idee van dit systeem is ontstaan en wat de eerste praktijkervaringen zijn.

Aanleiding

In 2020 had Willem-Jan Hanegraaf, Programmadirecteur Bouw van Rijnstate, gehoord van de plannen om de Arnhemse Eusibiuskerk te verwarmen op waterstof. Met de uitspraak ‘als waterstof in een kerk kan, kan het ook in een ziekhuis’ , werd een projectteam gestart om de mogelijkheden te onderzoeken.

Er was al eerder de keus gemaakt om het ontwerp all-electric te maken. In dat perspectief zouden er op en rond het gebouw zonnepanelen komen voor de productie van duurzame energie. Rijstate is verbonden aan de ‘Green Deal Duurzame Zorg’ waarin CO₂ doelstellingen zijn vastgelegd. Een van de voorwaarden daarvan is dat CO₂ reductie alleen van toepassing is als de hernieuwbare energie zelf wordt opgewekt en gebruikt. Terug leveren (salderingsregeling) aan een netbeheerder viel hierdoor gelijk af. Waterstof zou dan een ideale manier zijn om de duurzame zonne-energie op te slaan en voldoen aan de Green Deal. Er is ook gekeken naar batterijen, maar daar waren ruim twaalf 20 ft containers voor nodig. Het projectteam kreeg als doel mee: ziekenhuis moet 60% zelfvoorzienend worden met een waterstof energieopslag systeem.

Van hoge druk naar lage druk opslag

Van de tekentafel naar de uitvoeringsfase is er eerst een objectieve afweging gemaakt welke leveranciers de benodigde apparatuur en systemen kon leveren. De keuze is uiteindelijk gevallen op PowiDian. ‘In hun testcentrum in Frankrijk kregen wij een goed beeld van de verschillende systemen en mogelijkheden’, vertelt Jan. Hij voegt daar aan toe ‘wij waren onder de indruk van de kennis en ervaring over het koppelen van de verschillende apparaten zoals brandstofcel en elektrolyser.’

Het PowiDian systeem slaat waterstof onder lage druk (30 bar) op, terwijl in de verkenningsfase over hoge druk was gesproken. Het grote voordeel van lage druk opslag is dat er geen onderhoudsgevoelige en dure compressor nodig is. Het nadeel was dat er extra ruimte nodig is voor de waterstoftanks. Aangezien er voldoende ruimte op het terrein is, werd er gekozen voor de oplossing van PowiDian. Er liggen op het terrein nu twee waterstoftanks met ieder een capaciteit van 100 kg. Eventueel is er opschaling in de toekomst mogelijk met 1 extra tank.

Constructieve samenwerking

Voordat de waterstoftanks en benodigde apparatuur daadwerkelijk neergezet konden worden, moest al het papierwerk in orde zijn. Voor de bouw van de polikliniek was door de gemeente Over-Betuwe een deel van het bestemmingsplan als milieuklasse 3 aangeduid. Dat houdt in dat een gesloten waterstof systeem binnen de regels toegepast mag worden. Er is overigens geen externe aanvoer van waterstof,  alles wordt op de eigen locatie geproduceerd en verbruikt.

In het verdere vergunningenproces hebben de Gemeente Over Betuwe, Brandweer regio Gelderland-Midden en omgevingsdienst Regio Arnhem constructief meegedacht in de mogelijkheden. De toetsing door de instanties is lastig omdat er nog geen vaste richtlijnen zijn. Er is een QRA opgesteld met alle denkbare veiligheid voor bezoekers en medewerkers. Om binnen de geluidsnormen te blijven, zijn er louvres geplaatst bij de ventilatoren voor de luchtkoeling.

Lokaal waterstofproductie- en verbruikssysteem

De kers op de taart was voor ons de bezichtiging van de waterstoffabriek. In Elst is alle benodigde apparatuur in twee 20 ft containers geïnstalleerd. In één container vindt de productie van de groene waterstof plaats. Een 100 kW elektrolyser van het Spaanse H2B2 Electrolysis Technologies maakt van de overtollige stroom van de 2.300 m² aan zonnepanelen op het terrein waterstof. In de container wordt ook puur water uit kraanwater gemaakt. Een waterzuiveringssysteem zuivert het water in verschillende stappen. Uit het waterstofproductieproces komt natte waterstof, deze wordt gezuiverd en gedroogd voordat het opgeslagen wordt in de tanks. In de beide tanks kan totaal maximaal 200 kg waterstof op 30 bar opgeslagen worden, goed voor 6,6 MWh aan opgeslagen energie.

Als er vraag is naar elektriciteit, wordt dat geregeld in de tweede container. Een 12 millimeter waterstofleiding transporteert de groene waterstof naar een 100 kW brandstofcel (Ballard). De druk wordt voor de brandstofcel teruggebracht naar 8 bar.

De brandstofcel produceert naast elektriciteit ook warmte. Normaliter schuilt hierin de beruchte inefficiency van een waterstofsysteem. In Elst wordt deze warmte echter niet weggekoeld, maar ingezet. In een warmtewisselaar wordt de warmte van 80°C gekoeld naar de 50-60 °C en geleverd aan het naastgelegen polikliniek voor warm water en verwarmen van het pand. Hiermee is de systeemefficiency aanzienlijk verhoogd en komt deze zelfs in de buurt van een accusysteem.

Enthousiast vertelt Robbert “ik ben enorm trots op het feit dat iedereen achter het eerste idee van waterstof is blijven staan. Ook toen er tegenslagen waren werd er steeds in mogelijkheden gedacht om het einddoel van 60% zelfvoorzienend met waterstof te behalen.” Jan vult aan “Er was een enorme gezellige sfeer. Dat gaf iedereen energie om zijn schouders er onder te zetten om deze geweldige klus in Elst te klaren.”

Succesvolle praktijkervaring

Een remote monitoringsysteem houdt continue in de gaten of er calamiteiten zijn. Er zijn rond het waterstofsysteem sensoren geplaatst om waterstoflekkages te detecteren. In de eerste vier maanden is het systeem tweemaal volledig uitgevallen. Dit werd eenmaal veroorzaakt door een vervuiling in het waterstofsysteem en de tweede keer door een stroomuitval bij de unit. Beide incidenten waren niet zorgwekkend en snel verholpen, waardoor het systeem snel weer operationeel was.

Er zijn servicemonteurs opgeleid om de eerstelijns onderhoudswerkzaamheden uit te voeren, zoals filters vervangen en frequent reinigen van onderdelen. Voor het groot onderhoud worden de monteurs uit Frankrijk ingeroepen.

Duurzame zorg

Rijnstate Elst is een dagziekenhuis: na onderzoek en poliklinische behandeling gaan de patiënten weer naar huis. Op de locatie in Elst zijn allerlei nieuwe innovaties toegepast. De patiënt kan thuis online inchecken en ontvangt dan digitaal een QR-code. Met deze code kan de patiënt zich in het ziekenhuis aanmelden bij een aanmeldzuil.

Door de inzet van slimme techniek, robots en samenwerking tussen verschillende specialismen is het voor sommige aandoeningen mogelijk om binnen één dag geholpen te worden, de one-stop-shop. Hiervoor wordt soms de box van Rijnstate@Home ingezet. In deze box zit meetapparatuur zoals bijvoorbeeld een bloedrukmeter en stappenteller met duidelijke gebruikersuitleg. Door voorafgaand aan een afspraak onderzoek en metingen uit te voeren, kan de zorgverlener sneller een diagnose stellen. Tevens is het mogelijk om een eerste afspraak via een videoconsult te doen.

Er is in Elst ook een Innovatielab. In dit lab vindt doorontwikkeling van technologische innovaties plaats. Dit wordt samen gedaan met externe partners. Momenteel wordt er onderzoek gedaan naar de inzet van een slimme bril. Met deze bril kan een expert op afstand meekijken met degene die de bril draagt.

Winterseizoen in aantocht

Het waterstofsysteem zal de komende maand moeten bewijzen dat het de winterperiode ook aan kan. Robbert en Jan zijn daar totaal niet bang voor en verwachten dat het einddoel van 60% zelfvoorzienend op jaarbasis gehaald gaat worden. Het ziekenhuis verbruikt per jaar 1.000 MWh waarvan dus meer dan de helft bespaard gaat worden. Wij blijven het prachtige project de komende tijd op de voet volgen.