Waterstof: van hype naar hoop

Waterstof: van hype naar hoop

Waterstof is al vaker verkocht als één van de meest beloftevolle technologieën in de transitie naar een duurzame economie. Toch blijft een grote doorbraak uit. Is een grootschalige introductie van waterstof in onze economie realistisch? Wat zijn de voordelen en nadelen van waterstof? Een korte introductie.

Ten eerste is het belangrijk om te weten dat waterstof een energiedrager is en dus geen energiebron (zoals bv. steenkool). Er is waterstof in overvloed op de wereld, het komt echter steeds voor in combinatie met andere elementen zoals bijvoorbeeld in water. Daarom moet het via een speciaal proces afgesplitst worden. Naargelang welk proces hiervoor gebruikt wordt, onderscheidt de World Energy Council (WEC) 3 verschillende soorten: groene, blauwe en grijze waterstof. Groene waterstof wordt geproduceerd door een proces genaamd elektrolyse: hierbij wordt water gesplitst in waterstof en zuurstof, door gebruik te maken van hernieuwbaar geproduceerde elektriciteit. Het ontleent zijn naam aan het feit dat er geen koolstof uitstoot is. Blauwe en grijze waterstof worden via hetzelfde proces geproduceerd door het hervormen (‘reforming’) van stoom, maar deze stoom wordt opgewekt met fossiele brandstoffen (bv. gas of olie). Dit process stoot daarom ook CO2 uit, bij grijze waterstof wordt deze losgelaten in de atmosfeer en bij blauwe waterstof wordt 80% tot 90% van de CO2 gecapteerd en opgeslagen.

Na productie kan waterstof als brandstof gebruikt worden, in een verbrandingsmotor of om elektriciteit te maken. Een belangrijk aspect van waterstof is dat er bij gebruik, ongeacht de productiemethode, geen koolstofuitstoot vrijkomt.

Waterstof kent verschillende interessante toepassingen. Ten eerste kan het gebruikt worden als opslag voor elektriciteit. Batterijen zijn momenteel namelijk enkel geschikt voor korte termijn opslag, daar waar waterstof zowel gebruikt kan worden voor korte als lange termijn en voor een grote hoeveelheid energie. Bij een surplus aan elektriciteit, bijvoorbeeld op een zonnige en winderige dag wanneer windmolens en zonnepanelen meer elektriciteit produceren dan nodig, kan deze elektriciteit gebruikt worden om waterstof te produceren. Vervolgens kan bij een tekort aan elektriciteitsproductie de waterstof terug omgezet worden in elektriciteit. Ten tweede heeft waterstof de juiste karakteristieken om de transportsector koolstofarmer te maken. Door hun grotere efficiëntie en betere infrastructuur zullen batterij-elektrische voertuigen waarschijnlijk aantrekkelijker blijven dan waterstof voertuigen voor individuele mobiliteit (bv. auto’s). Voor lange-afstand transport, waar het bereik van schepen en vliegtuigen een belangrijke rol speelt, is waterstof echter meer geschikt door zijn hogere energie densiteit ten opzichte van elektrische batterijen. Daarnaast kan waterstof een tweedelige rol spelen in het verlagen van de koolstofintensiteit binnen industriële processen: enerzijds door de huidige toevoer van waterstof die nodig is voor specifieke processen op een groenere manier te produceren (e.g. groene waterstof ipv grijze waterstof) en anderzijds door processen die hoogwaardige warmte nodig hebben, en dus moeilijk te elektrificeren zijn, aan te voeren met waterstof. Ten slotte kan waterstof, of een mix van waterstof en gas, gebruikt worden in het reeds aanwezige gas netwerk om op die manier kost-efficiënt de verwarmingssector minder koolstof intensief maken.

Ondanks het potentieel en alle voordelen van waterstof zijn er nog steeds enkele uitdagingen die grootschalige gebruik voorkomen. Ten eerste is het nog steeds minder kostenefficiënt om waterstof te produceren op een groene manier dan met fossiele brandstoffen, waardoor het bulk van het wereldwijd waterstofgebruik grijs is. Daarnaast is de infrastructuur voor waterstof nog steeds ondermaats (e.g. als er geen tankstations zijn waar men waterstof kan tanken zullen er ook minder waterstof voertuigen verkocht worden). Ten slotte is het nuttig om te vermelden dat waterstof in het verleden vaak gekoppeld is geweest aan grote beloftes en het al meerdere keren is verkocht als ‘just around the corner’. Toch blijft een grootschalige adoptie voorlopig uit.

César Smet, namens YERA vzw


Bronnen:

https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/hydrogen-the-next-wave-for-electric-vehicles

https://www.bcg.com/en-be/publications/2019/real-promise-of-hydrogen.aspx

http://www.wereldenergieraad.nl/wp-content/uploads/2019/02/190207-WEC-brochure-2019-A4.pdf

https://www.iea.org/publications/reports/thefutureofhydrogen

https://www.linkedin.com/pulse/hydrogen-time-its-hope-hype-scott-nyquist