Sinds de oorlog in Oekraïne wordt er nog meer ingezet op groene waterstof. België wil bijvoorbeeld samen met Nederland, Duitsland en Denemarken de Noordzee ombouwen tot een gigantisch windmolenpark dat 20 gigawattuur groene waterstof moet opwekken tegen 2050. Kan groene waterstof een rol spelen in de energietransitie en ons bevrijden van Russisch aardgas? Energiespecialist Thijs Van de Graaf (UGent) tempert de verwachtingen.
Wat is de grootste troef van groene waterstof?
Thijs Van de Graaf: Het is een belangrijk instrument voor long duration energy storage, de opslag van energie op lange termijn. De capaciteit om wind- en zonne-energie voor langere periodes op te slaan zullen we nodig hebben in de dunkelflaute: de winterperiode, wanneer er weinig zon en wind is, er dus weinig energie wordt opgewekt en er tegelijk een hoge energievraag is. Bij batterijen is die opslag al moeilijk voor enkele weken. Dan moet je kijken naar moleculaire opslag, zoals opslag van waterstof.
Verder is waterstof ook een gas dat omgezet kan worden in heel wat andere verbindingen: ammoniak, methanol en ethanol – wat ook energiedragers zijn – en zelfs synthetisch aardgas. Daarvoor zou je de bestaande gasinfrastructuur kunnen hergebruiken.
Groene waterstof is een belangrijk instrument om wind- en zonne-energie voor langere periodes op te slaan.
Wat is de grootste uitdaging voor groene waterstof?
Van de Graaf: Tot voor kort was dat de hoge prijs, maar door de stijgende energieprijzen is dat niet meer echt een issue. Het is vooral een kip-en-eiprobleem. Er is geen aanbod van groene waterstof omdat er geen vraag is. Maar er is ook geen vraag omdat er geen aanbod is.
Het is een ingewikkeld verhaal. Europa wil CO₂-neutraal zijn tegen 2050. Voor die decarbonisering zullen we een groot deel van onze energievraag moeten elektrificeren, denk aan transport en gebouwen. We moeten dus in een heel hoog tempo zonne- en windenergie installeren. Niet alleen de huidige energievraag, maar ook alle nieuwe segmenten moeten gedecarboniseerd worden. Om dan ook nog eens grote hoeveelheden groene waterstof te produceren in Europa, dat wordt moeilijk. Daarom kijkt Europa naar de import van waterstof, maar ook die internationale waardeketens creëren en opschalen is niet zo vanzelfsprekend.
Thijs Van de Graaf: Waterstof is een zeer licht, geur- en kleurloos gas dat bestaat uit de verbinding van twee atomen. Je vindt waterstof niet in de vrije natuur, dus moet het geproduceerd worden via elektrolyse. Daarbij wordt water (H₂O) gesplitst in waterstof en zuurstof door er elektriciteit door te laten lopen. Die atomen splitsen vraagt dus energie, en die wordt nu opgewekt door fossiele brandstoffen. Dat is enorm vervuilend. 95 procent van de geproduceerde waterstof wereldwijd is ‘grijze waterstof’. Als de elektriciteit die nodig is voor waterstofproductie van hernieuwbare energie komt, spreken we van ‘groene waterstof’. Op termijn zou groene waterstof de grijze moeten vervangen in industriële toepassingen.
Het wordt momenteel geproduceerd en gebruikt in de industrie, vooral als grondstof in de petrochemie voor olieraffinage. Verder dient waterstof als grondstof voor kunstmest. En ook methanolproductie gebeurt op basis van waterstof.
Daarnaast kijkt men de laatste tijd steeds meer naar waterstof als een energiedrager, en niet alleen als grondstof. Dan kun je er van alles mee doen: het opnieuw omzetten in elektriciteit of het verbranden om warmte of elektriciteit op te wekken. Je kunt er ook transport mee aandrijven, want batterijen zijn niet groot genoeg om bijvoorbeeld langeafstandsscheepvaart, zwaar vrachtverkeer, internationale containertrafiek of luchtverkeer te elektrificeren. Ten slotte kun je waterstof opslaan voor langere periodes en in grotere hoeveelheden dan mogelijk is met elektriciteit bij batterijen.
Kan groene waterstof overal ingezet worden als energiedrager?
Van de Graaf: Eerst en vooral moet het huidige gebruik van waterstof worden vervangen door groene waterstof, dat is een no-brainer.
Personenwagens aandrijven met waterstof is niet efficiënt. Om een waterstofauto honderd kilometer te laten rijden heb je drie keer zoveel windmolens nodig in vergelijking met een elektrische auto. Bovendien heb je verlies als je elektriciteit omzet in waterstof en opnieuw in elektriciteit. Bij batterijen is dat verlies veel minder. Voor personenwagens is de race al gelopen, daar zal waterstof elektriciteit niet meer inhalen.
In vrachtverkeer is er wel een wedloop bezig tussen batterijen en waterstof. Het wordt steeds duidelijker dat batterijen nog winsten kunnen boeken in efficiëntie en energiedichtheid. Voor korte afstanden kijken we dus naar elektriciteit, denk aan bestelwagens. Voor lange afstanden kan groene waterstof een rol spelen. Ten slotte zijn er ook nog specifieke toepassingen. Heftrucks bijvoorbeeld moeten constant werken, waardoor er geen tijd is om ze op te laden. Waterstoftanks bijvullen gebeurt heel snel, dus in die niche kan waterstof een rol spelen.
‘Voor personenwagens is de race al gelopen, waterstof haalt elektriciteit niet meer in.’
Hoe duur is groene waterstof?
Van de Graaf: Er wordt gericht op een prijs van 1,5 dollar per kilogram groene waterstof tegen 2030. Dat is erg goedkoop en zelfs goedkoper dan de grijze waterstof vandaag. Maar of dat nu nog geldt – met de huidige fossiele brandstofprijs – dat weet ik niet.
Er zijn twee belangrijke kostenfactoren. Enerzijds de kosten van groene stroom, die afhangen van de hoeveelheid wind en zon. Voor landen die een heel jaar een relatief constante productie van hernieuwbare energie hebben, is de kostprijs voor groene stroom veel lager dan hier in het noorden. Een andere belangrijke parameter is de kostprijs van elektrolysers, de apparaten die groene waterstof produceren. Die zijn nu nog heel duur. De productie van elektrolysers wordt wel behoorlijk opgeschaald. Waarschijnlijk zullen we daar dezelfde kostendaling zien als bij fotovoltaïsche zonnepanelen, die in minder dan tien jaar driemaal zo goedkoop geworden zijn. Onlangs kondigden Europese fabrikanten aan dat ze waterstoffabrieken plannen om elektrolysers te produceren, de zogenaamde giga factories met installaties met een gigawattcapaciteit aan elektrolysers – de huidige hebben een capaciteit van megawatt. Die productielijnen, die voor het grootste deel ook geautomatiseerd zijn, zullen de kostprijs enorm doen dalen.
Hoe transporteer je groene waterstof?
Van de Graaf: Groene waterstof is een zeer lokaal product in een lokale industrie: 85 procent van wat nu geproduceerd wordt, wordt verbruikt op dezelfde industriële site. Het is bijzonder moeilijk te transporteren. Waterstof is het eerste element uit de tabel van Mendeljev. Het is het lichtste en kleinste gas, waardoor het overal kan doordringen. Je hebt enorme hoeveelheden nodig om energiedichtheid te hebben.
Je kunt waterstof afkoelen en vloeibaar maken. Dat doen we nu ook bij aardgas: als je het afkoelt tot -160°C wordt het LNG of liquid natural gas, wat je kunt vervoeren via schepen. Maar waterstof moet je afkoelen tot -250°C en dat vraagt veel energie en is technisch heel uitdagend.
Een andere optie is vervoer via pijpleidingen. Je kunt nieuwe pijpleidingen aanleggen of aardgaspijpleidingen herbestemmen zodat ze waterstof kunnen vervoeren. Het Nederlandse gasbedrijf Gasunie beweert dat dat zonder problemen kan. Anderen spreken dat tegen. Omdat waterstofatomen zo klein zijn, zullen ze zich verbinden met staal en scheurtjes maken in de leidingen. Dat is ook gebeurd in onze kernreactorvaten.
Je kunt groene waterstof omzetten in ammoniak, wat vloeibaar is bij -30°C. Ammoniak heeft niet zoveel technische ondersteuning nodig als vloeibare waterstof of vloeibaar aardgas. Bovendien wordt nu al 10 procent van de productie van het gas internationaal verhandeld via tankers. Zo heb je ook een totaal andere geografie van de handelsstromen. Ammoniak kan toekomen in eender welke haven: Antwerpen, Vlissingen, Oostende, noem maar op. Daarvoor is geen gespecialiseerde terminal nodig.
Het verhaal van ‘we bouwen nu LNG-terminals om los te komen van Russisch gas en in de toekomst zullen we die gebruiken voor groene waterstof’, lijkt me niet zo vanzelfsprekend. De LNG-terminal in Zeebrugge zou bijvoorbeeld volledig opnieuw ontworpen moeten worden. De investeringskosten zijn dan even hoog als voor een nieuwe installatie, dus daar ben ik sceptisch over.
‘Groene waterstof is niet langer een verre droom, maar een nabije realiteit’, zei minister van Energie Tinne Van der Straeten (Groen) eind april. Hoe ver staat België?
Van de Graaf: Sinds vorig jaar heeft België een ambitieuze federale waterstofstrategie. Veel Belgische bedrijven hebben expertise in een of ander segment in de groene waterstofketen. Het Belgische energiebedrijf DEME is betrokken bij een groot groene waterstofproject in Oman. Het Belgische bedrijf John Cockerill produceert nu elektrolysers in samenwerking met een Chinees bedrijf. En de Belgische bussenproducent Vanhool investeert in waterstofbussen. Toch zijn we beperkt in België. We zijn een kleine regio met relatief weinig uren zon en ook ons offshore windpotentieel is eindig. We zitten nu aan een nationale windenergiecapaciteit van 2,2 gigawattuur. Dat kunnen we verdubbelen, en that’s it.
Fout opgemerkt of meer nieuws? Meld het hier