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 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 is niet groen

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.

Dit is 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 is wel duurzaam

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 in ontwikkeling

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?

Energie opslaan in waterstof

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 energie opslaan

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.

Keuze voor 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.

Meer over warmtepompen

Van gasnet naar 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.

HyWay27 rapport

Meer over het waterstofnet

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 11 openbare tankstations in Nederland waar zij de auto kunnen voltanken. Ter vergelijking, er rijden inmiddels al 515.000 (1 januari 2023) volledig elektrische auto’s rond in Nederland die terecht kunnen bij 1 van de 123.000 openbaren laadpalen in Nederland.

Meer over elektrisch rijden

Stand van zaken rondom 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.

Grootschalige toepassing voor de industrie (eigen opwek en import)

Koppel decentrale productie aan lokale energieopwek

Creëer randvoorwaarden om beiden mogelijk te maken

Het Waterstofprogramma

Onderzoek naar waterstof

HyWay27: Van gasnet naar waterstofnet (2021)

TNO: Potentie waterstof bestaande bouw (2020)

FME: Kansen waterstof in Nederlandse industrie (2019)

Enpulse: Toepassing groene waterstof (2018)

KIWA: Waterstof via gasnet (2018)

Berenschot: Blauwe waterstof (2017)

Video's over waterstof

  • Nuttige pagina?
  • 34   1

Andere bekeken ook

Energieopslag

Elektrisch rijden