Veel gestelde vragen over waterstof

23 november 2021

Tussen nu en 2050 zullen we overstappen van fossiele brandstoffen naar duurzame energiebronnen. Samen moeten we zorgen voor een duurzame, maar ook toekomstbestendige leefomgeving. Om deze doelen te behalen hebben we een mix van energiebronnen nodig. Wind, zon, biomassa en water behoren tot de bronnen waarmee je elektriciteit opwekt, bio- of groen gas kunt produceren, maar bijvoorbeeld ook waterstof.

De energietransitie is uitdagend. Het gaat om keuzes maken voor een duurzame toekomst. En hoe maak je de juiste keuzes? Het Supportteam helpt het MKB en overheden met vragen over de energietransitie. Zowel inhoudelijk als op financieel gebied en netwerk. Deze kennis delen we graag met iedereen. Daarom delen we de antwoorden over actuele thema’s waar veel vragen over worden gesteld. We starten de reeks met Waterstof.

Is het gevaarlijk om waterstof te maken of te gebruiken?

Met de juiste veiligheids- en voorzorgsmaatregelen is waterstof niet gevaarlijker of minder gevaarlijk dan andere gasvormige brandstoffen zoals aardgas of LPG. Waterstof heeft een aantal fundamentele kenmerken die van invloed zijn op de verbranding, zoals een zeer lage dichtheid, een hoge diffusiesnelheid in lucht, een hoge vlamtemperatuur en een hoge vlamsnelheid. Waterstof-luchtmengsels zijn sterk ontvlambaar en de vlam is onzichtbaar. Net als elk ander gas is het van belang om er bij productie, transport en gebruik voorzichtig mee om te gaan en dat uitsluitend aan professionele bedrijven over te laten.

Is waterstof noodzakelijk voor seizoensopslag? (voor opslag van energie uit variabele bronnen)

In de transitie naar een energiesysteem op basis van 100% duurzame bronnen kan waterstof als energieopslagmedium een waardevolle bijdrage leveren. Praktisch toepasbare opslagmethoden voor energie moeten voldoen aan veel randvoorwaarden. Ze moeten bij voorkeur grote hoeveelheden energie kunnen opslaan (capaciteit), de energie snel kunnen opnemen en afstaan (vermogen), weinig verliezen hebben (zowel bij toe- en afvoer als bij opslagduur) en economisch aantrekkelijk zijn. In principe voldoet waterstof aan veel van deze eisen.

Er zijn echter ook nadelen. Om niet teveel ruimte in te nemen wordt waterstof onder hoge druk opgeslagen, wat relatief duur is. Bij de productie van waterstof uit elektriciteit gaat veel energie verloren, evenals bij de terugconversie naar elektriciteit. Seizoensopslag heeft verder het nadeel dat de benuttingsgraad van het opslagsysteem laag is (door de seizoensoverbrugging) waardoor economische exploitatie moeilijk wordt. Diverse studies wijzen uit dat een combinatie van opslagmethoden zoals waterkracht, batterijen, perslucht, warmteopslag en ook waterstofopslag nodig is om een robuust en betaalbaar energiesysteem te realiseren.

Is er voldoende ‘groene’ waterstof beschikbaar? Wanneer dan?

Nee, voorlopig is er niet voldoende groene waterstof beschikbaar om een significante bijdrage te leveren aan de energietransitie.

Na Duitsland is Nederland de grootste producent én gebruiker van ‘grijze’ waterstof per jaar in Europa (bron: Hydrogen Europe[1]). Vrijwel alle waterstof in Nederland (1,5 miljoen ton per jaar) wordt geproduceerd uit aardgas en wordt daarom ‘grijze’ waterstof genoemd. In het productieproces reageert stoom (H₂O) onder hoge druk met aardgas (CH₄) met als resultaat waterstof (H₂) en het broeikasgas CO₂.

‘Groene’ waterstof, is waterstof die geproduceerd is met duurzame energie. Via elektrolyse wordt water (H₂O) met elektriciteit gesplitst in waterstof (H₂) en zuurstof (O₂). De kosten hiervan zijn relatief hoog. Er is heel veel energie nodig om de sterke binding tussen de elementen te breken. Gemiddeld is 55 kWh elektriciteit en 9 liter zeer zuiver water nodig om een kilogram waterstof via electrolyse te maken. De benodigde electrolysers zijn relatief duur en de kosten dalen minder hard dan vaak werd verwacht.

Duurzame elektriciteit is nu nog relatief schaars en wat gebruikt wordt voor elektrolyse kan niet worden benut voor verduurzaming van andere processen (elektrificatie). In 2020 was het aandeel hernieuwbare energie slechts 14% van het bruto-eindverbruik energie van Nederland[2]. Grote hoeveelheden groene waterstof kunnen pas beschikbaar komen als de kosten van electrolysers flink zakken en duurzame elektriciteit ruim beschikbaar is.

Opmerkelijk is dat de olieraffinagesector de grootste waterstof gebruiker (45%) is van waterstof in de EU. Waterstof is namelijk onmisbaar in het dieselraffinageproces. Daarnaast wordt een groot deel van de beschikbare waterstof in Europa (35%) benut in de chemische industrie om ammoniak te maken (NH₃). In Nederland wordt deze grondstof vervolgens hoofdzakelijk benut om kunstmest te produceren. De noodzakelijke uitfasering van deze CO₂ intensieve sectoren zal ruimte bieden om de schaarse waterstof in te zetten voor duurzame toepassingen.

Waar zie je de meeste/eerste toepassing voor waterstof en waarom?

Waterstof kan gebruikt worden voor het verduurzamen van diverse processen in de (chemische) industrie, voor transport, voor de gebouwde omgeving en als opslagmedium in de energiesector. Groene waterstof is voorlopig nog zeer beperkt beschikbaar. Het is dan logisch om waterstof in te zetten in die sectoren waar weinig of geen alternatieven voor verduurzaming voorhanden zijn. De waterstofladder[3] geeft inzicht welke toepassingen meer prioriteit hebben dan andere.

Waterstof wordt gezien als een kansrijke optie voor de verduurzaming van hoog-temperatuur industriële processen, als grondstof voor chemische procesindustrie, als bufferfunctie in de energiesector en tenslotte voor de verduurzaming van zwaar transport (varen en vliegen). Waterstof is minder kansrijk in de verduurzaming van personenmobiliteit en verwarming van huizen, waar betere alternatieven voorhanden zijn.

Welke rol kan er voor waterstof zijn in de verduurzaming van de gebouwde omgeving?

Groene waterstof is voorlopig nog zeer beperkt beschikbaar. Het is dan logisch om waterstof in te zetten in die sectoren waar weinig of geen alternatieven voor verduurzaming voorhanden zijn. De gebouwde omgeving hoort daar niet bij. Voor de verduurzaming van de gebouwde omgeving zijn goedkopere en effectievere maatregelen voorhanden.

Welke rol kan er voor waterstof zijn in de verduurzaming van mobiliteit?

Waterstof zou, met de nodige ontwikkelingen, een goede rol kunnen spelen in de verduurzaming van zwaar transport. Voor licht transport en personenmobiliteit ligt waterstof minder voor de hand omdat elektrificatie hiervoor een goed alternatief is.

De transportsector als geheel is verantwoordelijk voor bijna een kwart van de Europese uitstoot van broeikasgassen[4]. Het tempo van verduurzaming van de transportsector blijft achter, ook in vergelijking met andere sectoren[5]. Uit analyses van het International Energy Agency (IEA) blijkt dat de elektrificatie van personenvervoer een van de weinige sectoren is waar de ontwikkeling en groei op koers is om in 2050 emissievrij te zijn.

De ontwikkelingen in alle overige transportsectoren zoals vrachtvervoer, bussen, spoor, luchtvaart en scheepvaart blijven hierop achter. Dat heeft meerdere oorzaken, maar een gedeeld kenmerk is dat er voor zwaar vervoer weinig alternatieven zijn die de energiedichtheid, verkrijgbaarheid, gebruiksgemak en lage kosten van fossiele brandstoffen benaderen. Rechtstreekse toepassing van waterstof of als grondstof voor synthetische brandstoffen kunnen hiervoor een oplossing zijn.

Helpt waterstof om de CO2 uitstoot te verminderen?

Als de waterstof gemaakt is van duurzame elektriciteit (groene waterstof) dan leidt de toepassing daarvan inderdaad tot vermindering van CO₂ emissie. Diezelfde duurzame elektriciteit kan echter in veel gevallen op een andere manier worden toegepast die leidt tot nog meer vermindering van CO₂ emissies. Het is daarom wenselijk dat groene waterstof wordt ingezet voor die toepassingen waar geen andere duurzame alternatieven beschikbaar zijn.

Waarom is er zoveel positieve aandacht voor waterstof en ondervindt waterstof geen “tegenstand”, zoals wind, zon en biomassa?

Wind, zon en biomassa zijn volwassen technologieën die in het landschap zichtbaar zijn en als zodanig herkenbaar zijn. Dit geldt niet voor waterstof want de toepassingen van waterstof zijn veel minder ver ontwikkeld en uitgerold. Daarnaast is waterstofinfrastructuur minder ruimte-intensief en beeldbepalend. Overigens zijn elektriciteit uit wind en zon randvoorwaardelijk voor de productie van groene waterstof.

Startteam Energie-innovatie kan je verder helpen

Overijsselse ondernemers, overheden en andere organisaties die eigenaar of partner (willen) zijn van initiatieven die bijdragen aan het versnellen van de energietransitie: wij helpen jullie door innovaties op het gebied van duurzame opwek, opslag, besparing, distributie en management van energie van alle kanten goed te bekijken. Wij hebben hiervoor de specialisten in huis met inhoudelijke kennis van technische haalbaarheid, businesscase, financieringen en relevante netwerken. De focus ligt hierbij op innovaties voor de gebouwde omgeving, het MKB en de industrie. Maar energie-innovaties en initiatieven gericht op het reduceren van de CO₂ uitstoot in het algemeen, zijn ook van harte welkom!

Geïnteresseerd?

Het Startteam Energie-innovatie bestaat uit de deskundigen Constantijn Cox (Oost NL), Hans Scholten en Jaap de Boer (Energy Watch) en Tess Ruiterkamp (provincie Overijssel).

Heb jij een projectvoorstel of idee waarmee wij je kunnen helpen? Neem contact op met Tess Ruiterkamp via ht.ruiterkamp@overijssel.nl of 06 10740982.

Kennisartikelen