Waterstof – brandstof van de toekomst?

Tudor Constantinescu, voorzitter van het energiecomité van de Europese Unie, beet het spits af. Constantinescu: “Het energielandschap is onderhevig aan een verandering. We streven naar een significante CO2-reductie en daarvoor hebben we een complexe mix van energie nodig. Volgens de huidige voorspellingen is in 2050, 45 procent van onze energie afkomstig uit hernieuwbare bronnen zoals wind en zonne-energie. Dat zou 80 procent moeten zijn.” Daar komt waterstof om de hoek kijken. Éen van de problemen van waterstof zijn de nu nog hoge kosten. Daar verwacht Constantinescu verandering in. “Accu’s zijn de afgelopen jaar ongeveer 70 procent in kosten gedaald.” Waterstof is voor de industrie een haalbaar alternatief, voor de lange termijn, en dan zullen ook de kosten dalen, zeker als er sprake is van schaalvergroting. Volgens de voorzitter is er geen pasklare oplossing, geen silver bullet om al onze energieproblemen op te lossen.

Waterstof

Waterstof is een gas dat bestaat uit H2-atomen. Onder druk of bij extreme koeling is waterstof een vloeistof. Waterstof kan gebruikt worden als brandstof, of als opslagmedium om – liefst schoon opgewekte – energie in op te slaan. Waterstof kan gebruikt worden als schone brandstof, maar hoe schoon waterstof precies is, hangt deels af van de methode waarop de waterstof geproduceerd wordt. Waterstof kan geproduceerd worden uit water (H2O) of uit methaan (CH4).

Waterstof-elektrische voertuigen

Auto's op waterstof werken met een brandstofcel. Hierbij tankt de bestuurder waterstof, bij een tankstation met een waterstof-vulpunt. De waterstof wordt in de brandstofcel gebruikt voor het opwekken van stroom. Deze stroom wordt dan weer gebruikt om een elektromotor aan te drijven. De waterstof wordt dus niet gebruikt als brandstof in de motor, maar als energie-opslagmiddel in plaats van accu's in 'conventionele' elektrische voertuigen. 

Elektrolyse

De schoonste manier om waterstof te produceren is door middel van elektrolyse. Door stroom door water te leiden, is het mogelijk om de waterstofatomen (H2) te scheiden van de zuurstofatomen (O). Hoe schoon dit proces precies is, hangt echter in grote mate af van de manier waarop de hiervoor benodigde stroom geproduceerd wordt. Als dit volledig CO2-neutrale stroom is, bijvoorbeeld zonne- of windenergie, dan is de waterstof in principe CO2-neutraal. Is dit echter ‘grijze’ stroom, bijvoorbeeld uit een kolencentrale, dan is er geen sprake van milieuwinst. 

Grijs, blauw en groen

Waterstof wordt ingedeeld in drie soorten, waarbij het enige verschil de milieubelasting tijdens productie is: groene waterstof wordt volledig klimaatneutraal gewonnen, grijze waterstof is afkomstig uit fossiele brandstoffen en blauwe waterstof is een tussenvorm. Blauwe waterstof is vaak afkomstig uit een proces van CO2-afvangst, ook wel ‘Carbon Capture and Storage (CCS)’ genoemd. Hierbij wordt de CO2-uitstoot afgevangen en ondergronds opgeslagen.

Industrie en transport

Noé van Hulst, vertegenwoordiger waterstof van het ministerie van Economische Zaken en Klimaat: “Waterstof is nodig om de doelstellingen op gebied van CO2-reductie in zowel de industriesector als in het transport te realiseren. Nu is waterstof weliswaar nog te duur, maar schaalvergroting kan zorgen voor kostenreductie. CO2-capture kan ingezet worden om CO2-uitstoot te reduceren bij gebruik van waterstof. Op lange termijn kan waterstof gemaakt worden door gebruik te maken van zonne- of windenergie.”Waterstof is vooral geschikt om in te zetten als brandstof voor de industrie en het transport. De potentiële energie van waterstof is hoog en tijdens het verbranden van waterstof komt geen CO2-vrij, omdat waterstof enkel uit waterstofatomen bestaat. Omdat waterstof geen koolstof bevat, kan er ook geen koolstofdioxide vrijkomen.

Alternatief voor aardgas

Nigel Brandon, professor aan het Imperial College (UK): “Waterstof is een schoon en praktisch alternatief voor natuurlijk aardags. Niet alleen is het schoon, waterstof kan ook een tekort aan stroom compenseren. Het is niet mogelijk om alle woningen op korte termijn te voorzien van elektrische verwarming zonder de stroomcapaciteit drastisch te verhogen, waarbij de milieuwinst nihil is als er voor de elektriciteit fossiele brandstoffen verbruikt worden.”

René Schutte, programmamanager van Gasunie bevestigd dit beeld voor de Nederlandse markt. “Omdat de productie van aardgas uit Groningen snel af zal nemen, worden gasleidingen aangepast voor het vervoeren van waterstof in plaats van aardgas. In eerste instantie kan dit gebruikt worden door de industrie, als alternatief voor aardas.” Uiteindelijk moet aardgas een volwaardig alternatief zijn voor huishoudens.

Stadsdistributie

Waar waterstof uitblinkt is voor zero-emissie-vervoer waar batterij-aangedreven voertuigen niet volstaan, zoals voor langere afstanden. Ruud Bouwman, senior technologiespecialist van busbedrijf VDL: “We hebben al een range-extender die werkt op waterstof. Het is een soort aanhanger achter een bus, waar een aggregaat in zit, en een waterstoftank. Deze constructie kan de accu’s van de bus opladen, zodat de actieradius van de bus significant toeneemt zonder schadelijke stoffen uit te stoten.”

Infrastructuur

Een van de valkuilen voor waterstof is het ontbreken van infrastructuur. Hier worden al stappen in gezet. Niet alleen bouwt Gasunie een aantal gasleidingen om tot waterstofleiding, ook draait Shell proeven in Zeeland, in samenwerking met Tata Steel, om de waterstofinfrastructuur een zet in de goede richting te zetten. Ook in de haven van Rotterdam zijn proeven gestart om waterstof in te zetten als brandstof. Daarmee loopt Nederland op dit gebied nog voorop.