Groene waterstof, hoe duurzaam kan het worden?

Waterstof wordt vaak genoemd als het gaat over dé oplossing voor mobiliteit, verwarming en de industrie. Maar wat is het nu eigenlijk precies? Hoe duurzaam is het en hoe duurzaam kunnen we het maken?

Waterstof is het meest voorkomende element in het universum. Onder normale omstandigheden is het gasvormig en spreken we over waterstof gas (H2). Waterstof is ook het lichtste gas dat we kennen, maar onder hoge druk heeft het per kg wel een hoge energie dichtheid van 120 megajoule (MJ). Dat is bijna drie keer zo veel als aardgas (45 MJ per kg). Het onder druk brengen (comprimeren) van waterstofgas kost echter ook de nodige energie (ongeveer 10%).

Groene waterstof ook wel 'renewable hydrogen' genoemd, is waterstof die afkomstig is uit een hernieuwbare bron en die is geproduceerd met duurzame energie. De twee voornaamste bronnen voor groene waterstof zijn water (winning door middel van duurzame elektrolyse waarbij water (H2O) via groene elektriciteit wordt gesplitst in waterstof (H2) en zuurstof (O2)) en biomassa. Een andere mogelijkheid is om duurzame energie uit wind en zon direct om te zetten in waterstof. Een windturbine die direct waterstof levert zou daarin ideaal zijn.

De meeste waterstof wordt nu echter helaas nog geproduceerd met behulp van fossiele brandstoffen. Vrijwel alle waterstof die op dit moment wereldwijd wordt geproduceerd is zogeheten ‘grijze waterstof’. De productie gebeurt op dit moment via Steam Methane Reforming (SMR). Hier reageert hoge druk stoom (H2O) met aardgas (CH4) met als resultaat waterstof (H2) en het broeikasgas CO2. In Nederland wordt op deze manier ongeveer 0,8 mln. ton H2 geproduceerd waarvoor vier miljard kuub aardgas wordt gebruikt en zorgt voor een CO2-emissie van 12,5 miljoen ton.

De Israëlische startup H2Pro haalde recent 22 miljoen op voor de bouw van een nieuw soort elektrolyser. Deze kan uit water en duurzame stroom goedkope waterstof maken; volgens het bedrijf kan de techniek ervoor zorgen dat groene waterstof in 2030 een dollar per kilogram kost. Het bedrijf verwacht dat hun nieuwe fabriek dus die grote doorbraak kan faciliteren: grootschalige waterstofproductie voor veel minder geld dan het nu kost.

Hoewel bedrijven en overheden graag een grote stijging van de productie van duurzame waterstof zouden zien, blijkt de praktijk die verwachting helaas nog niet waar te kunnen maken. Groene waterstof is op dit moment nog zo’n twee tot zelfs zes keer duurder dan fossiele waterstof. Er zijn nog te weinig elektrolysers met groot vermogen op de wereld en er is te weinig duurzame stroom om ze te kunnen laten draaien. In dat opzicht is de oplossing simpel: meer elektrolysers met groot vermogen en veel meer duurzame energie opwekken!

De technische oplossing van HSPro zorgt er daarbij voor dat een van de duurdere delen in een klassieke elektrolyser, membraan, niet meer nodig is, maar het eindresultaat hetzelfde is. Ook is het proces efficiënter waarbij 95 procent van de energie uit gebruikte stroom wordt omgezet in waterstof in plaatst van 60 tot 70 procent in huidige installaties, alhoewel ook die productiviteit waarschijnlijk zal verbeteren in de toekomst.

Als groene stroom ruim voorradig is en de prijs dus daalt (bijvoorbeeld als het hard waait of er veel zon schijnt, dan wel dat er gewoon veel meer duurzame energieopwekkingsinstallaties zijn) kan dit efficiënte systeem al in 2030 groene waterstof leveren voor een dollar per kilo. Dat is vele malen goedkoper dan groene waterstof nu is (2,50 tot 6 dollar per kilo). Het is ongeveer even duur als waterstof gemaakt van fossiele brandstof.

In onze huidige energiemix wordt ongeveer 20% geleverd in de vorm van elektriciteit en 80% in de vorm van aardgas of vloeibare fossiele brandstof (benzine, diesel). Door onze klimaatdoelstellingen gaat dit de komende tijd sterk veranderen. Het aandeel elektriciteit geproduceerd door wind en zon zal sterk toenemen. Voor een aantal toepassingen zoals zwaar transport, hoge temperatuur processen in de industrie en in de luchtvaart, is er nog geen goede elektrische oplossing en blijft er behoefte aan een duurzaam gas. Hier kan waterstof een nuttige rol spelen. Daarnaast is waterstof belangrijk in de vorm van grootschalige opslag voor de momenten dat het windstil is en bewolkt.

Waterstof is dus zeker een oplossing voor toekomstige uitdagingen. Hoe realistisch en vooral rendabel de groene variant zal worden is mede sterk afhankelijk van de groei van groene stroom. Grote investeringen in duurzame energieopwekking uit onder andere wind (zie ook WindShareFund) en zon, zijn en blijven gigantisch belangrijk, niet in de laatste plaats voor de productie van groene waterstof. Met FutureEnergyFund kan de wat grotere belegger nu ook al investeren in de ontwikkeling van groene waterstof. In FutureEnergyForAll is dit zelfs al mogelijk vanaf €1.000,-. 

Bronnen:
-        TNO.nl
-        Change.inc