Luister naar

De toekomst die waterstof heet. Maar is het wel zo'n wondermiddel?

Nieuws
Waterstof lijkt een wondermiddel. Het veelbelovende gas dat bij verbranding enkel schoon water uitstoot, moet de overstap naar duurzame energie in Nederland gaan redden. Maar is dat niet al te rooskleurig? Over waterstof doen hardnekkige misverstanden de ronde.
Michiel Kerpel rd
maandag 30 september 2019 om 03:00
De toekomst die waterstof heet. Maar is het wel zo'n wondermiddel?
De toekomst die waterstof heet. Maar is het wel zo'n wondermiddel? istock en tno

Delft

Eerst maar eens een misverstand uit de weg ruimen. Waterstof is géén energiebron. Het gas komt niet in de vrije natuur voor. Zodoende kan het dus ook niet als bron aangeboord worden in de bodem, zoals bij aardolie, aardgas en steenkolen het geval is. In plaats daarvan moet het in een fabriek gemaakt worden. Een proces dat juist energie vergt.

Waterstof valt dan ook het best te vergelijken met elektriciteit. Het is een energiedrager. Bij het maken van dit goedje wordt er energie opgeslagen die op een later moment weer gebruikt kan worden.

Wie denkt dat het maken van waterstof vooral toekomstmuziek is: niets is minder waar. Per jaar gaat er alleen in Nederland al meer dan 1 miljoen ton waterstof door, vertelt Lennart van der Burg, business developer waterstof bij ECN (onderdeel van TNO in Delft). Waterstof wordt door de olie-industrie gebruikt om producten als benzine te ontzwavelen. En kunstmestfabrikanten gebruiken het als grondstof voor het maken van ammoniak (zie ook graphic). ‘Om die 1 miljoen ton waterstof te produceren, is 3 à 4 miljard kuub aardgas nodig. Alleen al tien procent van het totale aardgasgebruik in Nederland komt voor rekening van de waterstofproductie.’

emissieloos

Het gebruik van aardgas ontkracht al direct een tweede misverstand over waterstof. De stof is niet per definitie duurzaam. ‘Het gebruik is emissieloos, maar de productie niet. Daar komt nu nog aardgas aan te pas en in het buitenland zelfs steenkool. Het rijden op grijze waterstof is dus zeker niet duurzaam te noemen, door CO2-emissies bij de productie. Een voordeel is wel: geen schadelijke, lokale emissies.’ Dé uitdaging voor de toekomst is het produceren van waterstof waar geen CO2 bij vrijkomt, ook wel groene waterstof genoemd (zie ook kader). Van der Burg, die ook programmamanager groene waterstof is bij TNO: ‘Als het om makkelijk beschikbare energie gaat, wint niets het van fossiele brandstoffen. Het is niet voor niets dat we nu zo vastzitten aan olie en gas. Energetisch hebben fossiele brandstoffen namelijk de hoogste energiedichtheid bij atmosferische druk. Het grote probleem: de CO2-uitstoot, met klimaatverandering tot gevolg. Dus hebben we met elkaar afgesproken dat we van die fossiele brandstoffen af willen.’

Afbeelding

Nederland zet vol in op duurzame waterstof. Sinds september vorig jaar heeft ons land zelfs een speciale waterstofgezant. Volgens Noé van Hulst, die deze functie bij het ministerie van Economische Zaken en Klimaat bekleedt, laat zijn aanstelling zien dat Nederland koploper wil zijn op waterstofgebied. ‘Nederland is daarvoor ook uniek gepositioneerd. Er komen ten minste drie gunstige factoren samen om voorop te lopen met waterstof. Allereerst ligt er in ons land een zeer uitgebreide gasinfrastructuur die goed herbruikbaar is voor waterstof. Daarnaast hebben we een enorm potentieel voor wind op zee, wat kansen biedt voor groene waterstof. Tot slot is er een vooruitstrevende industrie die volop waterstof gebruikt en wil decarboniseren. Een en ander komt mooi samen in clusters, zoals de Eemshaven en de Rotterdamse haven.’

Een andere reden waarom Nederland inzet op waterstof is economisch voordeel. Van Hulst: ‘Niet alleen haal je de klimaatdoelen, maar het levert ook banen en groei op. Als je op dit terrein vooroploopt, kun je kennis en kunde exporteren.’

Als stip aan de horizon voor Nederland komt in het huidige debat nog weleens de term waterstofeconomie voorbij. Zo’n economie heeft groene waterstof als belangrijkste energiedrager. Daarvoor is een omschakeling nodig, omdat tegenwoordig vrijwel alles nog draait om fossiele brandstoffen. Het begrip waterstofeconomie bezigt Van Hulst liever niet. ‘Het suggereert dat waterstof de oplossing voor alle problemen is. Daarin geloven we niet. Als er betere, kosteneffectievere alternatieven zijn, bijvoorbeeld groene elektrificatie, dan hebben die de voorkeur. Wel wordt waterstof een essentieel onderdeel van de energietransitie in sectoren die moeilijk te decarboniseren zijn: de industrie en het zware transport. Verder kan het goed gebruikt worden als seizoensopslag.’

Dat waterstof op de langere termijn een belangrijke rol gaat vervullen, onderschrijft TNO-expert Van der Burg. ‘We hebben nu eenmaal alternatieven nodig voor de fossiele brandstoffen die we massaal gebruiken. In de moeilijk te verduurzamen sectoren, waaronder ook de luchtvaart valt, zie ik weinig andere opties naast waterstof. Ik denk dat in 2050 – of misschien al eerder – veertig procent van de energie in de vorm van waterstof wordt gebruikt. Tegen die tijd importeren we waarschijnlijk op grote schaal groene waterstof per schip. Want uiteindelijk is waterstofproductie een kwestie van vraag en aanbod. En dan speelt: waar kun je het gas het goedkoopst produceren? In Afrika liggen in de toekomst volop zonnepanelen. Dan heb je gele waterstof uit de Sahara.’

Voor de overstap naar een economie die deels draait op groene waterstof zijn er nog veel hobbels te nemen. Volgens Van der Burg is er allereerst meer elektriciteit uit onder meer wind en zon nodig. Op dit moment komt zo’n zestien procent van alle opgewekte elektriciteit uit een duurzame bron. In de transitie ligt anders al snel het gevaar op de loer om waterstof te maken met behulp van grijze stroom, waarschuwt de waterstofexpert. ‘Vanuit het oogpunt van klimaat ben je dan slecht bezig. Je maakt eerst met een kolencentrale stroom en vervolgens zet je die ook nog eens met rendementsverlies om in waterstof.’

Het rendementsverlies is sowieso een kritiekpunt in de waterstofdiscussie. Elke omzetting kost immers energie. Eerst wordt er van elektriciteit waterstof gemaakt, waarbij het maximale energetisch rendement op dit moment ongeveer 65 procent is. De rest van de energie gaat verloren als restwarmte. ‘Deze hobbel is een technische. Er zijn innovaties nodig op het gebied van de elektrolysers. Onlangs opende de koning in Groningen een waterstoffabriek, een mooi project, maar het levert nog niet zo gek veel op. Die installaties moeten opschalen en zeker duizend keer zo groot worden. Elektrolysers kunnen ook efficiënter werken en er zitten nog schaarse materialen in. Oftewel: de techniek moet volwassen worden, het is nu een brugklasleerling.’

Afbeelding

Het werk van speciaal gezant Van Hulst moet bijdragen aan het oplossen van de knelpunten. ‘Het is mijn taak om met andere landen samenwerkingsverbanden op te zetten. Door internationaal samen te werken versnel je de opschaling van de waterstofproductie en gaan ook de kosten van duurzame waterstof sneller omlaag. Nu is het nog relatief duur.’

Naast de voortschrijding van de techniek is er volgens TNO’er Van der Burg nog een belangrijke sleutel naar een duurzame economie. ‘Die oplossing is even simpel als charmant: minder energie gebruiken.’ <

grijs, blauw, groen en turquoise

Grijze waterstof: net als bij grijze of groene stroom verwijst grijs waterstof naar de manier van produceren. Grijze waterstof wordt gemaakt met behulp van aardgas en is dus vervuilend. Aardgas reageert met stoom tot waterstof en het broeikasgas CO2.

Blauwe waterstof: kent een vergelijkbare productie als grijs waterstof. Alleen wordt de vrijgekomen CO2 grotendeels afgevangen en opgeslagen in bijvoorbeeld een leeg gasveld. Ook wel: ‘low carbon hydrogen’. Groene waterstof: dit waterstof is geproduceerd met duurzame energie. Meestal gebeurt dit met behulp van groene stroom en het chemische proces dat elektrolyse wordt genoemd. Bij elektrolyse wordt water gesplitst in waterstof en zuurstof. Een andere benaming: ‘renewable hydrogen’.

Turquoise waterstof: aardgas wordt over een bed gesmolten metaal geleid. Hierbij ontstaat waterstof. Verder komt er in plaats van CO2 bij dit proces vaste koolstof vrij. Dit bijproduct heeft weer andere, nuttige toepassingen. Nog in een zeer experimenteel stadium.

gebonden aan zuurstof of koolstof

Waterstof is het meest voorkomende element op aarde. Het is het eerste en daarmee lichtste element van het periodieke systeem. De chemische notatie: de letter H.

Waterstof is onder normale omstandigheden altijd gebonden aan een ander waterstofatoom (H2 dus) en is dan een gas. De meeste waterstof­atomen in de vrije natuur zijn gebonden aan andere deeltjes. Bijvoorbeeld aan zuurstof (denk aan water, H2O) of koolstof (denk aan methaan, CH4).

apart hoofdstuk in het klimaatakkoord

Aan waterstof is een apart hoofdstuk gewijd in het klimaatakkoord dat het kabinet op 28 juni 2019 presenteerde.

De regering gaat – vanwege internationale ontwikkelingen – ervan uit dat er wereldwijd een grote waterstofmarkt komt. Waterstof wordt gezien als een belangrijke pijler onder het energiesysteem van de toekomst.

Voor het waterstofprogramma is als ambitie geformuleerd om in 2030 een vermogen van 3 tot 4 GW aan elektrolysers (waterstoffabriekjes) te hebben staan.

Er worden vijf (toekomstige) rollen voor waterstof onderscheiden:

Waterstof als grondstof voor de industrie: bijvoorbeeld voor de productie van kunstmest.

Waterstof voor industriële proceswarmte: er zijn geen CO2-vrije alternatieven om de hoge temperaturen te bereiken.

Waterstof als buffer en transportmiddel: waterstof kan gebruikt worden om weerafhankelijke duurzame energie voor langere tijd op te slaan en is een medium om energie over grote afstanden te vervoeren.

Waterstof als transportbrandstof voor mobiliteit: vooral wordt er gedacht aan zwaar wegtransport, scheepvaart en personenvervoer over grote afstanden.

Waterstof voor de verwarming van woningen: als deze moeilijk op een andere manier duurzaam en aardgasvrij te verwarmen zijn.

In de waterstofstrategie valt onder duurzame waterstof niet alleen de groene variant, maar ook de blauwe. Het uiteindelijke doel is groene waterstof, maar blauwe waterstof (met opslag van CO2) kan op kortere termijn een belangrijke rol spelen.

Mail de redactie
Mail de redactie
Heeft u een tip over dit onderwerp, ziet u een spelfout of feitelijke onjuistheid? We stellen het zeer op prijs als u ons daarover een bericht stuurt.
Het is niet per se moeilijk om zonder makelaar een huis te kopen of verkopen, zegt Hans André de la Porte van de Vereniging Eigen Huis.

Zonder makelaar een huis (ver)kopen: hoe doe je dat? 'Een makelaar is geen tovenaar'

Een huis kopen of verkopen zonder makelaar scheelt kosten. Maar het vraagt ook meer van kopers en verkopers. Hoe pak je dat aan en waar moet je op letten?

Algemeen directeur en medeoprichter van Roetz Tiemen ter Hoeven in de werkplaats in Amsterdam-Noord waar de sociale onderneming op duurzame wijze fietsen een tweede leven biedt.

Roetz bouwt hippe nieuwe fietsen door onderdelen te 'oogsten' van wegroestende wrakken

Waar veel oude of kapotte fietsen een lot op de schroothoop beschoren is, krijgen deze bij Roetz een nieuw leven. Zo repareert de sociale onderneming onder andere ov-fietsen van NS, met ‘geoogste’ onderdelen uit andere rijwielen.

Tjerk 't Lam en zijn vrouw Lydia in Plus-filiaal Bieshof in Dordrecht. Aanstaande maandag krijgt de winkel een nieuwe eigenaar. Zonder koopzondag ziet de ondernemer geen perspectief op lange termijn.

Tjerk stopt met zijn supermarkt, omdat hij niet op zondag open wil. 'Alles jaagt steeds meer door'

De christelijke ondernemer Tjerk ‘t Lam uit Dordrecht ziet geen toekomst meer voor zijn supermarkt zonder open te gaan op koopzondagen. Daarom stopt hij. Principieel was dat geen lastig besluit, zegt hij, maar emotioneel wel.

Gedupeerden met protestborden demonstreren op het terrein van verzekeraar Achmea. ‘Terugkijkend had klanten niet zo veel leed toegebracht mogen worden.’

De woekerpolis was het grootste financiële schandaal ooit. Kan zoiets weer gebeuren?

Met de laatste grote schikkingen in zicht, loopt de woekerpolisaffaire na dertig jaar ten einde. Hoe kon het ‘grootste financiële schandaal uit de Nederlandse geschiedenis’ zo ontsporen? En kan het weer gebeuren?

De architecten van Bureau B+B houden zich bezig met stedenbouw en landschapsarchitectuur.

Het Nederlandse landschap vraagt veel: duurzaam, klimaatbestendig én natuurinclusief

In een land dat worstelt met ruimtegebrek en klimaatverandering zijn de uitdagingen voor landschapsarchitecten veel complexer geworden. Bureau B+B legt de lat extra hoog. 'Als het werk af is, is het nog niet af.'

Bedrijfsterrein van chipmachinefabrikant ASML in Veldhoven.

Kabinet probeert uit alle macht de chipindustrie in Nederland te houden

Het demissionaire kabinet loopt zich het vuur uit de sloffen om de Nederlandse chipindustrie comfort te bieden. ASMI, NXP en paradepaard ASML dreigen namelijk hun koffers te pakken.