De toekomst van waterstof

Steeds vaker duikt waterstof op als groene bron van energie. Wat is het en welke toekomst heeft waterstof? De productie van waterstof levert een grote CO2 emissie op. Dat staat dus haaks op een beter milieu waarin voor broeikasgassen geen plaats is. Toch laait de discussie over waterstof steeds vaker op. 

Team Kennisdomein

30 april 2023 ·

6 minuten Leestijd

5.2K X Bekeken

Lees verder na de volgende afbeelding.

Verschil tussen grijze en blauwe waterstof

Je zou het misschien niet zeggen, maar de ene waterstof is de andere niet. Het hangt namelijk van de productiemethode af hoeveel zuiverheid er in deze energiebron zit. Tot nu toe wordt waterstof voornamelijk geproduceerd uit een reactie tussen hogedrukstoom en aardgas. De zuiverheid van deze soort waterstof is niet optimaal, waardoor deze alleen geschikt is als energiebron bij industriële processen. In dit verband spreekt men van ‘grijze’ waterstof. Die waterstof wordt al op grote schaal gebruikt in de olie-industrie en voor de productie van kunstmest.

Wordt de overmaat aan CO2 die bij de productie vrijkomt afgevangen, dan verandert grijs in de kleur blauw. ‘Blauwe’ waterstof wordt nog nergens op grote schaal geproduceerd. Zou men daartoe overgaan, dan zou de afgevangen CO2 kunnen worden weggepompt naar lege aardgas-reservoirs die zich bevinden onder de bodem van de Noordzee. De kosten hiervoor liggen op dit moment nog 2 á 3 keer hoger dan wanneer de waterstof grijs blijft.

Groene waterstof

Problemen van CO2-uitstoot en onzuiverheid zijn er niet bij ‘groene’ waterstof. Een veelbelovende brandstof die gezien de kleuraanduiding ook nog eens milieuvriendelijk is. Bovendien is groene waterstof van een veel hogere zuiverheid en daarom geschikt voor hoogwaardiger processen. Dit type waterstof mag dus ook wel iets duurder zijn. Op dit moment is het produceren van groene waterstof 2 á 3 keer duurder dan blauwe waterstof. Maar bij Shell verwachten ze dat binnen 10 á 15 jaar de prijs enorm gedaald zal zijn, zodat groene waterstof de blauwe kan vervangen.

Groene waterstof is dus veelbelovend en ruimschoots te verkiezen boven grijze en blauwe waterstof. Maar hoe maak je groene waterstof? Inmiddels zijn er heel wat mensen bezig om daarmee te experimenteren. Door middel van ‘elektrolyse’ wordt water omgezet in waterstof en zuurstof.

Productie van waterstof op zee

Een lonkend perspectief, maar hoe kom je aan duurzame energie om groene waterstof mee te maken? Hier komen de verlaten boorplatformen in de Noordzee in zicht. TNO en Shell zijn alweer enkele jaren geleden begonnen om op deze locaties te experimenteren. Op zulke boorplatformen ben je ver verwijderd van de bewoonde wereld. Bouw je hierop een waterstoffabriek, dan vormt dit geen groot risico voor de omgeving. De duurzame energie wordt geleverd door windmolens die ook in de Noordzee staan. Door deze duurzaam opgewekte windenergie om te zetten in groene waterstof, blijft de opgewekte windenergie bewaard.

Op deze manier ontstaat een aantrekkelijke mogelijkheid om duurzaam opgewekte energie volledig duurzaam te bewaren. Ook de verlaten boorplatforms krijgen zo een nieuwe functie. De vervuilende productie van enorme accu’s voor opslag van de windenergie kan in dit scenario worden beperkt.

Welk aandeel krijgt waterstof in de energievoorziening?

Daarbij rijst de vraag hoe belangrijk waterstof als energiebron kan worden in onze economie. Zoals gezegd wordt grijze waterstof al op flinke schaal gebruikt. Om in de toekomst te vergroenen zal in de industrie fossiele brandstof en het gebruik van biomassa steeds meer door waterstof moeten worden vervangen. De verwachting is dan ook dat dit gaat gebeuren. Is over 10 á 15 jaar de prijs voldoende gedaald, dan kan groene waterstof zijn blauwe voorganger vervangen.

Over welk percentage van de totale energievoorziening praten we dan eigenlijk? Daarover is inmiddels de discussie losgebarsten. Waterstof is ‘hot’ en overal ontstaan groeiende verwachtingen. TNO probeerde in mei 2020 die verwachtingen wat te temperen. De organisatie wijst erop dat productie en gebruik van waterstof relatief duur zijn. Zij voorspelt dat in de toekomst hoogstens 10 procent van de totale energiebehoefte in Nederland uit waterstof zal komen. Deze constatering staat in flink contrast met initiatieven die op allerlei plaatsen worden genomen. Zo denkt Shell aan de bouw van een grote waterstoffabriek in Groningen, waarop miljoenen huishoudens zich zouden kunnen aansluiten. Ook veel gemeenten en de daar actieve industrie zint op mogelijkheden om te vergroenen met behulp van waterstof.

De industrie en waterstoftransport

Spreken we over waterstoftransport, dan worden daar niet alleen particuliere auto’s mee bedoeld. Ook grootgebruikers als personenbussen en vrachtwagens zullen op waterstof kunnen overschakelen. Daarnaast kunnen vliegtuigen met deze brandstof worden gevoed. Uit onderzoek is gebleken dat het milieu er nu al op vooruit zou gaan wanneer hiervoor gewoon grijze waterstof zou worden gebruikt. Die belast het milieu namelijk minder dan de nu gebruikte fossiele energie. Weten we binnen 10 á 15 jaar op groene waterstof over te schakelen, dan leidt dat tot een enorme milieuwinst.

Rijden op waterstof

Hoe moeten we ons dat eigenlijk voorstellen, rijden op waterstof? In ieder geval niet met een verbrandingsmotor die waterstof verbrandt. Eigenlijk maken we op dit moment al grotendeels gebruik van de nieuwe techniek die daarvoor nodig is. Er rijden immers al heel wat elektrische auto’s rond. Ook een auto die op waterstof rijdt, zal dit doen met een elektromotor. In die auto zijn brandstofcellen (zogenaamde ‘stacks’) ingebouwd die elektriciteit voortbrengen. In plaats van een elektrische auto die zijn stroom uit accu’s haalt, rijdt de elektrische waterstofauto op stroom die uit de brandstofcellen komt. 

Dit levert enorme voordelen op. In de eerste plaats hoeven er veel minder accu’s te worden geproduceerd. De productie daarvan belast het milieu immers flink. Daarnaast hoeft een elektrische auto die op waterstof rijdt niet een enorm gewicht aan accu’s mee te voeren. Dit scheelt dus op zichzelf al veel brandstof en is ook veel minder belastend voor het wegdek. Beide voordelen dragen op zichzelf ook weer bij aan een groener milieu.
Zijn de huidige elektrische auto’s dan geen zegen voor het milieu? Dat wordt wel vaak gedacht, maar dat lijkt in de praktijk wat tegen te vallen. Zo blijkt een nieuw geproduceerde elektrische auto op accustroom gemiddeld pas duurzamer te worden dan het fossiele alternatief wanneer hij meer dan 50.000 kilometer heeft gereden. Voorwaarde daarbij is bovendien dat de ‘getankte’ stroom steeds volledig groen is geweest. Aangezien dit nog bijna nergens mogelijk is, zal de daadwerkelijke milieuvriendelijkheid van elektrische auto’s tegenvallen.

Waarom er nog maar weinig waterstofauto’s rijden

Hyundai en Toyota verkopen al auto’s die op waterstof rijden. Eind 2019 werd de nieuw gemodelleerde Toyota Mirai gepresenteerd. Een sportieve auto met een actieradius van 650 kilometer. Op het moment van introductie reden er wereldwijd zo’n 10.000 Toyota’s Mirai rond. Niet veel in vergelijking met auto’s op accustroom van het merk Tesla. De verkoop daarvan lag op dat moment circa 10 keer zo hoog.
De grootste rem voor het wegvervoer op waterstof zijn op dit moment nog de vulpunten. In heel Nederland zijn er inmiddels 5. Dat is al een flinke verbetering, want nog maar kort geleden waren het er slechts 2. Toch wordt er al flink in de aanleg van het waterstofnetwerk geïnvesteerd. Zo is Shell in Duitsland bezig om van noord naar zuid vulpunten voor waterstof te installeren in bestaande tankstations. In 2023 wil Shell samen met haar partners 400 Duitse tankstations uitgerust hebben met waterstof. Ook in Nederland is het bedrijf begonnen met de aanleg van een netwerk van waterstofstations.

Eerste publicatie op: 19 november 2020

• Deel Artikel:

Energie

Geschreven door: Team Kennisdomein

Van Kennisdomein

Team Kennisdomein bestaat uit specialisten die hun sporen hebben verdiend. Het team zorgt voor invulling van Kennisdomein vanuit de passie voor schrijven en het delen van kennis met anderen. De specialisten willen graag meer inzicht creëren in tal van onderwerpen zodat...

Meer informatie