Waterstof is een veelzijdige en duurzame energiedrager die een cruciale rol kan spelen in de energietransitie. Als schoon alternatief voor fossiele brandstoffen kan het worden gebruikt in transport, industrie en elektriciteitsopslag. In dit artikel ontdek je hoe waterstof kan worden toegepast en wat de voordelen en nadelen zijn.
Direct naar
Waterstofopslag
Waterstofgas kan grootschalig en langdurig worden opgeslagen in uitgeputte gasvelden of zoutcavernes. Door waterstof af te koelen tot een extreem koude temperatuur (-253 °C) kun je het ook vloeibaar en compact opslaan voor bijvoorbeeld transport op lange afstanden of in waterstoftankstations. Een derde manier van waterstofopslag is door het te comprimeren voor bijvoorbeeld het rijden op waterstof het kleinschalig opslaan in een waterstofaccu.
Voordelen en uitdagingen waterstofopslag
Met waterstofopslag is seizoensoverbrugging mogelijk, omdat waterstofgas langduring kan worden bewaard zonder dat er grote energieverlezen optreedt. Met de transitie naar duurzame energiebronnen, zoals windenergie en zonne-energie is dat een belangrijke eigenschap. Daarnaast is het eenvoudig te transporteren via pijpleidingen of tanks. Naast deze belangrijke voordelen van waterstofopslag zijn er ook een aantal uitdagingen. Het grootste nadeel van waterstofopslag is het energieverlies dat optreedt bij het omzetten van elektriciteit naar waterstof om het op te slaan en andersom om het weer als elektriciteit te kunnen gebruiken. Andere manieren om energie op te slaan
De gevaren van waterstof
Waterstof is zéér brandbaar, maar niet gevaarlijker dan benzine, aardgas of elektriciteit. Als het wordt toegepast voor het verwarmen van woningen zal, net als bij aardgas er een geur worden toegevoegd, omdat de stof van oorsprong reukloos is. Ook zijn waterstofauto’s niet gevaarlijker dan bijvoorbeeld een benzine- of elektrische auto.
Elektrolyse: omzetten waterstof
Het omzetten van waterstof naar elektriciteit gebeurt door middel van elektrolyse, waarbij we (gezuiverd) water (H2O) opsplitsen in hydrogen (H) en zuurstof (O). De efficiëntie van een elektrolyse-installatie is op dit moment 70% en het kost zo’n 50 kWh aan elektriciteit om een kilogram waterstof te maken. Als de efficiëntie 100% zou zijn, dan kost het maken van een kilogram ongeveer 39 kWh. Het elektrolyseproces moet ook nog eens 2 keer uitgevoerd worden om de elektriciteit uiteindelijk bij de eindgebruiker te krijgen.
Is waterstof wel duurzaam?
Waterstof is een schone brandstof, omdat er alleen waterdamp vrijkomt tijdens het verbrandingsproces en het wordt gemaakt uit elektriciteit en water. Hoe duurzaam waterstof echt is hangt af van de energiebron die wordt gebruikt om het te maken.
Groene stroom
Als de benodigde elektriciteit afkomstig is van duurzame energiebronnen, zoals zonne-energie of windenergie, dan spreken we van groene waterstof. Door water in aanraking te laten komen elektriciteit, splits het zich op in hydrogen en zuurstof. Hierbij komen geen schadelijke broeikasgassen vrij. Bij groene waterstof is het energieverlies 30%.
Grijze stroom
Als de benodigde elektriciteit voor het maken van waterstof afkomstig is uit fossiele energiebronnen, dan spreken we van grijze waterstof. Bij het maken van elektriciteit uit fossiele energiebronnen komt immers veel CO2 vrij. Bij deze productievorm wordt aardgas gemend met water en vervolgens verhit. Deze methode noemen we SMR (Steam Methane Reforming) en in bijna alle gevallen wordt hierbij aardgas (CH4) als energiebron gebruikt. Het energetisch rendement is zo’n 80% en is er sprake van een flinke toename van de CO2-uitstoot ten opzichte het gebruik van aardgas.
Blauwe stroom
Vangen we tijdens de productie de vrijgekomen CO2 op en slaan we deze daarna op, dan spreken we van blauwe waterstof. De productie hiervan noemen we CSS (Carbon Capture & Storage). Deze vorm is dus iets duurzamer dan de grijze variant en gebruiken we in Nederland vooral voor vervoer en delen van de industrie. De productievorm heeft hetzelfde rendement als grijze waterstof, maar hierbij wordt dus 80% tot 90% van de CO2-uitstoot opgevangen.
Turquoise stroom
Een nieuwe methode is turquoise waterstofproductie. Hierbij wordt aardgas door gesmolten metaal geleid, waarbij waterstof en koolstof vrijkomt. Deze koolstof kan bijvoorbeeld gebruikt worden voor autobanden. Deze vorm van productie zit nog in de laboratoriumfase.
Waterstof gebruiken
Binnen de energietransitie wordt waterstof nog niet massaal ingezet, omdat het energieverlies ongeveer 2,5 keer zo groot is ten opzichte van andere manieren om elektriciteit te produceren. Dat is de voornaamste reden waarom we dit nog niet massaal gebruiken. Het wordt wel interessant als er veel overproductie van groene elektriciteit is. Naast energieopslag kunnen we het dan ook gebruiken voor het verwarmen van onze woningen, en ook op andere gebieden staan de ontwikkelingen van waterstof niet stil.
Waterstofnet
Onderzoek heeft uitgewezen dat het huidige aardgasnet eenvoudig omgebouwd kan worden tot een waterstofnet. Dit betekent wel dat huishoudens hun gasfornuizen en cv-ketels moeten vervangen en dat de gasmeter plaatst maakt voor een waterstofmeter. In 2021 gaf het kabinet de Gasunie opdracht om een landelijke waterstofnet aan te leggen. Ook op lokaal niveau wordt getest met het verwarmen van woningen op waterstof. In 2021 was de eerste woning op waterstof een feit, door een lokale proef op eigen terrein van TU Delft en netbeheerder Enexis opende in 2024 samen met Groninger Huis een nieuwe waterstofwijk in Wagenborgen.
Vliegen op waterstof
Ook kan waterstof op termijn een rol spelen om de luchtvaart te verduurzamen. Zo wordt in 2028 de eerste waterstofvliegtuig verwacht en kan het ook een rol spelen in het produceren synthetische kerosine. Ook deze ontwikkelingen staan echter in de kinderschoenen en zijn sterk afhankelijk van de overproductie van groene elektriciteit.
De waterstofauto
De waterstofauto is slechts beperkt beschikbaar en het lijkt erop dat deze toepassing al is ingehaald door de elektrische auto. Slechts enkele autofabrikanten hebben zich gewaagd aan de productie van een waterstofauto, zoals Hyundai. Er rijden er op dit moment zo’n 600 rond en er zijn 17 openbare tankstations in Nederland waar zij de auto kunnen voltanken. Ter vergelijking, er rijden inmiddels al bijna 700.000 volledig elektrische auto’s rond in Nederland die terecht kunnen bij 1 van de 145.000 openbare laadpalen.
