Waterstof: voorbij de hype

De productie van waterstof

Hoe wordt waterstof geproduceerd? Vandaag de dag wordt waterstof vooral aangemaakt via het stoomkraken van methaan (aardgas, CH₄), een proces waarbij CO₂ vrijkomt. Dat is de zogenaamde ‘grijze waterstof’. Die procedure wordt bijvoorbeeld in Australië toegepast en gebruikt steenkool als basis. Wanneer men bij dit proces de CO₂ opvangt en onder de grond opslaat om te voorkomen dat die in de atmosfeer terechtkomt, spreekt men van ‘blauwe waterstof’. Een andere manier om waterstof aan te maken is elektrolyse, een proces waarbij elektriciteit gebruikt wordt om water (H₂O) te splitsen in waterstof (H₂) en zuurstof (O₂). Als daarvoor hernieuwbare elektriciteit ingezet wordt, heeft men in principe een schone en emissievrije brandstof, de zogenaamde ‘groene waterstof’. De Europese Commissie wil snel de capaciteit voor groene waterstofproductie opschalen tot maar liefst 40 gigawatt in 2030. Er zijn nog andere manieren om waterstof te produceren, bijvoorbeeld door pyrolyse van methaan met behulp van gesmolten metaal, direct uit zonlicht en water in waterstofpanelen of door gebruik te maken van nucleaire energie.

Is groene waterstof echt groen?

Wanneer je hernieuwbare elektriciteit gebruikt om groene waterstof te produceren, kan die elektriciteit niet meer rechtstreeks voor andere toepassingen ingezet worden. Bijvoorbeeld: wanneer hernieuwbare elektriciteit gebruikt wordt om waterstof te maken, terwijl een gascentrale de elektriciteit levert voor de kookplaten en elektrische wagens, stijgt de netto CO₂-uitstoot zelfs. Anders gezegd: groene waterstof op basis van elektriciteit is pas echt groen als ook de elektriciteitsproductie voldoende emissievrij is. En daar zijn we nog lang niet. Een voorbeeld: vorig jaar waren er in de meeste lidstaten minder dan 100 uur met elektriciteitsprijzen onder nul (overschotten van elektriciteit dus).

Een elektrolyse-installatie is echter een grote investering en moet minstens 4000 uur per jaar draaien om rendabel te zijn. Het ideaalbeeld dat groene waterstof voornamelijk geproduceerd wordt met overschotten elektriciteit kan de komende tien jaar nog niet worden waargemaakt. De optimale volgorde is dus eerst voldoende emissievrije elektriciteit genereren die direct gebruikt wordt om energiediensten te leveren, daarna pas een massale inzet op groene waterstof vanuit groene elektriciteit. Indien dit omgedraaid wordt, lijken financiële steunmaatregelen als certificaten of subsidies voor “groene” waterstof de eerste jaren de uitstoot te verhogen.

Mogelijke toepassingen

Een tweede belangrijke nuance bij de plannen van de Commissie gaat over het gebruik van waterstof. In de waterstofstrategie wordt bijvoorbeeld zeer sterk ingezet op transport. Maar een van de problemen van waterstof voor transporttoepassingen is de efficiëntie. Als je elektriciteit omzet in waterstof, en dan weer in elektriciteit, verlies je meer dan 60% van de oorspronkelijke elektrische energie. Elektrisch rijden is meer dan dubbel zo efficiënt in vergelijking met een waterstofwagen. Personenwagens of lokale bussen op waterstof laten rijden is dus geen goed idee, aangezien dit prima elektrisch kan. Om nog maar niet te spreken van fietsen op waterstof, zoals onlangs in Nederland werd aangekondigd.

Batterijen zijn zwaar en nemen veel plaats in en zijn daarom minder geschikt voor zwaar transport. Hier is mogelijk wel een rol weggelegd voor waterstof. Maar het is ook mogelijk dat waterstof in de toekomst verder verwerkt wordt in geschiktere brandstoffen zoals synthetisch methanol, ammoniak of methaan.

Ook voor verwarming geldt het principe ‘elektriciteit als het kan, waterstof als het moet’. Verwarming met een warmtepomp is ongeveer vier keer efficiënter dan met waterstofboilers, en een goed gerenoveerd gebouw of een warmtenet kan dienen als een natuurlijke opslagbuffer.

Waar waterstof echt nodig zal zijn, is als grondstof in de industrie. Waterstof wordt niet enkel gebruikt om te verbranden, maar is een ingrediënt van meer complexere moleculen zoals methanol en methaan, hogere koolwaterstoffen en alcoholen en ammoniak. In de staalsector concurreert het met een aantal andere technologieën die gebaseerd zijn op het opvangen van CO₂. De industrie heeft vandaag al een hoge waterstofvraag, die op termijn vergroend zal moeten worden.

In Nederland werd onlangs een elektrische waterstoffiets gepresenteerd.

Meer nodig dan een hype rond waterstof

Het is absoluut een goede zaak dat Europa ambitie toont en sterk inzet op koolstofarme technologie-ontwikkeling. Maar waterstofproductie opschalen vooraleer de hernieuwbare elektriciteitsproductie hoog genoeg is, zal een averechts effect veroorzaken. Het is ook belangrijk dat we waterstof inzetten voor de toepassing waar die het meest nuttig is. Voor alle duidelijkheid: er zullen massale hoeveelheden groene waterstof nodig zijn tegen 2050. Maar hoeveel we daarvan in ons dagelijks leven gaan merken is maar de vraag. Groene waterstof zal vooral een cruciale rol spelen in de achtergrond van ons toekomstig industrieel en energiesysteem, als grondstof en beperkt rechtstreeks als leverancier van energiediensten.

Om dat mogelijk te maken, is veel meer nodig dan een hype rond waterstof. Er moet een ambitieus en doorgerekend plan komen, dat uitstippelt hoe we de verschillende technologieën op hun sterktes uitspelen om tot een klimaatneutraal 2050 te komen. Een plan dat doorgerekend is en breed gedragen wordt door industrie en beleidsmakers, en waar waterstof zeker deel van zal uitmaken.