Waterstof: het is de schoonst denkbare vorm van energie. Bij een voertuig dat op waterstof rijdt komt immers alleen waterdamp uit de uitlaat, en geen stikstofoxiden die smog en geïrriteerde luchtwegen veroorzaken, geen klimaatveranderende CO2 én geen fijnstof. In slechts een paar minuten vul je de lege tank van een waterstofauto, waar je zo’n vijf- tot achthonderd kilometer mee kunt rijden.

Waterstof wordt in bepaalde industriële processen, zoals bij de productie van staal, al veel gebruikt. Het kan eenvoudig getransporteerd worden en relatief gemakkelijk gebruikmaken van de huidige infrastructuur van de petrochemie1: de raffinaderijen, de gasvelden (voor opslag) en het netwerk van gasleidingen voor distributie.

Update van de redactie – 28-02-2020

De Gasunie, Groningen Seaports en Shell Nederland willen in Groningen het grootste groene waterstofproject van Europa bouwen: NortH2. De plannen bestaan uit een megawindpark op zee dat stroom zal opwekken voor de productie van waterstof. De ambitie is om voor 2040 het energieverbruik van 12,5 miljoen Nederlandse huishoudens te dekken met de waterstofproductie.

In het Nederlands Klimaatakkoord en de ‘Green Deal’ van de Europese Commissie is groene waterstof, gemaakt uit hernieuwbare bronnen zoals wind- en zonne-energie, een belangrijk onderdeel. De initiatiefnemers van het project hopen hier met NortH2 invulling aan te geven. Zij hebben de steun van de provincie Groningen en gaan nu op zoek naar partners om NortH2 te realiseren.

Op dit moment wordt verreweg het grootste deel van alle waterstof gemaakt uit aardgas

De technologie is er en de ervaring leert dat bij het massaal in de praktijk brengen daarvan, de kosten nog zullen dalen en de prestaties worden verbeterd. Veel van de cijfers waar de voor- en tegenstanders van waterstof en elektrisch mee schermen, moeten daarom niet al te precies genomen worden. Toch is er één grote belemmering die de grootschalige uitvoering van een waterstofeconomie in de weg staat: het op grote schaal produceren van ‘groene’ waterstof.

Waterstof uit aardgas: help, CO2-uitstoot!

Beton zit vol CO2

Minder CO2-uitstoot in de bouwsector

De bouw draagt sterk bij aan klimaatverandering. Maar ze kan ook een oplossing zijn.

Op dit moment wordt verreweg het grootste deel van alle waterstof gemaakt uit aardgas (ofwel methaan, aangezien aardgas voor 90 procent uit methaan bestaat): dit gas is in grote hoeveelheden beschikbaar en relatief eenvoudig om te zetten in waterstof. Van alle Nederlandse aardgas wordt 10 procent omgezet in waterstof. Lange tijd gold aardgas als de ideale grondstof voor grootschalige productie van waterstof. Niet toevallig dus dat gasreuzen als Gazprom, Shell en Gasunie decennia geleden al enthousiast waren over waterstof.

Maar er is een groot probleem: bij de productie van waterstof uit aardgas komt CO2 vrij. En daar zit tegenwoordig niemand meer op te wachten. Nu is het mogelijk om deze CO2 direct ‘af te zuigen’ en op te slaan in de bodem of in materialen zoals beton, zoals ik hier en hier eerder beschreef. Toch is dat verre van ideaal, zeker gezien de grote moeite die we nu al hebben om onze bestaande CO2-uitstoot te verminderen.

De industrie werkt hard aan nieuwe chemische processen om waterstof te maken uit aardgas zónder dat er CO2 vrijkomt2. Deze processen zijn vaak wel bewerkelijker of duurder. Het is vooral interessant als de ‘bijproducten’ en de warmte die tijdens de chemische omzetting ontstaan, direct hergebruikt kunnen worden, als grondstof in andere industriële processen zoals de productie van staal.

Bij de productie van waterstof komt geen afval of CO2 vrij, de grondstof water is in overvloed aanwezig en is bovendien goedkoop

Waterstof uit aardgas is dus niet zo interessant als het alleen maar gebruikt wordt als energieopslag. Bovendien gaat er veel energierendement verloren wanneer aardgas eerst wordt omgezet in waterstof in plaats van direct gebruikt voor de productie van elektriciteit, het verwarmen van cv-installaties of het laten rijden van voertuigen (met de brandstof lpg, ofwel liquefied petroleum gas, vloeibaar aardgas). Een voorbeeld: een hoge rendement (HR) cv-ketel op aardgas heeft een efficiëntie van ongeveer 85 procent. Wordt er in plaats daarvan waterstof gebruikt, dan daalt dit rendement naar 60 procent. Met een warmtepomp kan een rendement van 250 procent gehaald worden als er slim gebruik gemaakt wordt van warmteopslag, wat bij gassen niet mogelijk is.

Waterstof uit... water

Maar – zoals je misschien nog weet van de scheikundeles op school – waterstof kan ook gemaakt worden met elektriciteit uit gedestilleerd water: als je twee elektroden in een bak met water hangt en er stroom op zet, ontstaat aan de ene pool waterstofgas en aan de andere zuurstofgas, die je als kleine belletjes ziet opborrelen en kunt opvangen. Dit proces heet elektrolyse. Grote voordelen: er komt geen afval of CO2 vrij bij de productie, de grondstof water is in overvloed aanwezig en is bovendien goedkoop. Dit type waterstof wordt ook wel ‘groene waterstof’ genoemd, om onderscheid te maken met de ‘grijze’ waterstof uit aardgas.

Toch heeft ook dit proces een groot nadeel: elektrolyse kost behoorlijk veel (elektrische) energie. Om op grote schaal schone waterstof te produceren is dus veel schone elektrische energie nodig. Alleen in landen als IJsland is die energie momenteel door middel van geothermie 3 beschikbaar (kernenergie is een andere optie, maar dat is in veel landen onbespreekbaar). In Nederland wekken we inmiddels met veel inspanningen zo’n 7,4 procent van alle stroom duurzaam op, vooral middels windmolens en zonnepanelen. Van een overschot aan duurzame energie is voorlopig dus geen sprake.

Het is op dit moment efficiënter om deze duurzame elektrische energie te leveren aan het elektriciteitsnet of direct te gebruiken in je eigen huis. Daar komt bij dat de elektrische auto en de batterij-technologie de afgelopen jaren grote sprongen hebben gemaakt, met dank aan Tesla dat zorgde voor een enorme versnelling van de ontwikkeling in de sector. De elektrische auto staat op het punt om grootschalig door te breken nu vrijwel alle fabrikanten elektrische modellen hebben aangekondigd voor de komende jaren. Tel daarbij het enorme aantal oplaadpunten op dat Nederland inmiddels heeft: er zijn meer dan tienduizend laadpunten binnen een afstand van honderd kilometer tot elke burger.

Kortom: het is voorlopig nog het meest rendabel om de duurzaam opgewekte elektriciteit te gebruiken in het stroomnet, in de huizen van burgers en op te slaan in accu’s – in plaats van er groene waterstof mee te produceren.

Transitie

Op de langere termijn kan de situatie echter gaan veranderen: als er meer en meer windmolens en zonnepanelen bijkomen, kan er bij mooi weer en harde wind een (tijdelijk) overschot aan energie ontstaan. Dan krijgen energieproducenten en netwerkbeheerders de keuze: de energie ‘weggooien’ – omdat deze nauwelijks iets oplevert bij overvloed en omdat grote fluctuaties in het energieaanbod kunnen leiden tot instabiliteit van het stroomnet – de energie opslaan in accu’s, óf de energie omzetten in waterstof en op die manier te ‘bewaren’.

Het voordeel is dat waterstof langdurig bewaard kan worden, licht is en eenvoudig getransporteerd kan worden over de hele wereld, in tegenstelling tot zware elektrische accu’s. De waterstof zou gebruikt kunnen worden om vliegtuigen, bussen en schepen op te laten varen. Het zou ook gebruikt kunnen worden om tekorten in duurzame energie in de winter en bij windstil weer op te vangen. Nederland beschikt met zijn uitgebreide gasinfrastructuur over een ideale infrastructuur om straks ook waterstof in op te slaan (in de lege gasvelden bijvoorbeeld) of te transporteren via het uitgebreide gasleidingennetwerk dat er al ligt. Er zijn zelfs cv-ketels op waterstof in ontwikkeling. Technologisch is er steeds meer mogelijk en ook haalbaar. De kosten zijn vooral afhankelijk van de schaal waarop de technieken uitgerold worden en de mogelijk aansluiting bij andere investeringen. Waterstof en elektrische energie lijken elkaar in wereldwijde ontwikkeling weinig te ontlopen.

Zowel voor een elektrische energie-infrastructuur als voor een waterstofeconomie zijn grote investeringen nodig

Hoe de toekomst er in Nederland precies uit gaat zien zal sterk bepaald worden door overheidsbeleid en de prikkels die de overheid aan bedrijven en burgers geeft om te investeren in bepaalde technieken. Zowel voor een elektrische energie-infrastructuur als voor een waterstofeconomie zijn grote investeringen nodig. Hierbij speelt de vraag: willen we als Nederland zelfvoorzienend zijn of willen we, zoals met het gas, een exporteur en handelaar in energie zijn en daar geld aan verdienen? Willen we nog meer windmolens en zonneweides, of kiezen we op een gegeven moment voor een aanvulling met waterstof, bijvoorbeeld voor koken, verwarmen en transport?

Gezien de grote uitdagingen om op grote schaal groene waterstof te produceren, is het onwaarschijnlijk dat Nederland uitgroeit tot een waterstofeconomie. De toekomst ligt veel meer in een combinatie van waterstof met elektrische energie. Dit is ook wat de sector zelf bepleit in haar Routekaart Waterstof 2018, waarbij voor waterstof vooral een rol ligt bij industriële processen en voor schepen, vliegtuigen en vrachtwagens. Ook de GasUnie en Tennet, verantwoordelijk voor het stroomnet, pleiten in een persbericht van vorige week, voor een nauwe samenwerking tussen een elektrische- en gasinfrastructuur. Gezien de grote investeringen is het belangrijk dat de overheid nu al duidelijke keuzes maakt en de regie neemt in de energietransitie.

Dit artikel verscheen eerder op OneWorld.nl op 28 februari 2019.

afvangen van co2

CO2 uit de lucht halen: de redding voor onze klimaatdoelen?

Het is technisch mogelijk om CO2 uit de lucht te filteren. Redt deze technologie ons?

Daniel_OneWorld-66

Laten we niet net doen alsof ‘blauwe waterstof’ groen genoeg is

Daniël Poolen ziet in de chaos van het Klimaatakkoord één lichtpuntje: waterstof.

  1. In de petrochemische sector wordt aardolie verwerkt en worden producten uit aardolie gefabriceerd. ↩︎
  2. Bijvoorbeeld door via vacuüm of filters te voorkomen dat koolstof uit methaan bindt met zuurstof tot het gevreesde CO2. ↩︎
  3. Aardwarmte, ook wel geothermie genoemd, is in de aarde van nature aanwezige warmte. ↩︎

Bewuster geworden door dit artikel?

Onze journalistiek is toegankelijk voor iedereen en dat willen we zo houden. Met een kleine bijdrage help jij ons anderen ook bewust te maken. Alvast bedankt!

Ja, ik doe graag een eenmalige donatie!
Hoeveel wil je doneren?
Maurits

Over de auteur

Futuroloog

Maurits Kreijveld is futuroloog en strategisch adviseur bij wisdomofthecrowd.nl. Hij verkent de impact van nieuwe ontwikkelingen op de …
Bezoek auteurspagina

Ik wil dat OneWorld blijft bestaan

AbonneerDoneer

Lees je bewust via onze wekelijkse nieuwsbrief