Groene Waterstof

Groene Waterstof en 10 vragen en antwoorden over waterstof.

1. Groene waterstof staat centraal bij het behalen van de klimaatbeschermingsdoelen van Parijs:

Met Waterstof is het mogelijk om Nederlands grootste uitstoter van broeikasgassen klimaatvriendelijk te herontwerpen en tegelijkertijd Nederland als technologielocatie te versterken.

Het belangrijkste toepassingsgebied is de industrie:
Groene waterstof is de enige manier om bepaalde processen in de chemische industrie klimaatvriendelijk te maken en de meest verstandige manier om kolen in de staalindustrie te vervangen.
Bovendien kan waterstof als alternatieve brandstof kachels voeden.
Groene waterstof kan ingezet worden als brandstof in het vervoer, zeker daar waar elektrificatie niet verstandig of mogelijk is.

Samen met CO2 kan het ook worden omgezet in andere klimaatvriendelijke brandstoffen die vrachtwagens, schepen en vliegtuigen aandrijven.
Groene waterstof kan dankzij brandstofcellen worden omgezet in elektriciteit en warmte.
Zo kunnen fluctuaties in het elektriciteitsnet worden opgevangen, huizen worden verwarmd en van stroom worden voorzien en kunnen voertuigen worden bestuurd.
Hoe en in hoeverre dit nodig zal zijn, is echter nog onderwerp van discussie.

2. In het algemeen is waterstof altijd een kleurloos gas.
Afhankelijk van de oorsprong heeft het echter verschillende kleuren in zijn naam.
Groene waterstof wordt geproduceerd door elektrolyse van water.
Hiervoor wordt elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen gebruikt.
Groene waterstof is dus CO2-vrij.

Grijze waterstof wordt meestal geproduceerd uit fossiel aardgas door middel van stoomreforming.
Dit levert ongeveer 10 ton CO2 per ton waterstof op.
De CO2 komt vrij in de atmosfeer.

Blauwe waterstof is grijze waterstof, maar bij de productie wordt de CO2 gedeeltelijk afgevangen en opgeslagen in de grond (CCS, Carbon Capture and Storage).

Maximaal 90 procent van de CO2 kan worden opgeslagen.
Turquoise waterstof is waterstof dat wordt geproduceerd via het thermisch kraken van methaan (methaanpyrolyse).

Er wordt vaste koolstof geproduceerd in plaats van CO2.
Het proces van methaanpyrolyse is momenteel nog in ontwikkeling.

3. Alleen groene waterstof is echt klimaatvriendelijk.
Want alleen groene waterstof kan geproduceerd worden zonder fossiele grondstoffen.
Aardgas dat wordt gebruikt voor grijze, blauwe of turquoise waterstof moet worden gewonnen.
Dit zorgt voor aanzienlijke uitstoot, aangezien er kleine hoeveelheden methaan (CH4) ontsnappen, dat ongeveer 25 keer schadelijker is voor het klimaat dan CO2.

Daarnaast treedt bij de waterstofproductie CO2-emissie op.
Bij conventionele (grijze) waterstof komt per ton waterstof zo’n tien ton CO2 vrij als afvalproduct bij de splitsing van aardgas.

In het geval van blauwe waterstof wordt deze CO2 afgevangen en meestal ondergronds opgeslagen – opslag brengt echter risico’s, hoge kosten met zich mee en wordt in Nederland  niet geaccepteerd door de samenleving.

4. Volgens de National Hydrogen Council zijn de belangrijkste toepassingsgebieden voor waterstof in de industrie de staal- en chemische industrie.
In de staalindustrie kan waterstof als reductiemiddel steenkool vervangen.

In de chemische industrie is waterstof nodig om bijvoorbeeld ruwe olie als grondstof te vervangen.
Aangenomen mag worden dat industriële conversies voor het eerst mogelijk zijn in de staalindustrie.

Het Federale Ministerie van Onderzoek onderzoekt de haalbaarheid van deze conversie in diverse projecten.
Tot slot kan waterstof industriële ovens verwarmen, bijvoorbeeld in de glas-, cement- en staalindustrie.
Het gas is ook relevant voor het gebruik van uitlaatgassen: in het BMBF-gefinancierde Carbon2Chem-project is bijvoorbeeld waterstof nodig om kunstmest, plastic en brandstofprecursoren uit uitlaatgassen te produceren.

5. Waterstof is met name relevant in gebieden waar elektrificatie op afzienbare termijn niet mogelijk is, namelijk op het gebied van lucht-, langeafstands-, zwaar vracht- en scheepsverkeer.
Met waterstof als grondstof voor synthetische brandstoffen kunnen deze verkeersgebieden klimaatvriendelijk worden ingericht.
Ook waterstof tanken behoort tot de mogelijkheden.

6. Aan het bestaande gasnet kunnen al bepaalde hoeveelheden waterstof worden toegevoegd.
De limiet is momenteel maximaal tien procent.
Mogelijk zijn echter ook hogere percentages denkbaar.
De extra waterstof kan dan worden verbrand als aardgas, waarbij de verbranding alleen waterdamp produceert.
Daarnaast kunnen brandstofcellen worden gebruikt om warmte en elektriciteit op te wekken uit waterstof.

Hoe en in welke mate waterstof moet worden ingezet in de warmtevoorziening is echter nog controversieel.
Volgens het Copernicus-project Ariadne zijn er alechnische gegevens:

7. Een ton waterstof bevat 33.330 kilowattuur energie.
Dit komt overeen met het gemiddelde jaarlijkse elektriciteitsverbruik van 11 driepersoonshuishoudens in een appartementengebouw (zonder doorstroomverwarmer).
Deze chemische energie kan echter niet 100 procent worden omgezet in bruikbare energie.
Afhankelijk van het gebruikspad gaat een deel van de energie verloren op weg naar de consument.

8. Aangenomen mag worden dat het rendement van in massa geproduceerde elektrolysers voor waterstofproductie rond de 70 procent zal liggen.

Dit betekent dat ongeveer 70 procent van de energie die wordt gebruikt voor elektrolyse ook gebonden is aan waterstof.
Dergelijke elektrolysers zijn echter nog niet op de markt verkrijgbaar.
Het waterstofloodproject H2Giga werkt eraan om de productie van elektrolysers in de eerste plaats op de lopende band te krijgen.

9. De exacte kosten zijn op dit moment niet te overzien.
Wat wel zeker is, is dat groene waterstof goedkoper wordt naarmate duurzame elektriciteit goedkoper kan worden geproduceerd en hoe verder de ontwikkeling van waterelektrolyse vordert.
De eerste resultaten van de Waterstof Potentieel Atlas laten zien dat groene waterstof al in grote delen van West-Afrika kan worden geproduceerd voor nog geen 2,50 euro per kilo.
Daarnaast zijn er echter de kosten voor het transport en de terbeschikkingstelling van de waterstof.

10. Groene waterstof kan het meest verstandig worden geproduceerd als er voldoende hernieuwbare energie beschikbaar is om waterelektrolyse te laten werken.

Om deze reden vertrouwt het federale ministerie van Onderzoek op strategische partnerschappen met Zuid- en West-Afrika en Australië.
De omstandigheden daar zijn uitstekend om op ongebruikte grond elektriciteit op te wekken uit wind en zon.