Waterstof (ook wel Hydrogen genoemd) speelt nog geen grote rol binnen de energietransitie, maar als het aan de Nederlandse overheid ligt gaat dat in de toekomst veranderen. Steeds meer politieke partijen zien in waterstof een oplossing voor energieopslag, elektrisch rijden of het duurzaam verwarmen van woningen. In dit artikel leggen uit welke vormen van waterstof er zijn en hoe we dit kunnen toepassen binnen de energietransitie.
De productie van waterstof
Elektrolyse
Het winnen waterstof kan door middel van elektrolyse, waarbij we (gezuiverd) water (H2O) opsplitsen in hydrogen (H) en zuurstof (O). Voor elektrolyse is veel elektriciteit nodig, waardoor het proces helaas behoorlijk inefficiënt is. Het is dus alleen interessant als er veel overproductie van elektriciteit is, omdat het energieverlies ongeveer 2,5 keer zo groot is ten opzichte van andere manieren om elektriciteit te produceren.
Energieverlies en emissies
Bij grijze waterstof is het energetisch rendement zo’n 80% en is er sprake van een toename van de CO2-uitstoot ten opzichte het gebruik van aardgas. De blauwe variant heeft hetzelfde rendement, maar hierbij wordt 80% tot 90% van de CO2-uitstoot opgevangen. Bij groene waterstof is het energieverlies 30%. Nieuwe technieken moet elektrolyse efficiënter maken om het daadwerkelijk te kunnen toepassen binnen de energietransitie. De hoeveelheid NOx. die vrijkomt bij het verbranden is gelijk of iets groter dan bij aardgas, maar vergeleken bij anderen energiebronnen en de uitstoot in de landbouw of het verkeer nog steeds gering.
Grijze waterstof
Als de benodigde elektriciteit afkomstig is uit fossiele energiebronnen, dan spreken we van grijze waterstof. Er komen namelijk nog steeds schadelijke broeikasgassen vrij in onze atmosfeer. Voor de productie van grijze waterstof wordt aardgas gemend met water en vervolgens verhit. Deze methode noemen we SMR (Steam Methane Reforming) en in bijna alle gevallen wordt hierbij aardgas (CH4) als fossiele energiebron gebruikt.
Blauwe waterstof
Vangen we tijdens de productie de vrijgekomen CO2 op en slaan we deze daarna op (zo’n 80% á 90%), dan spreken we over blauwe waterstof. De productie hiervan noemen we CSS (Carbon Capture & Storage). Deze vorm is dus iets duurzamer dan de grijze variant en gebruiken we in Nederland vooral voor vervoer en delen van de industrie.
Groene waterstof
Als de benodigde elektriciteit afkomstig is van duurzame energiebronnen, zoals zonne-energie of windenergie, dan spreken we van groene waterstof. Door water in aanraking te laten komen elektriciteit, splits het zich op in hydrogen en zuurstof. Hierbij komen geen schadelijke broeikasgassen vrij. Deze vorm van productie noemen we elektrolyse.
Turquoise waterstof
Een nieuwe productiemethode is turquoise waterstof. Hierbij wordt aardgas door gesmolten metaal geleid, waarbij hydrogen en koolstof vrijkomt. Deze koolstof kan bijvoorbeeld gebruikt worden voor autobanden. Deze vorm van productie zit nog in de laboratoriumfase.
Energie opslag met waterstof
Seizoensopslag
Een groot voordeel van elektriciteit opslaan in waterstof is dat deze de stroom kan opslaan voor een langere tijd. Hierdoor is het dé oplossing voor mensen met zonnepanelen die in de zomermaanden teveel energie opwekken en dit in de winter weer willen gebruiken. Het energieverlies tijdens de opslagperiode is nihil en dus is opslag van energie in waterstof ideaal.
Energieverlies door elektrolyse
Hoewel opslag in waterstof weinig energieverlies kent kost het wel veel energie om de elektriciteit om te zetten naar waterstof en vervolgens weer terug te brengen naar elektriciteit. Het is dus belangrijk dat dit proces verbetert, zodat er minder energieverlies optreedt. Daarnaast moet de opgeslagen elektriciteit ook hernieuwbaar zijn om echt van duurzame energie.
Vloeibare waterstof
Een kilo waterstof neemt erg veel ruimte in, omdat het een lage dichtheid heeft. Door het onder hoge druk (700 bar) te brengen kan de stof in kleinere ruimtes worden opgeslagen. Waterstof vloeibaar opslaan kan ook door het af te koelen tot een extreem koude temperatuur (-253 °C). Dit scheelt bijna de helft aan ruimte. Het maken van vloeibaar waterstof kost veel energie en zorgt voor 10% meer CO2-uitstoot dan het gebruik in de gasvorm.
Wat kunnen we nog meer met waterstof?
Duurzaam verwarmen
Recent onderzoek bewijst dat het huidige aardgasnet (met wat kleine aanpassingen) eenvoudig geschikt te maken is voor de distributie van waterstof. Dit betekent wel dat huishoudens hun gasfornuizen en cv-ketels moeten vervangen. Net als bij aardgas zal het een geurstof krijgen om lekkages vroegtijdig te signaleren. Daarnaast vervangt een waterstofmeter de huidige gasmeter.
Waterstof of een warmtepomp
Veel discussies gaan over de voor- en nadelen van beide toepassingen. Feit is dat beiden nodig zijn om de energietransitie van aardgas naar een duurzame warmtevoorziening te laten slagen. Niet overal is een warmtepomp mogelijk en niet elke woning is (straks) aangesloten op het waterstofnet. Het grote voordeel van waterstof is dat het één-op-één aardgas kan vervangen, waardoor het op grote schaal en snel kan worden toegepast.
Waterstofnet
Het kabinet heeft de Gasunie inmiddels opdracht gegeven om het gasnet om te bouwen naar een waterstofnet. Deze beslissing betekent een revolutie binnen de Nederlandse energietransitie. De Gasunie verwacht binnen 5 jaar de eerste huishoudens aan te sluiten op het nieuwe waterstofnet, maar eerst is de zware industrie aan de beurt. Op verzoek van het ministerie van Economische Zaken en Klimaat deed HyWay27 onderzoek naar de geschiktheid om van het huidige gasnet een waterstofnet te maken. In juni 2021 kwamen zij met een positief eindrapport.
Rijden op waterstof
De waterstofauto is slechts beperkt beschikbaar en het lijkt erop dat deze toepassing al is ingehaald door de volledig elektrische auto. Slechts enkele autofabrikanten hebben zich gewaagd aan de productie waterstofauto, zoals Hyundai. Er rijden er op dit moment zo’n 600 rond en er zijn 17 openbare tankstations in Nederland waar zij de auto kunnen voltanken. Ter vergelijking, er rijden inmiddels al bijna 700.000 volledig elektrische auto’s rond in Nederland die terecht kunnen bij 1 van de 145.000 openbare laadpalen.
Cijfers & onderzoek waterstof
Nationaal Waterstof Programma
Op 9 juli 2021 ontving staatssecretaris Yeşilgöz-Zegerius (VVD) een nationaal programma, de NWP. Hierin is uiteengezet hoe waterstof deel kan uitmaken van de energietransitie. In het programma worden 3 sporen gevolgd voor toepassing in de periode 2022 t/m 2025. Ook wordt vooruitgekeken naar de periode tot 2030.
Waterstof programma
Grootschalige toepassing voor de industrie (eigen opwek en import)
Koppel decentrale productie aan lokale energieopwek
Creëer randvoorwaarden om beiden mogelijk te maken
Waterstof in beeld
Veelgestelde vragen over waterstof
Hoeveel energie kost het maken van waterstof?
De efficiëntie van een elektrolyse-installatie is op dit moment 70%. Als dit 100% zou zijn, kost het maken van waterstof 39 kWh per kilogram, maar in de huidige situatie is dat 50 kWh per kilogram. Helaas moet dit proces twee keer plaatsvinden om het uiteindelijk bij de eindgebruiker te krijgen. Dit levert dus een energieverlies van 60% op. Er wordt veel onderzoek gedaan om het elektrolyseproces efficiënter te maken.
Is waterstof wel echt duurzaam?
Ja, waterstof is een hele schone brandstof, want er komt alleen maar waterdamp vrij en wordt gemaakt uit elektriciteit en water. Als de benodigde elektriciteit uit hernieuwbare, duurzame energiebronnen komt spreken we over groene waterstof. Komt dit uit fossiele energiebronnen, dan is waterstof een stuk minder duurzaam en spreken we van grijze waterstof.
Waarom gebruiken we nog niet massaal waterstof?
Waterstof is schoon, maar kost ook veel elektriciteit. Op dit moment wordt er nog niet voldoende hernieuwbare elektriciteit opgewekt in Nederland om er groene waterstof van te maken. Met de geplande windparken op de Noordzee in 2030 is dat straks wel het geval.
Is waterstof niet heel gevaarlijk?
Waterstof en zéér brandbaar, maar niet gevaarlijker dan benzine, aardgas of elektriciteit. Als het wordt toegepast voor het verwarmen van woningen zal, net als bij aardgas er een geur worden toegevoegd, omdat waterstof reukloos is. Ook zijn waterstofauto’s niet gevaarlijker dan bijvoorbeeld een benzine- of elektrische auto.
Wat kost een waterstofketel?
Als we straks gaan verwarmen met waterstof moet je oude CV-ketel vervangen worden. Een nieuwe waterstofketel kost op dit moment rond de € 4.000,-, maar de verwachting is dat bij een grotere afname deze prijs gelijk zal zijn aan de kosten van een nieuwe HR-ketel, zo’n € 2.500,-.
Kan ik al rijden op waterstof?
Er zijn maar een paar autofabrikanten die waterstofauto’s verkopen, waardoor de keuze niet ruim is. Ook het aantal waterstoftankstations, dat op 17 ligt laat te wensen over.
Wanneer kan ik waterstof gebruiken in huis?
De Gasunie heeft in 2021 opdracht gekregen van de overheid om het gasnetwerk om te bouwen naar een waterstofnetwerk. De bedoeling is dat eerst de industrie overstapt en vervolgens wordt er gekeken of waterstof ook geschikt is om woningen te verwarmen. Op dit moment wordt er alleen nog maar getest met waterstof in woningen op lokaal niveau.
[was-this-helpful theme=5]
