Wordt groene waterstof de gamechanger?

Politici etaleren een groot geloof in de toekomst van groene waterstof, maar het bedrijfsleven vindt het onrealistisch. De wetenschap houdt een slag om de arm.

‘Het is het lichtste, kleinste en verreweg meestvoorkomende element in het universum. Het maakt zo’n vier vijfde van alle materie uit en staat op nummer 1 in ons periodiek systeem (van chemische elementen, nvdr). Maar bovenal biedt het ongekende mogelijkheden als duurzame energiedrager. Te mooi om waar te zijn? Toch niet.’

Aan het woord is toenmalig Vlaams minister van Innovatie Hilde Crevits (CD&V) in een opiniestuk over waterstof op de website van Knack op 27 november 2020. De minister had aangekondigd dat ze 125 miljoen euro vrijmaakte voor onderzoek naar het gebruik van waterstof voor onze energievoorziening: ‘We moeten alle middelen in de strijd gooien om de waterstoftransitie zo snel mogelijk waar te maken.’

Waterstof kan vrij gemakkelijk gemaakt worden door het elektrisch splitsen van water in waterstof en zuurstof – het proces heet ‘elektrolyse’. Net als olie en gas kan waterstof fungeren als energiedrager, die lang bewaard en over grote afstanden verplaatst kan worden.

Het heeft per gewichtseenheid wel drie keer meer energie dan benzine en eindeloos veel meer dan zelfs de beste batterij. Bij verbranding (in essentie het opnieuw verbinden met zuurstof) heeft het uitsluitend water als restproduct. Het lijkt dus perfect als groene brandstof.

Jules Verne

De eerste die het potentieel van waterstof zag, was de visionaire Franse schrijver Jules Verne, die in 1875 in zijn boek L’île mysterieuse (Het geheimzinnige eiland) beschreef hoe uit water gewonnen waterstof steenkool als brandstof zou kunnen vervangen. Het zou ‘een onuitputtelijke bron van licht en warmte’ vormen.

De al even visionaire allround Britse bioloog J.B.S. Haldane presenteerde in 1923 een project dat draaide rond een netwerk van windmolens die elektriciteit zouden produceren om water te splitsen in waterstof en zuurstof. Hij was wellicht de eerste die het principe van groene waterstof op papier zette: waterstof die gewonnen wordt door middel van groene stroom, afkomstig van zon of wind. Als het de bedoeling is om waterstofenergie te gebruiken in de strijd tegen de klimaatopwarming, is het cruciaal dat er geen fossiele brandstoffen aan te pas komen.

Helaas is het leeuwendeel van de productie vandaag ‘grijze’ waterstof, die gewonnen wordt uit fossiele brandstoffen. De klimaatwinst die daarmee geboekt kan worden, is marginaal. Maar groene waterstof is, naargelang de bron, twee tot vier keer duurder dan grijze, ondanks het feit dat zonne- en windenergie veel goedkoper zijn geworden.

Er rezen ook twijfels over de vraag of er wel voldoende groene stroom gegenereerd kan worden om op grote schaal groene waterstof te produceren. Het productieproces is notoir inefficiënt: amper 30 procent van de voor de splitsing van water gebruikte elektriciteit komt in waterstof terecht. Er wordt druk gesleuteld aan technologische innovaties om het elektrolyseproces efficiënter te maken, maar sommige wetenschappers vrezen dat de rendabiliteit van de productie zich nooit zal vertalen in een kostprijs die vergelijkbaar is met die van grijze waterstof. Tenzij je de milieukosten mee in rekening zou brengen, of grijze waterstof zwaarder zou belasten.

Tasmanië en Namibië

Uiteraard kunnen we groene waterstof importeren uit regio’s waar veel meer groene stroom is dan bij ons. De Vlaamse Regering sloot de afgelopen jaren ‘samenwerkingsakkoorden’ met Tasmanië, Namibië, Chili en Oman over de import van groene waterstof via de Vlaamse havens. Veel verder kun je het niet gaan zoeken.

Een heet hangijzer zijn echter de transportkosten voor groene waterstof. Het kan als gas door pijpleidingen gepompt worden, maar voor transport per schip zou het vloeibaar gemaakt moeten worden. Dat kan alleen bij temperaturen lager dan min 253 °C. Dat maakt het proces economisch fragiel. Bovendien is er voor de opslag van waterstof meer volume nodig dan voor andere energiedragers.

Industriëlen promoten graag een tussenweg: blauwe waterstof, die goedkoper is dan groene. Het is waterstof gewonnen uit aardgas, een fossiele brandstof dus. De CO₂ die bij de productie vrijkomt zou men kunnen opvangen om te vermijden dat het de opwarming van de aarde versterkt. Het broeikasgas kan dan eventueel naar lege gasvelden in de zee getransporteerd worden om er opgeslagen te worden.

Milieubewegingen staan sceptisch tegenover het concept, omdat het de doodsreutel van de fossielebrandstofindustrie kan verlengen. Er zal bovendien altijd 10 tot 15 procent van het betrokken CO₂ in de atmosfeer blijven terechtkomen. Het is overigens nog altijd niet duidelijk of het concept van CO₂-afvang en -opslag (CCS in het jargon, voor carbon capture and storage) ooit efficiënt genoeg zal zijn om een wezenlijk verschil in het CO₂-gehalte van de atmosfeer te maken. Zolang wij er niet in slagen de uitstoot van broeikasgassen terug te dringen, zal CO₂-afvang en -opslag vooral gerommel in de marge zijn. Het valt af te wachten of het op kleinere schaal, zoals bij de productie van blauwe waterstof, wel een (al dan niet tijdelijke) wissel op de toekomst kan zijn.

Maanlanders

Waterstof als brandstof is al enkele keren succesvol gebleken. De maanlanders van het Amerikaanse Apollo-ruimtevaartprogramma draaiden erop. Tijdens de oliecrisis van de jaren 1970 werd waterstof een eerste keer een hype. Hetzelfde gebeurde in 2003, toen de wereld zich echt bewust begon te worden van de mogelijk dramatische gevolgen van de klimaatopwarming, die veroorzaakt wordt door fossiele brandstoffen.

Maar telkens stierf de hype een stille dood. De droom van waterstofwagens en andere concrete toepassingen verdampte. Het recente faillissement van de Vlaamse busbouwer Van Hool viel deels te verklaren door de fout gebleken keuze om meer te investeren in waterstofbussen dan in elektrische bussen. In de wagenmarkt heeft elektriciteit waterstof verdrongen als energievoorziener van de nabije toekomst.

Desondanks is het nu weer menens met waterstof als energieoplossing. De grote wereldspelers – China, Europa, de Verenigde Staten – pompen vele miljarden aan overheidsgeld in onderzoek naar waterstof. De inspanningen van politici vallen op, want doorgaans zijn ze minder enthousiast als het gaat over maatregelen in de strijd tegen klimaatopwarming. Inzetten op technologische ontwikkelingen past natuurlijk in hun praatje. Ze schermen veel liever met ‘technologisch vooruitgangsoptimisme’ dan regels in te voeren om het gedrag van hun kiezers bij te sturen door ze aan te manen om, bijvoorbeeld, minder snel te rijden of minder vlees te eten.

Als je de recente waterstofinitiatieven bekijkt, valt het op dat nogal wat grote industriële spelers, zoals de energiereuzen TotalEnergies en Shell, erop intekenen, zeker in hun communicatie. Bij ons is staalproducent ArcelorMittal uit de Gentse haven een actieve promotor, net als Port of Antwerp Bruges (zeg maar de havens van Antwerpen en Zeebrugge).

De energietak van de investeringsmaatschappij boven de Colruytgroep (Virya Energy) zal samen met twee partners, waaronder het groene investeringsvehikel Hyoffgreen van de Vlaamse gemeenten, 80 miljoen euro pompen in de bouw van Hyoffwind, een groenewaterstoffabriek in Zeebrugge. De waterstof die ze zal produceren zou vooral lokaal gebruikt worden, zodat ze niet hoeft te worden getransporteerd. Dat is een besparing op de kosten.

Belangrijk zijn de details van wat de fabriek zal doen: ‘Overschotten van de windproductie op zee gebruiken om groene waterstof te produceren.’ Het sluit aan bij wat, weliswaar goed verborgen, sleutelzinnen waren in een lijvig rapport over ‘het potentieel van groene waterstof in Vlaanderen’ uit 2018, besteld door het Vlaams Energie Agentschap: ‘Elektrolyse kan overtollige elektriciteit omzetten in waterstof wanneer het aanbod groter is dan de vraag.’ Met andere woorden: alleen wanneer er uit zon en wind meer dan genoeg energie gepuurd kan worden, is groene waterstof een optie.

Staal en cement

De beschikbaarheid van groene stroom is dus de achilleshiel van groene waterstof. Nogal wat wetenschappers en onafhankelijke energie-experts pleiten er daarom voor om maximaal in te zetten op elektriciteit als rechtstreekse energieleverancier. Waterstof zou kunnen werken in sectoren die moeilijk door batterijen bediend kunnen worden, zoals de staal- en cementindustrie en de scheepvaart.

Het gedoe van de jongste weken tussen de Antwerpse havenautoriteiten, die sterk achter de ontwikkeling van de waterstoftechnologie staan, en grote industriële spelers in de haven die via de Vlaamse werkgeversorganisatie VOKA hun ongenoegen daarover ventileerden, speelt tegen de achtergrond van verschillen in verwachtingen. De bedrijven zijn bang dat ze, als ze ‘verplicht’ zouden worden om mee te stappen in de waterstoftransitie, concurrentieel vermogen zullen verliezen ten opzichte van het buitenland. Voor havens is waterstof een troef. Ze kunnen groene waterstof uit het buitenland importeren en eventueel CO₂ uit de productie van blauwe waterstof naar lege gasvelden op zee transporteren.

Sterke interesse in het waterstofverhaal komt er ook van gasnetbeheerders, zoals Fluxys bij ons en Netbeheer Nederland bij onze noorderburen. Fluxys trok zich in extremis terug uit het Hyoffwind-project van Colruyt, omdat ‘de productie van waterstof niet te rijmen valt met de rol van beheerder van het openbare waterstoftransportnet’. Waterstof produceren voor lokaal gebruik is iets anders dan waterstof importeren en rondsturen.

Netbeheer Nederland speelde een belangrijke rol in het promoten van groene waterstof als technologie van de toekomst op Europees niveau. Een van zijn betaalde lobbyisten, de nu gepensioneerde hoogleraar Ad van Wijk van de Technische Universiteit Delft, had impact op Diederik Samson, kabinetschef van Europa’s eerste ‘klimaatpaus’ Frans Timmermans, de voormalige vicevoorzitter van de Europese Commissie. Europa wil tegen 2030 42 procent van zijn energie uit groene waterstof halen. Tegen 2035 wordt er gemikt op 60 procent.

Maar zelfs de Europese Rekenkamer, die de Europese begroting in de gaten moet houden, noemde dat vorig jaar ‘onrealistisch en onhaalbaar’. De gasnetbeheerders halen alles uit de kast om hun pijpleidingen na het terugschroeven van fossiele brandstoffen toch te kunnen blijven gebruiken, bijvoorbeeld voor het transport van waterstof.

Niet uit de startblokken

Niet alleen in de Antwerpse haven staan industriëlen op de rem. Op 16 oktober 2023 ventileerden ze hun visie op een congres van de Belgische waterstofsector. Ze stelden dat ze onmogelijk kunnen realiseren wat de politiek vraagt, en dat het geen zin heeft om de lat hoog te leggen als ze niet eens uit de startblokken raken.

Dat laatste is de realiteit. Er worden opvallend veel al dan niet megalomane projecten aangekondigd, maar van de projectvoorstellen die tegen 2030 gerealiseerd moesten worden staan er volgens het Internationaal Energie Agentschap amper 7 procent in de steigers.

Ook bij ons lopen aangekondigde projecten systematisch vertraging op. Hyoffwind van Colruyt had er volgens de initiële plannen al moeten staan. De plannen van het Amerikaanse Plug Power om op de site van de oude Opelfabriek in de Antwerpse haven een grote waterstoffabriek te bouwen, ondervinden grote vertraging. Het project voor een groene waterstoffabriek in de haven van Oostende is afgevoerd.

Het waterstofverhaal is de fase van de hype dus nog niet voorbij. Dat kan de onrust over de gevolgen van de transitie voor de industrie mee verklaren.

Ten slotte is het nuttig even te wijzen op het bestaan van ‘gouden waterstof’. Dat werd vorig jaar aangekaart in een opmerkelijk verslag in Science. Tot veler verbazing blijkt er op nogal wat plekken in de wereld ondergronds zuiver waterstof aanwezig te zijn. Dat wordt continu gevormd door onder meer een reactie van water met ijzerhoudende ertsen bij hoge temperatuur en druk. Het zou de perfect hernieuwbare energiebron zijn. Men zou boormaterieel dat oorspronkelijk werd gebruikt voor het boren naar olie en gas kunnen omschakelen en er voortaan waterstof mee winnen.

De eerste startups zijn al gecreëerd. Het Spaanse Helios Aragon wil waterstof halen uit de voet van de Pyreneeën. Het bedrijf wil nog dit jaar zijn eerste waterstofput boren. Ook dat concept heeft een hoog hypegehalte. Maar het heeft op termijn misschien meer potentieel dan het gesjacher met al dan niet groene waterstof dat vandaag overheerst.

De tijd zal het uitwijzen. Ondertussen stapelt de wereld dag na dag warmterecords op.