Waterstof

Introductie

Waterstof (H$_2$) wordt al heel lang genoemd als een alternatieve energiedrager. Nu het aardgasgebruik sterk zal moeten gaan afnemen, is dit een van de onderwerpen van deze tijd. Dit is een interessante ontwikkeling, zeker naast die in de richting van elektrificatie. Voor veel toepassingen is waterstof een alternatief. In tegenstelling tot de fossiele en hernieuwbare energiedragers die veelvuldig in dit vak zijn besproken, komt waterstof op aarde niet als zodanig voor. Wel is het een energiedrager en in die zin kan je het vergelijken met elektriciteit. Maar de eigenschappen van elektriciteit en waterstof, en de daaruit volgende voor- en nadelen verschillen enorm: een belangrijk voorbeeld daarvan is dat waterstof, in tegenstelling tot elektriciteit, goed kan worden opgeslagen. Waterstof heeft veel belangrijke toepassingen in de industrie, al is dat op een andere schaal dan nodig zou zijn voor verwarming of personenvervoer. En waar waterstof en elektriciteit op elkaar lijken is dat waterstof net als elektriciteit uit allerlei energiebronnen kan worden gemaakt en dat er bij gebruik lokaal geen vervuilende emissies plaatsvinden (geen CO$_2$, maar bijvoorbeeld ook geen zwavelverbindingen).

Een aantal toepassingen waar veel over wordt gesproken is:
• Waterstofauto's (de eerste zijn nu op de markt, zie Topgear 2020^w).
• Waterstof als vervanging van verwarming in de gebouwde omgeving. Mogelijk eerst door bij te mengen in het aardgasnet. Vanwege de apparatuur die geschikt moet zijn voor bepaalde calorische waarde (zie aardgas-conversie), moet worden nagedacht over welke aanpassingen nodig zijn. Ook zijn de eerste pilots in gang over wat er nodig is om de bestaande gasinfrastructuur geschikt te maken om puur waterstof door te vervoeren.
• Denk ook aan de pagina over CO$_2$, specifiek de productie van syngas, waar waterstof een van de hoofdcomponenten is.

De belangrijkste voordelen van waterstof zijn:
• Maakt opslag mogelijk
• Kan worden gemaakt van allerlei bronnen
• Geen (CO$_2$)-uitstoot bij gebruik

In 2020 werd er in de industrie grofweg 180 PJ aan waterstof geproduceerd. Dat is gelijk aan zo’n 1500 kton per jaar. Bijna 60% wordt als hoofproduct geproduceerd bij de conversie van aardgas naar chemische producten (CBS 2020^w). Ongeveer 30% is afkomstig van olie, met name in de petrochemische industrie.

Waterstof en de energietransitie

Waterstof is een onderwerp dat steeds meer wordt gezien als belangrijke technologie in de energietransitie en komt daardoor ook steeds vaker in de media. In september 2021 kondigde staalproducent Tata Steel bijvoorbeeld aan vol in te willen zetten op waterstof om zo in de toekomst haar productie te kunnen vergroenen. Momenteel werken de twee hoogovens van het bedrijf nog op kolen maar daarvan moet er één in 2030 gesloten zijn.

Waterstof en het Klimaatakkoord

In het Klimaatakkoord uit 2019 zijn diverse doelstellingen opgenomen over de inzet van waterstof in de toekomst. Zo is er als doel gesteld dat er in Nederland in 2025 meer dan 75.000 ton waterstof geproduceerd wordt uit water en dat er tegen die tijd 50 waterstoftankstations zijn in Nederland. Hier is een elektrolysecapaciteit van meer dan 500MW voor nodig. Even voor het idee: dat is genoeg om 600.000 waterstofauto’s een jaar lang te laten rijden.
Voor 2030 is er als doel gesteld dat de elektrolysecapaciteit minimaal 6 keer hoger is dan de elektrolysecapaciteit in 2019. Dit komt neer op 3 à 4 GW. Ook is de waterstofbackbone aangekondigd, waarover later meer. Er wordt dus stevig ingezet op waterstof.

Deze week

Dit college bespreken we aan de hand van de volgende pagina’s:
• De pagina waterstof-productie gaat in op de verschillende manieren van waterstofproductie.
• Op de pagina waterstof-routes worden de routes geïntroduceerd die waterstof aflegt van de winning van energiebronnen tot het gebruik.
• De pagina waterstof-transport bevat een overzicht van de diverse typen infrastructuur die nodig zijn voor waterstof, zoals leidingen, opslag en tankstations.
• Op de pagina waterstof-toepassingen wordt een overzicht gegeven van de huidige toepassingen die waterstof kent én van mogelijke toepassingen in de toekomst.
• Tot slot worden op de pagina waterstof-uitdagingen de diverse uitdagingen die waterstof kent uiteengezet.

Bronnen

CBS 2020^w, Waterstofbalans in relatie tot energiestatistiek. Laatst geraadpleegd 3/12/2021
Topgear 2020^w, Welke auto's op waterstof zijn nu te koop? Laatst geraadpleegd 3/12/2021

Laatste wijziging: 12-01-2024

Deze publicatie valt onder een Creative Commons licentie. Zie hiervoor het colofon.