Aantrekkelijk alternatief? Groene waterstof krijgt zetje van de industrie

Waterstof gaat een grote rol spelen in de energietransitie, daar zijn experts het over eens. Energie uit waterstof is een goed alternatief voor energie uit fossiele brandstoffen als kolen of gas. Maar op een andere manier dan vaak gedacht. Proefprojecten met waterstof op het gebied van vervoer en huishoudens kunnen rekenen op veel media-aandacht. Neem de 271 auto’s op waterstof die inmiddels in Nederland rondrijden. Of de proefprojecten in woonwijken: eind dit jaar gaan de bewoners in een wijk in het Groningse Wagenborgen hun huis met waterstof verwarmen. Waterstof die wordt opgewekt door windturbines bij een boerenbedrijf een paar kilometer verderop.

Toch liggen de grootste kansen voor waterstof in het gebruik door de industrie. Daar komen de bijzondere eigenschappen van deze energiebron − die eigenlijk geen energiebron is – optimaal tot hun recht. Het krachtige waterstof is een ideale brandstof voor de energie-intensieve processen in bijvoorbeeld de staalsector en (petro)chemie. Deze zijn goed voor 31 procent van de uitstoot van broeikasgassen (CO2) in Nederland. Het vervangen daarvan door groene waterstof waarbij geen CO2 vrijkomt – zie kader − geeft de energietransitie een enorme boost. En dat is nodig, want in 2030 moet de uitstoot van de industrie gehalveerd zijn. De Nederlandse industrie moet in 2050 klimaatneutraal zijn.

Temperaturen van 850° Celsius

De industrie maakt optimaal gebruik van de bijzondere kenmerken van waterstof. Zo is waterstof geen energiebron, maar een energiedrager. Groene waterstof wordt geproduceerd door duurzaam opgewekte energie uit wind en zonne-energie samen met water door een elektrolyser te leiden. Deze splitst het mengsel met behulp van elektriciteit in waterstof (H2) en zuurstof (O2). Een compressor perst het gas samen waardoor het geschikt is voor vervoer naar de eindgebruiker. Bijvoorbeeld via een pijplijn of in een tankwagen. Waterstof lijkt daarbij nog het meest op een batterij. Een heel sterke: het kan per kilogram meer energie bevatten dan welke andere stof dan ook. Door deze grote energiecapaciteit is waterstof bij uitstek geschikt voor energie-intensieve industriële processen die nu nog draaien op bijvoorbeeld aardgas of nafta. In de petrochemische industrie en bij de productie van kunstmest zijn productieprocessen op reactiebasis gebruikelijk die temperaturen tot wel 850°C vereisen.

Groot voordeel voor industriële processen is dat de in waterstof opgeslagen duurzame energie continu beschikbaar is. Een vat met waterstofgas of een ondergrondse gasleiding past prima op een fabrieksterrein. Zo wordt de onvoorspelbaarheid van duurzame energie direct uit zonne- en windenergie ondervangen. Groene waterstof is daarmee een belangrijke schakel in de energietransitie.

Waterstofprojecten in Zeeland en Groningen

Veel industriële bedrijven hebben bovendien al ervaring met waterstof. Het gas wordt gebruikt als grondstof voor kunstmest en bij de zuivering van aardolieproducten. Het is dan ook niet toevallig dat een groot waterstofproject van start gaat in Zeeland. De Deense offshore windparkontwikkelaar Ørsted werkt samen met kunstmestproducent Yara in het Zeeuwse Sluiskil aan de productie van ‘groene’ ammoniak uit waterstof, een grondstof voor kunstmest. De benodigde energie wordt in een windmolenpark in de Noordzee opgewekt. Volgens de twee bedrijven levert het project een CO2-besparing van 100.000 ton op, wat overeenkomt met de uitstoot van 50.000 auto’s. Shell Nederland werkt in een consortium met onder andere het Duitse nutsbedrijf RWE, Noorse staatsoliebedrijf Equinor, Groningen Seaports en Gasunie aan het groene waterstofproject NortH2. Door de combinatie van een windmolenpark op zee met elektrolyse in de Groningse Eemshaven moet in 2030 een elektriciteitsproductie worden bereikt die net zo sterk is als vier kerncentrales of zes kolencentrales.

Ook met de veiligheid rond waterstof heeft de industrie ervaring. Waterstof is een bijzonder gas; de vlam is bij verbranding onzichtbaar, bovendien is het net als aardgas reukloos. Waterstof is erg licht waardoor het bij lekken omhoog stijgt en zich in ruimtes kan ophopen. Constante controle bij leidingen en afsluiters is belangrijk.

Inefficiënt en prijzig

Er is dus veel aandacht voor het gebruik van waterstof in de industrie. Zeker omdat grote bedrijven – anders dan huishoudens en automobilisten – weinig alternatieven hebben voor fossiele brandstoffen. In woningen is elektrificatie van verwarmen en koken nu nog veel aantrekkelijker, zeker met de duurzaam opgewekte elektriciteit uit bijvoorbeeld zonnepanelen en warmtepompen. Ook de elektrische auto wint het nog van de auto op waterstof. Al spreekt de mogelijkheid van waterstof tanken in plaats van elektriciteit laden veel autobezitters aan. Geëxperimenteerd wordt er volop, maar waterstof is voor deze toepassingen vaak nog inefficiënt en prijzig. De prijs van de duurzaam opgewekte energie om groene waterstof te maken is nog hoog. Ook zijn er nog veel tussenstappen, zoals de bevoorrading van tankstations door traditionele vrachtwagens en (gas)leidingen. Dit fijnmazige netwerk vereist veel investeringen en geeft meer risico op lekkages.

Focus op kosten

Ook in de industrie kan de prijs van groene waterstof zich nog niet meten met de fossiele alternatieven, maar dat kan snel veranderen. Hoe dichter de prijs van waterstof die van huidige fossiele brandstoffen nadert hoe aantrekkelijker het voor bedrijven is om over te stappen. Een belangrijke aanjager is daarbij de milieuwetgeving. Sinds 2005 verplicht de Europese Unie (EU) grote bedrijven tot het kopen van emissierechten voor elke ton CO2 die ze uitstoten. De vervuiler betaalt. Steeds meer bovendien, want de prijs van CO2-certificaten stijgt en vrijstellingen nemen af. Net als veel andere landen werkt de Nederlandse overheid bovendien aan nationale wetgeving die bedrijven door middel van extra heffingen dwingt met zo min mogelijk CO2-uitstoot te produceren en te investeren in verduurzaming van de productie.

De focus ligt nu op de hoge kosten voor de opwekking van duurzame energie en verbetering van de elektrolysetechnologie. Van elke eenheid energie die in het elektrolyseproces wordt gebruikt, wordt nu slechts 67 procent opgeslagen in de vorm van waterstof. Nieuwe technologieën lijken echter veelbelovend. Ook de hogere opbrengst van de windenergie zorgt voor een daling van de prijs. De benuttingsgraad van wind op zee ligt rond 50 procent van de in theorie op te wekken elektriciteit op basis van de capaciteit, terwijl dit voor zon in Spanje slechts 20 procent is. De technologische ontwikkelingen in het ontwerp van windturbines en vergroting van de wieken volgen elkaar steeds sneller op; de capaciteit van windturbines is over een jaar of tien minimaal verdubbeld.

Goede positie Nederland

Het kostenplaatje van waterstof wordt dus steeds interessanter nu de belangrijkste kostencomponenten zich de komende jaren gunstig ontwikkelen. Nederland heeft daarbij een goede positie, ons land heeft veel kennis van gas en elektrolysetechnologie en relatief veel energie-intensieve bedrijven die sterk moeten inzetten op verduurzaming. Daarnaast heeft Nederland door de nabijheid van de Noordzee veel ruimte voor uitbreiding van windenergie. Het feit dat de overheid de klimaatdoelen moet halen, zorgt er ook voor dat flink wordt geïnvesteerd. We verwachten dat groene waterstof voor 2030 op prijs kan concurreren met fossiele brandstoffen. Dat maakt het voor industriële bedrijven aantrekkelijk om voor deze alternatieve energiebron te kiezen en zo bij te dragen aan de energietransitie.