Waterstof

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 een oplossing voor energieopslag, elektrisch rijden of het duurzaam verwarmen van woningen in deze veelzijdige energiedrager. Het is schoon, veilig en het meest voorkomende element in het universum. Het komt voor in zo’n 70 procent van alle materie en juist omdat er zo veel van is kan je het overal winnen. In zijn pure vorm is het een onzichtbaar, reukloos en een niet-giftig gas dat lichter is dan lucht. Het komt van nature niet voor als pure gas, dus moeten we het winnen en doen we op verschillende manieren.

De productie van waterstof

Elektrolyse

Het winnen waterstof kan dus door middel van elektrolyse, waarbij we (gezuiverd) water (H20) 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.

Energieverlies en emissies

Bij grijze waterstof is het energetisch rendement zo’n 80 procent 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 procent van de CO2-uitstoot opgevangen. Bij groene waterstof is het energieverlies 30 procent. 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 procent), 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.

Wat kunnen we met waterstof?

Energieopslag

Waterstof is eenvoudig op te slaan, waardoor dit een uitermate geschikte methode is voor energieopslag. Ook hieraan kleeft het nadeel van energieverlies door elektrolyse. De omzetting van de in de zomer teveel opgewekte elektriciteit naar waterstof, om deze vervolgens in de winterperiode weer om te zetten naar bruikbare elektriciteit is natuurlijk niet heel efficiënt.

Meer over energieopslag

Duurzaam verwarmen

Recent onderzoek bewijst dat het huidige gasnet (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.

Warmtepomp of waterstof

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.

Bouwplannen 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.

Meer over he waterstofnet

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.

Download het HyWay27 rapport

Rijden op waterstof

De waterstofauto is slechts beperkt beschikbaar en het lijkt erop dat deze toepassing al is ingehaald door de elektrische auto. Slechts enkele autofabrikanten hebben zich gewaagd aan een waterstofauto. Er rijden er op dit moment zo’n 500 rond en deze hebben slechts 7 tankstations waar zij de auto kunnen voltanken. Ter vergelijking, er rijden inmiddels al 283 duizend volledig elektrische auto’s rond in Nederland. De ontwikkeling voor het rijden op waterstof lijken dan ook stil te staan.

Alles over elektrisch rijden

Toekomst met waterstof

Nationaal Waterstof Programma

Op 9 juli 2021 ontving staatssecretaris Yeşilgöz-Zegerius (VVD) een nationaal programm, 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.

De drie sporen zijn:

  • Grootschalige toepassing voor de industrie (eigen opwek en import)
  • Koppel decentrale productie aan lokale energieopwek
  • Creëer randvoorwaarden om beiden mogelijk te maken

Download het Waterstofprogramma

Onderzoek naar waterstof

Playlist: Video's over waterstof

Andere bekeken ook

Energieopslag

Elektrisch rijden

  • Nuttige pagina?
  • 34   1