Waterstof: waar staan we? De feiten op een rijtje

Waterstof is met een enorme opmars bezig in de energietransitie. Er gebeurt dan ook veel met waterstof op allerlei gebieden. Cv-ketels, bussen en personenauto’s worden erop aangedreven, maar ook gasgestookte centrales zoals in Eemshaven worden omgebouwd tot waterstofcentrales. Hoe valt waterstof in te zetten en waarom is het zo interessant?

“Waterstof kun je net als bijvoorbeeld aardgas opslaan en distribueren”, zegt Rolf ter Bekke van Liander. “Daarmee kun je een aantal uitdagingen van de energietransitie oplossen. Bijvoorbeeld die van zonne- en windenergie en de onbalans die hiermee gepaard gaat: eenmaal opgewekt, zou deze energie meteen moeten worden gebruikt. Dit gebeurt veelal niet. De elektriciteit wordt ‘omhooggestuwd’ in het elektriciteitsnet als er geen vraag is. Op een later moment moet deze elektriciteit weer dezelfde weg terug als er wel vraag is. Gevolg is dat Liander zwaar moet investeren om deze stromen te kunnen faciliteren.

Opslag van elektriciteit in waterstof kan hierbij helpen. Ook kan omzetting van zonne- en windenergie in waterstof helpen in de warmtetransitie om wijken aardgasvrij te maken. Er zijn veel situaties in Nederland waar elektriciteit of een warmtenet geen oplossing bieden. Wellicht dat waterstof dit in de toekomst wel is. ”

Nadeel: rendementsverlies

Waterstof wordt gemaakt via elektrolyse. Dat is een proces waarbij je water onder stroom zet, zodat je zuurstof en waterstof kunt scheiden. Als je waterstof vervolgens weer in aanraking brengt met zuurstof, komt er heel veel energie vrij. Genoeg om een auto te laten rijden, een huis te verwarmen of een laptop op te laden. En dat allemaal zonder uitstoot, het enige restproduct is water.

Nadeel is echter dat je bij elektrolyse een rendement hebt van 70%. Dat betekent dat 30% van de opgewekte energie verloren gaat om er waterstof van te maken. Ter Bekke: “Het vervolgens omzetten van waterstof naar elektriciteit geeft hetzelfde energieverlies. In totaal ben je dus meer dan de helft van de opgewekte energie kwijt.”

Waarom wordt dan toch nagedacht over waterstof? Het is om een aantal redenen een goed middel voor de energietransitie:

• Nederland wil van het aardgas af en op dit moment zijn all-electric of warmtenetten de hoofdstrategieën  om dit te doen. Maar sommige huizen, bijvoorbeeld oude huizen in Amsterdam, zijn niet goed te isoleren waardoor all-electric niet werkt. Ook zijn veel wijken niet geschikt voor warmtenetten door kenmerken van de wijk of door het ontbreken van een hoog temperatuur warmtebron. Waterstof is een andere schone manier om woningen te verwarmen. Met als bijkomstig voordeel dat je in dit proces maar één keer het verlies hebt van omzetting van energie.
   
• Grote industrieën met productieprocessen die veel energie verbruiken, kunnen niet produceren op een all-electric oplossing. Zij hebben hoge temperatuur verwarming nodig. Dit kan met waterstof als alternatieve schone gasbron. Een gas is eenvoudig op te slaan en te transporteren. Dit geldt dus ook voor waterstofgas. Daarmee is het een goed middel om de steeds groter wordende congestie op het elektriciteitsnet op te vangen en tegen te gaan. De voorkeur gaat in dit geval uit naar het lokaal opslaan en gebruiken van het gas.  

Waterstofinfrastructuur

“In Nederland hebben we een enorme gasinfrastructuur die we met een beperkt aantal aanpassingen geschikt zouden kunnen maken voor waterstof”, zegt Ter Bekke. “Maar waterstof heeft wel een aantal andere eigenschappen dan aardgas die gevaarlijk kunnen zijn voor de veiligheid. Zo ontbrandt waterstof eerder dan aardgas en heeft het een onzichtbare vlam waardoor gebruikers bijvoorbeeld niet kunnen zien of ze het gas aan hebben staan. Koken op waterstof heeft dan ook niet onze voorkeur. Er is dus een aantal belangrijke redenen waarom er op dit moment zoveel wordt getest met waterstof: als we dit grootschalig willen inzetten, dan moet het wel veilig zijn.”

De Nederlandse Gasunie wil een netwerk neerleggen voor waterstof op basis van de bestaande aardgasinfrastructuur. Grote bedrijven zoals Tata Steel vormen hiervoor de eerste klanten. In Nederland zijn er tientallen pilots met waterstof als vervanging voor aardgas bezig en er zitten er nog meer in de pijplijn. Ook Liander als netwerkbeheerder doet aan allerlei onderzoeken en experimenten mee op het gebied van waterstof. Bijvoorbeeld:

1. Experimenten met en technische onderzoeken voor het geschikt maken van de bestaande gas-infrastructuur voor waterstof (en biogas). Bij The Green Village (Delft) gaat Liander bijvoorbeeld testen samen met andere netbeheerders hoe 100% waterstof zich gedraagt in een gasnet zoals het bedrijf dat nu al in Nederland heeft liggen.
    
2. Pilots met verschillende lokale waterstofprojecten. Denk aan Rozenburg, Hoogeveen, Stad aan het Haringvliet en The Green Village. Omdat Liander alleen de distributie doet, is het bedrijf bij dit soort pilots afhankelijk van partners zodat de gehele keten kan worden vormgegeven van productie via opslag en distributie naar levering. Bij een aantal projecten is Liander de regievoerder. Dit doet zij met name om op verschillende vlakken te kunnen leren.

3. Een project in een woonwijk in Lochem waar de bewoners  over willen op verwarming met waterstof. Het gaat om een kleinschalig project van ongeveer 10 tot 15 aaneengesloten woningen. Als je kiest voor waterstof in plaats van aardgas moeten alle huishoudens in de wijk meedoen om dure dubbele infrastructuur te voorkomen. Wetgeving zorgt er nu voor dat in de bestaande bouw bewoners recht hebben op aardgas. Dit zou in de toekomst anders moeten, omdat het handhaven van een infrastructuur voor waterstof én aardgas niet betaalbaar is voor de maatschappij.
    
4. Samenwerken met stakeholders aan complexiteiten rondom waterstof. Een voorbeeld hiervan is de eerder genoemde wetgeving. Wil iemand zijn aardgasaansluiting behouden? Dan is Liander nu wettelijk verplicht om daarin te voorzien. Ook al is de rest van de wijk over op waterstof. Dit probleem op het gebied van regelgeving kan deels via bijmenging in het bestaande aardgasnet worden opgelost. Momenteel is 0,5% toegestaan, maar uit testen lijkt meer veilig en haalbaar. Dit vraagt om andere regelgeving.

Resultaten

Ter Bekke: “Concrete resultaten van de huidige experimenten zijn er nog niet. Dat gaat nog wel anderhalf tot twee jaar duren. Dat betekent ook dat waterstof als energiedrager op korte termijn nog niet interessant wordt. Pas vanaf 2030; ook omdat naar verwachting aardgas dan duurder gaat worden dan waterstof. Kortom: wordt vervolgd.”