Er gaat bijna geen dag voorbij of er wordt een nieuw waterstofinitiatief aangekondigd, zo lijkt het. Een woonwijk in Hoogeveen met een eigen waterstofcentrale. De verkenning van transnationale businesscases voor groene waterstof in Nederland en Noordrijn- Westfalen. En Shell, Gasunie en Groningen Seaports die plannen aankondigen voor ‘s werelds grootste offshore windpark en Europa’s grootste waterstoffabriek in de Eemshaven. “Een wereld van verschil met een aantal jaren geleden,” zegt Ad van Wijk, hoogleraar Future Energy Systems aan de TU Delft. Als het Coronavirus geen roet in het eten gooit, worden de Olympische Spelen in Japan een echte showcase voor waterstof. “Dat wordt ingezet voor transport van sporters en officials en voor de energievoorziening in het Olympisch dorp. De exposure die dit oplevert, draagt zeker bij aan het momentum voor waterstof.” Grijs, blauw, groen Waterstof is een energiedrager die gemaakt kan worden uit fossiele energie zoals gas of kolen, maar ook uit duurzame energiebronnen zoals zon of wind. WATERSTOF IS HOT Via grootschalige windparken opgewekte energie kan na omzetting in waterstof aan land worden gebracht en verder gedistribueerd. Foto Shutterstock/Fokke Baarssen PAG.33 DB “De in chemie en petrochemie gebruikte waterstof wordt gewonnen uit aardgas waarbij CO2 vrijkomt. Dat noemen we grijze waterstof,” aldus Van Wijk. “Als deze CO2 wordt afgevangen en opgeslagen in bijvoorbeeld lege gasvelden, is sprake van blauwe waterstof. Ontstaat waterstof door elektrolyse waarbij water met behulp van elektriciteit wordt gescheiden in waterstof en zuurstof en deze elektriciteit is afkomstig van zon en wind, dan is dat groene waterstof. Via een omgekeerd proces, de brandstofcel, kan weer elektriciteit worden gemaakt door samenvoeging van waterstof en zuurstof uit de lucht.” Hindenburg Als het gaat om veiligheid wordt vaak gerefereerd aan de brandende Hindenburg in 1937. “Die zeppelin was gevuld met waterstof. Maar dat is extreem licht en stijgt met 72 km/uur op. Dus toen de Hindenburg openscheurde, vervloog de waterstof razendsnel. Wat brandde, was het omhulsel.” Net als bij elke vorm van energie en energieopslag zijn er ook bij waterstof risico’s. “Maar het is zeker zo veilig zo niet veiliger dan aardgas. Zo komt bij verbranding van waterstof nooit koolmonoxide vrij.” Vervanger van aardgas Zoals de Hindenburg illustreert, is de inzet van waterstof allesbehalve nieuw. “In de industrie wordt het al lange tijd bij verschillende processen gebruikt. Denk aan de productie van ammoniak en in raffinaderijen.” Maar de mogelijke toepassingen zijn veel diverser, bijvoorbeeld in de gebouwde omgeving. “Waterstof kan prima dienen als – gedeeltelijke – vervanger van aardgas. Een verwarmingsketel die werkt op waterstof is vergelijkbaar met de aardgasvariant die we nu gebruiken. Ook een brandstofcel die elektriciteit én warmte maakt, kan in de toekomst interessant zijn voor woningen. In Japan wordt deze al toegepast.” Zwaar transport Voor vervoer is waterstof eveneens een mogelijke brandstof. “In feite is dit ook een vorm van elektrisch rijden. In plaats van dat stroom uit een accu komt, wordt deze met een brandstofcel gemaakt uit water- en zuurstof.” Waterstof wordt nu nog vooral ingezet voor zwaar transport. “Als je dit met batterijen wilt doen, zijn er daar zoveel van nodig dat de gewichtstoename een bottleneck wordt. Tanken van waterstof gaat veel sneller dan opladen en de actieradius is groter. Cruciaal voor bussen, trucks en schepen.” Wispelturige overheid Ook voor personenauto’s kan waterstof een interessant alternatief zijn. “Een dekkende infrastructuur is dan een vereiste. In ons land zijn er amper waterstofstations. Er is wel een subsidieregeling maar van een echte aanjaagrol van de overheid is geen sprake.” In Duitsland is dat heel anders. “In een consortium met grote benzinemaatschappijen realiseert de overheid daar tot 2023 een netwerk van 400 waterstoftankpunten. Dit zal voor een enorme impuls zorgen. Begin februari 2020 waren er al 82 operationeel.” Bij nieuwe energiesystemen is regie van de overheid essentieel, benadrukt Van Wijk. “Duitsland voert al tientallen jaren een consistent beleid. Onze overheid is veel wispelturiger. Daar is nog veel te winnen.” Europa en de Evenaar Wellicht de grootste potentiële impact heeft waterstof als energiedrager. “Een vat olie of kuub gas heeft overal ter wereld dezelfde energie-inhoud. De energieopbrengst van zon en wind daarentegen verschilt sterk per locatie. Rond de Evenaar leveren zonnepanelen het hele jaar door eenzelfde hoeveelheid energie, twee tot drie keer zoveel als in Europa. Bovendien is in grote delen van Europa de energievraag hoog als de opbrengst van zonnepanelen laag is. Opslag van energie in batterijen is kostbaar en niet mogelijk voor een langere periode. Daarom moeten we andere oplossingen zoeken voor de ambitie om volledig over te schakelen op groene energie. Met waterstof kun je zon- en windstroom over grote afstanden transporteren en opslaan, bijvoorbeeld in zoutkoepels. Daar slaan we ook al tientallen jaren aardgas in op. Voor het transport kan het bestaande gasleidingennet worden gebruikt. Vervolgens kan waterstof na omzetting worden ingezet voor de eerdergenoemde toepassingen: industrie, elektriciteitsproductie, vervoer en de verwarming van gebouwen.” TRENDS ENERGIETRANSITIE In de Valleiregio zijn er plannen voor een Milkrun, een tankwagen die waterstof levert voor de aandrijving van vorkheftrucks. Foto Toyota Material Handling PAG.34 Utopie Dat een klein en dichtbevolkt land als Nederland zelf in haar duurzame energievoorziening kan voorzien, is een utopie. “We importeren nu al meer dan de helft van onze energie. In 2018 werd Nederland zelfs voor het eerst netto-importeur van aardgas. Het is simpelweg onmogelijk om alle benodigde groene energie hier op te wekken. Kijk naar de grote weerstand die er nu al is tegen windmolens en zonneparken. Daarom zullen we ook duurzame energie van buiten ons grondgebied moeten betrekken. Bijvoorbeeld van grootschalige windparken ver weg op de Noordzee. Als de daarmee opgewekte energie omgezet wordt in waterstof, kan dat via bestaande gasleidingen op zee aan land worden gebracht en verder gedistribueerd.” Vluchtelingenstroom Als het gaat om de zon als energiebron ziet Van Wijk grote mogelijkheden in Noord-Afrika. “De Sahara is twee keer zo groot als heel Europa, dunbevolkt en met ideale omstandigheden voor zonne-energie. Na omzetting in waterstof kan de daar opgewekte energie via tankers of – deels al bestaande – gasleidingen naar Europa worden vervoerd.” Alles draait om de kostprijs. “In de Sahara wek je nu zonnestroom op voor 1,5 eurocent per kWh. Mocht je deze energie willen transporteren via kabels dan is dat vele malen duurder dan met waterstof door pijpleidingen. Met de kosten voor omzetting in waterstof – inclusief het voor elektrolyse benodigde gedemineraliseerde water – plus transport- en opslagkosten kan de prijs concurreren met hier opgewekte zonne- energie.” Bijkomend effect: grootschalige energieproductie in Noord-Afrika draagt bij aan de welvaart in het gebied. “Dit kan van invloed zijn op de vluchtelingenstroom. Deze impact wordt onderkend door eurocommissaris Frans Timmermans, zo bleek tijdens een toelichting op zijn klimaatplannen.” Milkrun Genoemde voorbeelden hebben veelal betrekking op de langere termijn. Wat kunnen ondernemers nu al met waterstof? “Steeds meer bedrijven gebruiken waterstoftrucks voor zwaar transport,” aldus Van Wijk. “Gemeenten bouwen vuilnis- en veegwagens om naar waterstof. En Future Proof Shipping wil een binnenvaartschip geschikt maken voor waterstofaandrijving.” In de Valleiregio zijn er concrete plannen voor een Milkrun, een tankwagen die waterstof levert voor de aandrijving van vorkheftrucks. “Die rijden nu vaak op batterijen. Het opladen ervan kost veel tijd, in tegenstelling tot het tanken van waterstof. In distributiecentra die 24/7 operationeel zijn, kan waterstofaandrijving een interessante businesscase opleveren. Er zijn immers minder vorkheftrucks nodig.” Felle discussies Om de potentie van waterstof ten volle te benutten, zijn ingrijpende overheidskeuzes en grootschalige investeringen nodig. Mede daardoor zijn de discussies over de voor- en nadelen van waterstof soms fel. “De toon ervan verbaast me wel. In andere landen zie je dat amper.” Ook Van Wijk wordt aangevallen; hij zou een te rooskleurig perspectief schetsen voor waterstof. “Maar de energietransitie is een complexe materie die overall inzicht vereist. Vaak focust iemand op de negatieve eigenschappen van waterstof. Door de benodigde omzettingen is het minder efficiënt dan duurzame energie die je direct kunt inzetten via accu’s. Maar het gaat niet om deze systeemefficiency maar om de totale kosten van een systeemoplossing. Als duurzame energie langere tijd moet worden opgeslagen of over grote afstanden vervoerd moet worden, valt de berekening vaak in het voordeel van waterstof uit.” Geen heilige graal Waterstof is niet de heilige graal, benadrukt Van Wijk. “Rijd je alleen korte afstanden dan voldoet een auto met batterijen prima. En bij optimaal geïsoleerde nieuwbouwwoningen volstaat lage temperatuurverwarming met zonnepanelen, een warmtepomp en warmteterugwinning. Maar voor veel bestaande woningen – denk aan oudere gebouwen zonder spouwmuur en met houten vloeren – is dit systeem ongeschikt. De benodigde investeringen zijn simpelweg te hoog. Waterstof kan dan uitkomst bieden, bijvoorbeeld voor verwarming op piekmomenten, als onderdeel van een hybride systeem. Het bestaande gasleidingnet behoudt daarbij zijn functie. Dergelijke slimme combinaties van elektriciteit en waterstof dragen bij aan een betaalbare en snelle overgang naar een duurzaam energiesysteem.” “De energietransitie is een complexe materie die overall inzicht vereist” Waterstof is een kansrijke toepassing voor zwaar transport. Theo Pouw laat een truck ombouwen naar waterstof en bestelde een nieuwe Nikola Trewaterstoftruck. De bouwtoeleverancier is ook bezig met de ontwikkeling van een waterstofschip. Foto Theo Pouw