We kunnen de overmaat aan groene stroom ‘bewaren’ in de vorm van waterstof.
Openingsfoto: NortH2 (Eemshaven, Groningen) wil groene waterstof gaan produceren met behulp van stroom die door een windpark op zee wordt opgewekt.
Als we waterstof verbranden, dan is water het enige restproduct. Waterstof wordt daarom al decennialang beschouwd als een zeer interessante koolstofvrije energiedrager. Alleen is het traditionele proces om waterstof te produceren – fossiele brandstoffen blootstellen aan stoom – absoluut niet koolstofvrij. Waterstof die op die manier wordt geproduceerd noemen we grijze waterstof. Als de koolstofdioxide wordt opgevangen en afgezonderd, dan hebben we het over blauwe waterstof.
Groene waterstof is anders. Die wordt geproduceerd met elektrolyse. Machines splitsen water in waterstof en zuurstof, zonder andere restproducten. In het verleden was hiervoor zoveel energie nodig, dat het weinig zin had waterstof op die manier te produceren. Dat is nu aan het veranderen. Op de stroomnetten zijn tegenwoordig aanzienlijke overschotten aan groene elektriciteit beschikbaar. In plaats van die elektriciteit op te slaan in batterijen kun je ze gebruiken voor de elektrolyse van water.
Op die manier wordt de overmaat aan stroom ‘opgeslagen’ in de vorm van waterstof. In Europa loopt dat vooralnog niet zo’n vaart, nuanceert Pieter Vingerhoets (VITO/EnergyVille). ‘In België waren er vorig jaar een honderdtal uren met elektriciteitsoverschot. Momenteel veroorzaakt ‘groene’ waterstof nog een hogere CO2-uitstoot dan grijze waterstof, door het hoge aandeel fossiele brandstoffen in de Europese elektriciteitsmix.’
Volgens Vingerhoets is het dan efficiënter om hernieuwbare elektriciteit rechtstreeks te gebruiken in plaats van er eerst waterstof mee te maken. ‘De elektriciteitsmix is wel snel aan het vergroenen. Het duurt mogelijk nog wel een decennium voor de mix zo fossielarm is dat waterstofproductie door elektrolyse minder CO2 uitstoot dan grijze waterstofproductie. Maar dan wordt groene waterstof wel écht groen.’
10 gigaton CO2 minder
Elektrolyse wordt steeds efficiënter. Bedrijven als het Amerikaanse Advanced Ionics ontwikkelden een elektrolyseertechnologie die minder dan 40 kilowattuur nodig heeft om 1 kilogram waterstof te produceren. Dat is efficiënt genoeg om groene waterstof goedkoper te maken dan de blauwe variant. Energiebedrijven beginnen deze technologie nu te integreren in projecten rond hernieuwbare energie. Zo plant een consortium van bedrijven achter het project Gigastack om het offshorewindpark Ørsteds Hornsea Two uit te rusten met 100 megawatt elektrolyseerder. Dat zou het windpark toelaten om op industriële schaal groene waterstof te genereren.
Door gas en steenkool te vervangen met moderne hernieuwbare technologieën als zonne- en windenergie kunnen we de koolstofuitstoot in de energiesector met 85 procent reduceren. In andere sectoren is het moeilijker om die omslag te maken. Onder meer de scheepvaart heeft nog dikwijls hoogenergetische brandstoffen nodig.
Groene waterstof biedt in die sectoren wel potentiële toepassingen. De Londense Energy Transitions Commission schat dat tegen 2050 groene waterstof meer dan 10 gigaton CO2-uitstoot kan vermijden. Dat zou gebeuren als de technologie ingang vindt in uitdagende sectoren als de mijnindustrie, de bouwnijverheid en de chemische sector.
Belangrijke bouwsteen
Hoewel groene waterstof nog in de kinderschoenen staat, zijn sommige landen al aan het investeren – vooral de landen die over goedkope hernieuwbare energie beschikken. Australië wil zijn overvloedige zonne- en windenergie gebruiken om waterstof te kunnen exporteren. Chili heeft plannen voor waterstofproductie in het dorre noorden van het land, waar zonne-energie overvloedig aanwezig is.
Tegen 2030 wil China 1 miljoen wagens met waterstofcellen op de weg hebben. Soortgelijke projecten lopen momenteel in Zuid-Korea, Maleisië, Noorwegen en de Verenigde Staten. De staat Californië wil tegen 2040 alle op fossiele brandstoffen rijdende bussen van de weg hebben gehaald. Vingerhoets plaatst daar een kanttekening bij. Hij wijst erop dat elektrisch rijden meer dan dubbel zo efficiënt is als rijden op waterstof. ‘Als je elektriciteit omzet in waterstof en dan weer in elektriciteit, verlies je 60 procent van de oorspronkelijke elektrische energie. Een rol voor waterstof is vooral weggelegd voor zwaar transport, waarbij zware batterijen een last zijn. Maar algemeen geldt het principe: elektrisch als het kan, waterstof als het moet.’
Groene waterstof zal volgens Vingerhoets in de eerste plaats nodig zijn als grondstof in de industrie. ‘Het is een bouwsteen bij de productie van complexe molecules als methanol, methaan en hogere koolwaterstoffen. De industrie heeft vandaag al een hoge waterstofvraag die op termijn zal moeten vergroenen.’
Recent publiceerde de Europese Commissie haar waterstofstrategie. Doel is om tegen 2050 de capaciteit van 0,1 gigawatt tot 500 gigawatt te verhogen. Het verleidt investeringsbank Goldman Sachs tot de voorspelling dat groene waterstof over dertig jaar goed zal zijn voor een markt van omgerekend 10 miljard euro.
