‘Ontwikkelingen bij waterstof gaan hard maar nog veel uitdagingen’

H2O ACTUEEL   14 MAART 2019

Kon groene waterstof tot voor kort op veel scepsis rekenen, nu wordt deze energiedrager een grote potentie toegedicht bij de energietransitie. Volgens Jos Boere, directeur van Allied Waters, gaan de ontwikkelingen hard. “Veel bedrijven in de transportsector oriënteren zich al op waterstof-elektrisch vervoer.” Maar er zijn ook nog genoeg uitdagingen.

Jos Boere zegt dat naar aanleiding van het seminar ‘Waterstof, Warmte en Water: sleutels tot het post-fossiele energietijdperk’. Dit werd eerder deze week georganiseerd door KWR Watercycle Research Institute en Allied Waters, het uit KWR voortgekomen bedrijf gericht op het internationaal vermarkten van baanbrekende innovaties. Deze organisaties houden zich inmiddels zo’n vier jaar bezig met groene waterstof, die wordt geproduceerd door splitsing van water met behulp van elektriciteit uit wind- of zonne-energie.

Jos Boere

Jos Boere

In het begin kreeg Boere veel sceptische reacties als hij het had over de mogelijkheden van waterstof. “Mensen kwamen met tegenwerpingen als: duur, gevaarlijk, te grote omschakeling.” Maar vooral na de aardbeving in Groningen in januari 2018 is de opinie in Nederland omgeslagen. “Daardoor is erg veel in gang gezet. Denk aan het streven naar Nederland aardgasvrij binnen ruim tien jaar en aan de klimaatdoelstellingen. Waterstof wordt nu gezien als een goede kandidaat voor de toekomst.”

Trekkracht vanuit markt
De energiedrager is volgens Boere in drie opzichten interessant. Waterstof kan dienen als voeding van brandstofcellen voor elektrisch vervoer. Ook is waterstof in te zetten als energiebuffer, dus voor de opslag van energie waaruit later bijvoorbeeld elektriciteit kan worden gemaakt. Verder kan waterstof zeer waarschijnlijk worden gebruikt om oude gebouwen te verwarmen, zegt Boere. “Ons goede aardgasnetwerk is hierbij een asset. Op verschillende plekken zijn pilots in de maak om te laten zien dat dit ook voor waterstof kan worden gebruikt. Daarmee krijgt het aardgasnetwerk een tweede leven.”

Het Planbureau voor de Leefomgeving schrijft in de gisteren gepubliceerde doorrekening van het ontwerp-Klimaatakkoord dat hierin een ambitieus programma voor groene waterstof wordt gepresenteerd. Het planbureau zet daarbij vraagtekens en mist bindende afspraken. Boere vindt echter het programma in het akkoord wat betreft waterstof helemaal niet zo ambitieus. “Het kan zomaar zijn dat de autonome ontwikkelingen harder gaan dan we nu denken. Ik zie trekkracht vanuit de markt komen. Zo zijn veel bedrijven in de transportsector zich al aan het oriënteren op waterstof-elektrisch vervoer. Het is echt aan het kantelen.”

 ‘Door waterstof krijgt het aardgasnetwerk een tweede leven’

Hij wijst op de bijdrage van twee sprekers bij de bijeenkomst: Richard Klatten van Future Proof Shipping en Robert Scholman van aannemersbedrijf Jos Scholman. “Het eerste bedrijf bouwt een groot binnenvaartschip om, zodat dit kan varen op groene waterstof. Het aannemersbedrijf heeft tweehonderd voertuigen en wil die geleidelijk omschakelen naar waterstoftechniek. Zij doen dat niet alleen omdat ze het een goed idee vinden, maar vooral omdat klanten erom vragen. Zo kan een bedrijf zich in de markt onderscheiden op duurzaamheid.”

Goede uitgangspositie voor Nederland
Een andere spreker was Noé van Hulst, sinds een half jaar Nationaal Waterstofgezant. Hij ging in op internationale initiatieven als de Hydrogen Council. Hierbij zijn onder andere olieconcerns en autofabrikanten aangesloten die miljarden investeren in waterstofgerelateerde producten. Van Hulst vertelde dat Nederland een goede uitgangspositie heeft om voorop te lopen op het terrein van waterstof. Dat komt onder meer door het aardgasnetwerk en de kennis bij mkb-bedrijven.

Tijdens het seminar is Ad van Wijk, duurzaam energiespecialist en deeltijdhoogleraar aan de TU Delft, benoemd tot Honorary Fellow 2018 van KWR. De waterstofpionier kreeg deze onderscheiding vanwege zijn grote verdiensten voor KWR, waarvoor hij sinds 2013 parttime werkt. Zo heeft Van Wijk het concept Power to X bedacht voor de lokale inzet en opslag van duurzame energie en (hemel)water.

Techniek nog duur
Wat moet er volgens Boere de komende jaren verbeteren bij groene waterstof? “Schaalvergroting en kostenreductie. De grootste uitdaging is om de keten sluitend te krijgen. De productietechniek is nu erg duur en ook de vraagkant moet zich nog goed ontwikkelen. Ik ben optimistisch dat de keten in beweging komt gezien de huidige ontwikkelingen.”

Boere verwacht dat in de geëlektrificeerde toekomst zowel batterijen als waterstof-brandstofcellen een grote rol zullen spelen. “Het is niet óf-óf maar én-én. In alle gevallen valt er nog veel te optimaliseren. Dat vergt inspanningen in onderzoek en innovatie. Prachtige uitdagingen toch!”

Dit artikel verscheen eerder op H2O waternetwerk

De sleutels tot het post-fossiele energietijdperk

Een duurzaam energiesysteem kan alleen gedijen met geschikte opslag van energie. Naast warmte is groene waterstof een duurzame energiedrager, die de potentie heeft om ook goedkoop te worden. Het is misschien niet de oplossing voor alle vraagstukken, er zijn al bedrijven die een voortrekkersrol nemen met toepassen van groene waterstof. Samenwerking tussen partijen is daarbij belangrijk voor het rondkrijgen van de businesscase. Dat is de conclusie van het seminar dat Allied Waters en KWR op 11 maart organiseerden in Nieuwegein.

De middag vond plaats ter gelegenheid van de benoeming van prof. dr. Ad van Wijk tot Honorary Fellow, eerder die dag. Van Wijk ontving het fellowship van prof. dr. Dragan Savić, directeur van KWR.

Kennis delen

Kennis delen over duurzame energie en met name over de potentie van waterstof als energiedrager was het doel van het seminar. Experts uit de energie- en watersector waren aanwezig bij het seminar, net als beleidsmakers bij de overheid. Ook professionals uit de financiële wereld en het bedrijfsleven maakten hun opwachting.

Directeur Dragan Savic en Jos Boere onthullen het glaasje ter ere van Honorary Fellow Ad van Wijk

DIRECTEUR DRAGAN SAVIC EN JOS BOERE ONTHULLEN HET GLAASJE TER ERE VAN HONORARY FELLOW AD VAN WIJK.

De rol van waterstof

‘Hardcore energiespecialist’ Van Wijk is al een aantal jaren verbonden aan KWR. Met zijn kennis verbindt hij energie en water. In zijn keynote deelde hij zijn visie voor de energievoorziening van de toekomst. Daarin is een grote rol weggelegd voor waterstof. Van Wijk maakte duidelijk dat die visie niet nieuw is. Jules Verne schreef in 1874 al dat water de nieuwe brandstof zou worden door er waterstof van te maken; een onuitputtelijke bron voor warmte en licht. ‘Ik heb dus alleen maar iemand nagepraat’, zei Van Wijk.

Uitdaging

Het steeds goedkoper worden van duurzame energie is een steun in de rug voor waterstof. Die energie is niet in voldoende mate aanwezig in Europa, maar wanneer we 10% van Australië vol zouden zetten met zonnepanelen, levert dat voldoende energie op voor de hele wereld. Hetzelfde geldt als we 1,5% van de Stille Oceaan zouden gebruiken voor het opwekken van windenergie. ‘De uitdaging is’, aldus Van Wijk, ‘de energie zo goedkoop mogelijk op de juiste tijd op de juiste plek te krijgen.’ Hierbij speelt waterstof een belangrijke rol. Via waterstof kun je energie transporteren, en ook opslaan tot je het nodig hebt. In Nieuwegein (Utrecht) zijn vergaande plannen voor realisatie in de maak. Van Wijk is er via KWR en Allied Waters nauw bij betrokken.

Ad van Wijk spreekt tijdens het seminar over het gedachtegoed achter W3: waterstof, warmte en water

AD VAN WIJK SPREEKT TIJDENS HET SEMINAR OVER HET GEDACHTEGOED ACHTER W3: WATERSTOF, WARMTE EN WATER.

Binnenvaartschip op waterstof

Waterstof is geen bron van energie, het is een drager. In de woorden van Van Wijk: ‘de ultieme circulaire energiedrager’. Wereldwijd is er grote belangstelling voor waterstof. Die is nog niet altijd honderd procent groen; waterstof kan ook gemaakt worden door kolen te vergassen en de CO2 ondergronds op te bergen. ‘Om de beweging op gang te brengen, tijdens een overgangsperiode, is dit nodig’, stelde Van Wijk. ‘De volgende stap is groene waterstof.’

Richard Klatten van Future Proof Shipping sloot daarbij aan met zijn keynote speech. ‘Scheepvaart is een grote vervuiler’, stelde hij. ‘De uitstoot van de scheepvaartindustrie is vergelijkbaar met de CO2-uitstoot van heel Duitsland.’ Hoog tijd om te verduurzamen, vond Future Proof Shipping, de netwerkorganisatie die emissie in de scheepvaart terug wil brengen tot nul. Research & development wees waterstof aan als alternatief van de energievoorziening op schepen.

Kennis aan elkaar knopen door partnerships

Transitie richting waterstof komt pas tot stand als marktpartijen erom vragen, aldus Klatten. ‘Wij zijn een kleine club die partnerships bouwt. We knopen alle kennis, alle wetenschap en alle mogelijke partijen aan elkaar.’ ‘Want gebruikmaken van elkaars kennis is onmisbaar om progressie te maken’, zei hij. En soms komt het gewoon aan op: doen. ‘Natuurlijk willen we groene waterstof, en de belangstelling daarvoor neemt snel toe. Maar in de overgangsfase naar waterstofgedreven scheepvaart moet je soms gebruikmaken van blauwe en soms zelfs grijze waterstof. Dit kan de markt op gang brengen in de goede richting.’

Klattens organisatie initieert zelf ook projecten om de markt te stimuleren. Zoals de aankoop van een containerschip dat omgebouwd wordt tot waterstofschip; een pilot samen met Allied Waters en KWR. ‘Onze grootste uitdaging was de groene waterstof die Allied Waters in overvloed bleek te hebben en die wij erg hard nodig hebben. Zo maken wij samen de businesscase sluitend. Dit project is een prachtig voorbeeld van ketenaanpak. We creëren een beweging die anders misschien nog jaren op zich had laten wachten. Je moet ergens beginnen, en wij doen dat nu zelf, samen met Allied Waters. Met dit ene schip reduceren wij de CO2-uitstoot met 2.000 ton per jaar.’

 Seminar Ad van Wijk 2019 03 11 072 web 780x470

Naar maatschappelijk verantwoord ondernemen

Sleutelspelers uit het veld hielden interactieve pitches tijdens het seminar. Waaronder Robert Scholman van aannemersbedrijf Scholman. Hij vertelde over de toekomstplannen van ‘een dieselverslindend bedrijf’, dat 2,5 miljoen liter brandstof verbruikt op jaarbasis, naar een bedrijf dat maatschappelijk verantwoord onderneemt. Alleen batterij-elektrisch rijden biedt dan te weinig mogelijkheden, waardoor waterstof-elektrisch rijden als alternatief in beeld kwam. Scholman wil, in samenwerking met partners, een voortrekkersrol vervullen, onder andere in de bouw van een waterstoftankstation en omschakeling van de eigen machinerie – en daarmee ook de eigen marktpositie versterken.

Bonaire duurzaam

Els van der Roest van KWR vertelde over het duurzame energiesysteem waaraan Bonaire werkt. Windturbines wekken 36% van de energie op, op het eiland. De rest is diesel. Daar wil het eiland verandering in aanbrengen, en waterstof kan daarbij een rol spelen. Zowel als het gaat om de energievoorziening aan de 20.000 inwoners, als aan de 530.000 toeristen die het eiland jaarlijks aandoen. Bonaire wil een ‘blue destination’ zijn, en Allied Waters en KWR helpen bij het verkennen van de mogelijkheden. ‘In dat deel van Nederland gaat het goed lukken met de duurzame energievoorziening’, zei Van der Roest.

Waarde van samenwerken

Lianda Sjerps van TKI Urban Energy zette warmte centraal in haar presentatie en benadrukte de waarde van samenwerken binnen (innovatie)projecten. ‘Als een project niet lukt, komt het niet door de technologie’, zei zij. ‘Het gaat erom hoe snel wij elkaars competenties kunnen ontdekken en inzetten en enthousiasme om kunnen zetten in actie.’

Deze zelfde boodschap werd ook gebracht door watergezant Henk Ovink, die aanwezig was per film. ‘Het verbinden van de werelden van water en energie is broodnodig’, zei hij. ‘Water is de hefboom voor duurzame stedelijke ontwikkeling.’ Die opgave is wereldwijd heel groot, waarbij alle slimme ideeën van professionals en onderzoekers nodig zijn om de toekomst vorm te geven.

Nederland loopt voorop

Waterstofgezant Noé van Hulst benadrukte in de afsluitende keynote dat versnelling in de waterstofsector te bereiken valt door samen op te trekken, als partners, als landen. ‘Nederland heeft veel potentie als het om waterstof gaat, en loopt voorop in dominante projecten. Toonaangevende internationale bedrijven investeren in Nederland. Maar we moeten niet alleen naar Nederland kijken, lokaal of regionaal, maar rekening houden met de mondiale context. Veel meer samenwerking is nodig. We moeten projecten in de benen helpen die opschaling en kostendaling kunnen realiseren. En eventuele barrières die er zijn vooraf al slechten in internationaal verband.’

 Samenwerking essentieel

Waterstof is een mondiaal verhaal, beaamde Honorary Fellow Ad van Wijk in zijn afsluitende woord. ‘Maar je moet daarnaast ook lokaal aan de slag. We kunnen mondiaal van alles bedenken, als het niet lokaal gedragen wordt, begin je niks. Ik ben misschien bevooroordeeld, maar waterstof gaat leven, ook bij burgers. Zij vragen om duurzame ontwikkeling. Waterstof moet daarom op de juiste manier meegenomen worden in het Klimaatakkoord. Alleen: waterstof is niet het antwoord op alles. We moeten warmte, elektriciteit en waterstof als energiedragers in samenhang bekijken – en je moet nog steeds je woning isoleren, bijvoorbeeld.’

‘In duurzame projecten’, stelde hij, ‘is samenwerking onontbeerlijk. Je kunt de businesscase niet rondkrijgen zonder samenwerking. Dat is een mooie opgave voor KWR en Allied Waters voor de komende honderd jaar.’

KWR Honorary Fellows Verstraete en Den Blanken waren aanwezig bij het seminar

KWR HONORARY FELLOWS VERSTRAETE EN DEN BLANKEN WAREN AANWEZIG BIJ HET SEMINAR

Ad van Wijk appointed KWR Honorary Fellow

Hydrogen pioneer and sustainable energy entrepreneur, Prof. Ad van Wijk, was today nominated Honorary Fellow 2018 for his great contribution to KWR. His appointment was made before the start of the KWR Hydrogen Seminar, in which Van Wijk gave the keynote speech. He was handed his fellowship award by KWR’s CEO, Prof. Dragan Savić. With his appointment, Van Wijk aims to help bridge science to practice.

Great contribution to KWR

KWR awarded Van Wijk this Honorary Fellowship in recognition of his great contribution to the institute. Van Wijk was not only the inspirer of the line of research on water and energy at KWR, but he also helped set it up.

Van Wijk is furthermore the spiritual father of the Power-to-X project, a sophisticated concept for the local use and storage of sustainable energy and (rain)water. His pioneering work led to several publications, notably Solar Power to the People, which he wrote with co-authors from KWR and Allied Waters. Van Wijk also participated in the preparatory thinking behind the Joint Research Programme-WiCE programme on the theme of Energy and Water.

Source of knowledge

Since 2015, KWR has awarded an Honorary Fellowship every year to an individual from KWR’s national and international network, who has made an outstanding contribution to the public and collective values that KWR upholds. An Honorary Fellow is appointed for life, and, together with the other Honorary Fellows, constitutes a source of knowledge, expertise and experience that can be consulted when needed.

Important awards

Van Wijk is a sustainable energy entrepreneur and part-time Professor of Future Energy Systems at TU Delft. He is also associated with KWR, where he is shaping the Energy and Water research programme. Moreover, he is ‘hydrogen ambassador’ for the Northern Netherlands, with the task of establishing a hydrogen economy in the area.

Van Wijk has received numerous important awards for entrepreneurial excellence. For instance, he was chosen ‘entrepreneur of the year’ in 2007, and was ‘topman of the year’ in 2008.

Bridging science to practice

Van Wijk is very honoured by the appointment: ‘Most of all, because my background is not in the water but in the energy sector. KWR is a research institute that has traditionally done a great deal for the water utilities. Now that new challenges are emerging, including those in the field of sustainability, it is very important that KWR extend its knowledge. My appointment certainly contributes to this extension.’

Van Wijk wants to draw on his expertise as a scientist and as a veteran entrepreneur to help KWR strengthen its bridge to practice. ‘Science and practice are not mutually exclusive. Writing reports is useful, but what we must ensure most of all is that the knowledge is actually applied.’

KWR Honorary Fellowship

Over the past few years, KWR has acquired an impressive and conspicuous position in the field of applied research into the water cycle. During this growth process, the commitment, the decisiveness and the support of certain individuals for KWR, and for the Joint Research Programme with the water utilities, have been of vital importance. These individuals include managers, supervisors or proprietors from KWR circles, but also people from the institute’s wider national and international networks. Van Wijk is KWR’s fourth Honorary Fellow, following Martien den Blanken (2015), Joan Rose (2016) and Willy Verstraete (2017).

‘Waterstof kan ons veel tijd én geld besparen’ (De Stentor)

Veel duurzame energie wordt geproduceerd op plekken waar niemand woont. De vraag is daarom: hoe krijgen we deze goedkope elektriciteit op de juiste plek en tijd bij de gebruikers?
Veel duurzame energie wordt geproduceerd op plekken waar niemand woont. De vraag is daarom: hoe krijgen we deze goedkope elektriciteit op de juiste plek en tijd bij de gebruikers? © ANP

‘Waterstof kan ons veel tijd én geld besparen’

OPINIE Duurzame energie uit wind en zon is stukken goedkoper dan de energie die in kolencentrales wordt geproduceerd. De vraag is alleen hoe we die energie op de juiste plek en tijd bij de gebruikers krijgen. Ad van Wijk weet het antwoord: de elektriciteit omzetten in waterstof.
Ad van Wijk 10-03-19, 14:30 

We moeten ons energiesysteem drastisch gaan veranderen. We moeten af van fossiele energie, kolen, olie en gas en overschakelen naar duurzame energiebronnen, zoals wind, zon en aardwarmte. Niet alleen voor het klimaat, ook voor onze economie. Immers, we gaan stoppen met het oppompen van aardgas uit Groningen, willen niet afhankelijk worden van gas uit Rusland, maar hebben wel veel energie nodig.

Waar gaan we al deze duurzame energie produceren? De laatste jaren hebben we in de wereld een spectaculaire daling van kosten van elektriciteit door zon en wind gezien. Duurzame elektriciteit uit zon en wind kunnen we nu, op plekken waar het hard waait of de zon veel schijnt, produceren voor minder dan 2 eurocent/kWh. De verwachting is dat dit binnen afzienbare tijd tot rond de 1 eurocent per kWh is gezakt. Dat is veel goedkoper dan de elektriciteit die we hier met onze moderne kolencentrales produceren. Die kost namelijk zo’n 4-5 eurocent/kWh. In Europa is zon en wind elektriciteit nog niet zo goedkoop, maar sinds kort zien we ook in Europa dat er grote zonneparken in Spanje en offshore windparken op de Noordzee zonder subsidie kunnen worden gerealiseerd.

Juiste plek

Het vervelende is echter dat we die goedkope zon en wind elektriciteit produceren op plekken waar niemand woont. De vraag wordt: hoe krijgen we deze goedkope elektriciteit op de juiste plek en tijd bij de gebruikers. Een voor de hand liggende gedachte is om dan een groot elektriciteitsnet aan te leggen, dat de elektriciteit naar ons toe brengt en deze elektriciteit vervolgens op te slaan in batterijen voor gebruik op het juiste moment.

Maar er is ook een andere mogelijkheid, namelijk het omzetten van water met elektriciteit in waterstof. Als waterstof van ver moet komen, Australië, Namibië of Argentinië bijvoorbeeld, dan maken we het vloeibaar en brengen het hiernaartoe per schip. Maar waterstof is net als aardgas ook eenvoudig over grote afstanden via een pijplijn te transporteren. De kosten van energietransport per pijplijn zijn tien tot twintig keer zo laag als per elektriciteitskabel. Dat geldt voor nieuwbouw, maar er ligt in Europa en zeker in Nederland, ook op de Noordzee, een zeer uitgebreide aardgasinfrastructuur, die we in de toekomst steeds minder voor aardgas gaan gebruiken. Dit gastransportnet is eenvoudig, snel en goedkoop om te bouwen naar een waterstofinfrastructuur.

Sneller, eenvoudiger, goedkoper

Daarnaast is grootschalige energieopslag in de vorm van waterstof veel sneller, eenvoudiger en goedkoper te realiseren in zoutkoepels, dan opslag van elektriciteit in batterijen. In een zoutkoepel kun je zo’n 230 miljoen kWh opslaan. Dat is hetzelfde als 23 miljoen thuisbatterijen met 10 kWh opslagcapaciteit. De installatie bij de zoutkoepel kost 100 miljoen, maar die batterijen kosten, zelfs als ze in de toekomst fors goedkoper worden, nog zeker zo’n 10 miljard euro.

Bij de omzetting van elektriciteit naar waterstof gaat wel energie verloren, zo’n 20 procent. En natuurlijk kost een elektrolysefabriek ook geld. Maar als we naar het gehele energiesysteem kijken, dan blijkt dat voor transport van energie over grote afstanden en grootschalige seizoensopslag we toch beter een fors deel van de elektriciteit om kunnen zetten in waterstof. Zo wordt waterstof samen met elektriciteit de energiedrager waarmee we een duurzaam energiesysteem betrouwbaar én betaalbaar kunnen krijgen.

Weggegooid

Ook kunnen we met waterstof veel sneller een duurzaam energiesysteem realiseren. We zien nu al dat in Duitsland voor ongeveer 1 miljard euro aan elektriciteit van offshore windturbines moet worden weggegooid, omdat de capaciteit van het elektriciteitsnet op land niet groot genoeg is. In Nederland hebben we recent gehoord dat al die geplande zonneparken niet op het elektriciteitsnet kunnen worden aangesloten, omdat er niet voldoende capaciteit is. Uitbreiding van het elektriciteitsnet kost veel tijd én geld, terwijl door omzetting naar waterstof de capaciteit van het gasnet meer dan voldoende is.

Als we nu waterstof in onze gaspijpleidingen hebben, kan het op eenzelfde manier worden gebruikt als aardgas. Bijvoorbeeld in de industrie, voor het produceren van warmte of als grondstof voor het maken van kunstmest of plastics, als transportbrandstof, voor het verwarmen van gebouwen en voor elektriciteitsproductie, als er niet genoeg zon en wind is.

Dit artikel verscheen eerder op De Stentor

Ad van Wijk is hoogleraar toekomstige energiesystemen aan de TU Delft en waterstofambassadeur voor Noord-Nederland.

En ineens is het helemaal hot: waterstof.

Racen? Kan ook op waterstof, maakten studenten van de TU Delft duidelijk op het circuit van Zandvoort.
Racen? Kan ook op waterstof, maakten studenten van de TU Delft duidelijk op het circuit van Zandvoort. © ANP

Waterstof: hoe een simpele molecuul in de spotlights staat

AANRADER VAN REDACTIEIneens is er veel enthousiasme over waterstof. Bussen gaan op het doodeenvoudige molecuul rijden en voor een cv-ketel op waterstof is extreem veel animo. Maar hoe veilig is dit gas? En is het de gedroomde vervanger van aardgas?

De cv-ketel op waterstof die het bedrijf Remeha uit Apeldoorn vorige week presenteerde op de Bouwbeurs in Utrecht, blijkt een regelrechte hit. Bij de stand waar de Apeldoornse kachelfabrikant een prototype toont van de cv-ketel die draait op waterstof, is het publiek niet weg te slaan. Maar ook provincies hebben waterstof in het vizier. De Gelderse volksvertegenwoordigers willen dat de stad- en streekbussen elektrisch of op waterstof gaan rijden en wel zo snel mogelijk. In Overijssel en Flevoland wordt daarover hetzelfde gedacht, ook daar willen ze dat het busvervoer zo snel mogelijk emissieloos rijdt.

Waterstof. Dit doodeenvoudige molecuul – twee aan elkaar geplakte waterstofatomen – is het meest voorkomende element in het universum. Maar hoe veilig is dit gas eigenlijk? ,,Heel veilig’’, zegt Ad van Wijk (foto). Hij is hoogleraar Toekomstige Energie Systemen, verbonden aan de TU Delft. ,,Waterstof is het lichtste element, het stijgt op met twintig meter per seconde. Stel dat er een lek is, dan zit het – voordat het met zuurstof is gemengd en waardoor het kan branden – al heel hoog in de lucht. De stof is het gebouw allang uit, vervliegt zeg maar. De vluchtigheid van waterstof verlaagt de kans op brand of een explosie aanzienlijk. In die zin is waterstof absoluut veiliger dan aardgas.’’

Bekijk hieronder een simpele weergave van hoe het werkt met waterstof:

Koolmonoxide

Maken waterstof dmv groene stroom
Maken waterstof dmv groene stroom © Anke Arts

Wat ook in het voordeel van waterstof werkt, is dat er geen koolmonoxide kan vrijkomen. ,,Een groot nadeel van aardgas is koolmonoxidevergiftiging. Dit kan ontstaan als deze stof vrijkomt. Nog steeds gaan mensen hieraan dood, van de week las ik er nog over in de krant. Een belangrijk pluspunt van waterstof is dat er geen koolmonoxide vrijkomt en er dus ook geen vergiftiging kan optreden.’’

Onzichtbaar

Zelf bakte Van Wijk vorig jaar de eerste waterstof-omelet van Nederland. Maar heb je eenmaal een cv-ketel op waterstof in je huis draaien, is koken op waterstofgas wel een dingetje. De vlam is namelijk onzichtbaar. Ad van Wijk: ,,Niet veilig, gevaarlijk zelfs. Er moet geur en kleur aan het gas toegevoegd worden. Een zwavelstofje bijvoorbeeld, dat natuurlijk niet giftig is. Het toevoegen van een geur gebeurt overigens ook bij aardgas. Maar waarom zou je nog op gas willen koken als je een cv-ketel op waterstof hebt? Beter is het om elektrisch te gaan koken als je eenmaal bent overgestapt.’’

Probleem

Uit het rapport Toekomstbestendige Gasdistributienetwerken dat in opdracht van Netbeheer Nederland blijkt dat oude poreuze metalen gasleidingen een probleem kunnen zijn voor de distributie van waterstofgas. ,,Het gaat door gietijzeren pijpleidingen die in de grond liggen en niet in je huis. Eigenlijk hadden deze leidingen allang vervangen moeten worden, ze liggen vaak in oude stadscentra. Waterstof vliegt er dwars doorheen en dan ben je het gas kwijt. Niet geschikt dus. Maar het gaat om twee procent van alle leidingen die in ons land liggen. Bijna alle pijpleidingen zijn van plastic en prima geschikt voor waterstof.’’

Pijpleidingen

Voor tanken met waterstof, moeten pompstations nieuwe waterstof-vulpunten bouwen. Waterstof tanken, lijkt op aardgas (Compressed Natural Gas (CNG), red.) tanken, zegt Van Wijk. ,,De pijpleidingen voor aardgas zijn dan ook geschikt voor het transporteren van waterstofgas.’’

Techniek en veiligheid zijn dan ook niet zo het probleem volgens de hoogleraar. Om waterstof grootschalig in te zetten, is een grote systeemomslag nodig die een ‘nationale aanpak’ vergt, zegt Van Wijk. ,,Deze transitie vergt regie en visie. Als consument alleen, maak je het verschil niet. En als regio ook niet. Dit moeten we samen doen, als rijksoverheid. Net als we destijds met het aardgas deden.’’

Dit artikel verscheen eerder op De Stentor
Auteur: Alice van Eijk 11-02-19, 08:00 Laatste update: 14:09 

Waarom waterstof?

Groene waterstof is een belangrijke sleutel voor de energietransitie. Waterstof is een energiedrager, net zoals elektriciteit, en zal naast elektriciteit een belangrijke systeemrol gaan spelen in een duurzaam energiesysteem. Duurzame elektriciteit uit zon en wind kunnen we nu op plekken waar het hard waait of waar de zon veel schijnt, produceren voor minder dan 2 Eurocent/kWh. De verwachting is dat dit binnen afzienbare tijd tot rond de 1 Eurocent per kWh is gezakt. Sinds kort zien we ook in Europa dat er grote zonneparken in Spanje en offshore windparken in de Noordzee zonder subsidie kunnen worden gerealiseerd. Maar de productie van deze goedkope duurzame elektriciteit vindt veelal plaats, ver van waar we de energie gebruiken en niet altijd op het juiste moment. Transport over grote afstanden en grootschalige opslag van energie worden dus belangrijke onderwerpen in de realisatie van een volledig duurzaam energiesysteem.

Om duurzame elektriciteit uit zon en wind door Nederland en Europa te kunnen transporteren, kunnen en moeten we uiteraard het elektriciteitstransport net uitbreiden. Maar er is daarnaast ook een andere mogelijkheid, dat is het omzetten van elektriciteit in waterstof. Waterstof is net als aardgas, eenvoudig via een pijplijn te transporteren. De kosten van energietransport per pijplijn zijn 10-20 keer zo goedkoop als per elektriciteitskabel. Dat geldt voor nieuwbouw, maar er ligt in Europa en zeker in Nederland een zeer uitgebreid aardgasinfrastructuur, die we in de toekomst steeds minder voor aardgas gaan gebruiken. Dit gastransportnet is eenvoudig, snel en goedkoop om te bouwen naar een waterstofinfrastructuur. En ook grootschalige energieopslag in de vorm van waterstof is veel sneller, eenvoudiger en goedkoper te realiseren in onder meer zoutkoepels, dan opslag van elektriciteit. In de verdere toekomst kan waterstof per schip worden geïmporteerd van de plekken in de wereld waar elektriciteit uit zon en wind heel erg goedkoop kan worden geproduceerd, zoals in woestijngebieden en de oceanen. Uiteindelijk gaat het in een volledig duurzaam energiesysteem om de energiesysteemkosten (niet de energiesysteemefficiëntie) om duurzame energie op de juiste tijd en plaats beschikbaar te krijgen.

Als we grote hoeveelheden groene waterstof uit wind en zon gaan produceren plus importeren en via de omgebouwde aardgasinfrastructuur kunnen transporteren, kunnen we waterstof op eenzelfde manier gaan gebruiken als aardgas. Voor het produceren van hoge temperatuur stoom en warmte in de industrie, als grondstof in de industrie, als transportbrandstof voor de mobiliteit, voor lage temperatuur verwarming van huizen en gebouwen en voor elektriciteitsbalancering. Natuurlijk wordt het niet alleen waterstof, maar ook elektriciteit. Zo is batterij elektrisch interessant voor lichtere voertuigen, vaartuigen die niet zo veel kilometers maken. Maar zwaardere auto’s, bussen, trucks, drones, binnenvaartschepen, etc. daar gaat waterstof een belangrijke rol spelen. Verwarmen van woningen met waterstof zullen we vooral op het platteland, in dorpen en oude binnensteden gaan zien. En natuurlijk in allerlei hybride oplossingen, zoals b.v. de hybride warmtepomp-boiler, waarbij de boiler op koude dagen de piekvraag opvangt, eerst nog gestookt op aardgas en later op waterstofgas. Elektriciteit en waterstof worden de energiedragers waarmee de transitie naar een volledig duurzaam energiesysteem, betrouwbaar én betaalbaar gerealiseerd kan worden.

Dit artikel verscheen eerder op omgevingsweb.nl

Waterstof is hét alternatief voor aardgas (CorporatieGids)

In het Klimaatakkoord dat er nu ligt, staat dat in 2050 alle huizen in Nederland gasvrij moeten zijn. Maar wat betekent dit voor woningcorporaties? Hoe en waarmee gaan zij hun woningbezit verduurzamen? Deeltijdprofessor Ad van Wijk windt er geen doekjes om: “We kunnen niet om waterstof heen.”

Ad van Wijk, professor Future Energy Systems aan de TU Delft en duurzaam ondernemer, heeft wat met de natuur en natuurlijke energiebronnen. Niet zo gek misschien, want hij groeide op als boerenzoon. “Dan heb je met alle elementen van de natuur te maken: dat een boom omvalt door de harde wind, dat door de sterkte van de zonnestralen het gras bruin wordt. Ik heb een keer een koe gezien die getroffen was door de bliksem, dat was niet fraai. Dan realiseer je je hoe krachtig de natuur is. Ik kan nu zeggen dat mijn jeugd zeker heeft bijgedragen aan mijn liefde voor energie.”

Onmisbaar
Ad heeft een duidelijke mening over de energietransitie van gas naar gasloos en de uitdagingen die dat met zich meebrengt: “Met alleen windmolens, zonnepanelen en het gebruik van warmtepompen gaat dat niet lukken. Windmolens en zonnepanelen leveren gewoon niet voldoende energie op. Dat komt omdat de energieopwekking onvoorspelbaar is. Als het niet waait, wordt er veel te weinig energie opgewekt om in de behoefte te kunnen voorzien. Waterstof is dan ook een onmisbaar onderdeel om succesvol te kunnen verduurzamen.”

Energiedrager
Gevraagd naar hoe het ook alweer precies zit met waterstof, geeft Ad een verkort college: “Waterstof is geen energiebron, het is een energiedrager. Je moet het dus ergens van maken. Dat kan uit kolen, uit aardgas en uit elektriciteit uit een kolencentrale, dan heb je fossiele waterstof. Maar je kunt waterstof ook maken met duurzaam opgewekte elektriciteit van zonnepanelen en windmolens, dat noemen we groene waterstof. Uiteindelijk moeten we daar op termijn naartoe.”
Zover is echter nog lang niet. “In Nederland staan we nog maar aan het begin van de energietransitie,” aldus Ad. “Maar neem Japan, daar zijn ze veel verder met waterstof. De Olympische Spelen die Japan in 2020 organiseert worden de waterstofspelen. Alle bussen en auto’s voor deze spelen rijden dan op waterstof. En het Olympische dorp gaan ze verwarmen met waterstof.

Eitje, of toch niet?
“In Nederland is bedacht dat we gaan koken en verwarmen met de door zonnepanelen en windmolens opgewekte elektriciteit of met aardwarmte,” gaat Ad verder. “Om huizen daarvoor geschikt te maken moeten cv-ketels worden vervangen door warmtepompen of worden aangesloten op een warmtenet.” Dat vervangen door een warmtepomp klinkt als ‘een eitje’. Doen en klaar, zou je zeggen. Maar daar kijkt Ad toch iets anders naar. “Je loopt tegen twee zaken aan: de kosten en de mogelijkheden. Om met dat laatste te beginnen, er zijn veel plekken in Nederland, denk aan dorpen en oude binnensteden, waar huizen staan die bijvoorbeeld geen spouwmuren hebben. Die huizen kunnen niet voldoende geïsoleerd worden waardoor een warmtepomp niet voldoet als warmtebron. Ook een heel buizenstelsel aanleggen om aardwarmte te transporteren is lang niet overal mogelijk.
Dat brengt mij bij de kosten. Een warmtepomp – oud huis of niet – is een grote investering. Een dure oplossing, zowel voor particuliere huizenbezitters als voor corporaties. Ik heb daar grote zorgen over, en met slimme combinaties kunnen we het vaak goedkoper oplossen.”

Combineren
Het is de kunst om waterstof goed te combineren met elektriciteit of aardwarmte om woningen en gebouwen te verwarmen. “Bijvoorbeeld de combinatie van een kleine warmtepomp met een waterstof cv-ketel. De waterstofketel zorgt dan vooral voor de extra warmte in de wintermaanden, als het buiten koud is. Wanneer de woning is aangesloten
op een warmtenet kan dat ook goed gecombineerd worden met een centrale waterstofketel, die in de winter juist op de koude momenten bijspringt en extra warmte aan het warmtenet levert.”
Combineren is dus sterk, aldus Ad. “Het is nu een combinatie van aardgas en elektriciteit en we moeten toe naar de combinatie waterstof en elektriciteit. Die combinatie is de toekomst, daar ben ik van overtuigd. Er wordt nu wel met waterstof geëxperimenteerd door corporaties, maar dat is kleinschalig en lokaal, daar komen we er niet mee. Op die manier gaan we de klimaatdoelstellingen van 2030 en 2050 echt niet halen. Om het groter aan te pakken, moeten meer windmolenparken op zee worden gebouwd en moeten we af van het rare idee dat we alle groene energie zelf in Nederland moeten opwekken. We importeren nu toch ook 60 procent van onze energie, denk aan de olie. In de toekomst importeren we waterstof bijvoorbeeld uit Marokko waar de zon veel schijnt, of uit Patagonië, waar het altijd lekker waait. En als we die waterstof via een aangepast aardgasnet bij iedereen thuis kunnen brengen, kunnen we sneller en goedkoper de warmtevoorziening in onze woningen verduurzamen.”

Onbekend maakt onbemind
Waterstof is volgens Ad een prachtige aanvulling op de bestaande mogelijkheden. “Het is een schone brandstof, je hebt geen CO2-uitstoot en het tast de ozonlaag niet aan. Daarnaast is het gemakkelijk te vervoeren via aangepaste aardgaspijpleidingen en je kunt het goed en goedkoop opslaan om op een later tijdstip te gebruiken. Dat is met elektriciteit veel lastiger. We praten in Nederland over waterstof alsof het nieuw is, maar dat is niet zo. In de jaren vijftig gebruikten we stadsgas, daar kookten we op en verwarmden we onze huizen mee. Dat stadsgas was voor meer dan de helft waterstof.
Tal van industrieën gebruiken ook al jaren waterstof als grondstof, onder meer om chemische producten te maken.”

Omschakeling relatief eenvoudig
Hoe je als corporatie van de theorie naar de praktijk gaat, is volgens Ad niet zo ingewikkeld. “Ik lees en hoor wel dat waterstof alleen geschikt is voor de industrie, omdat het daar op grote schaal kan worden toegepast. Maar daar ben ik het absoluut niet mee eens. Waterstof is ook prima toe te passen voor woningen. Zonder het te willen bagatelliseren, kan ik zeggen dat de omschakeling van gas naar waterstof in woningen relatief eenvoudig is. Het is echt geen ‘rocket science’. Je kunt waterstof door dezelfde leiding vervoeren als aardgas. Je kunt er ook hetzelfde mee doen: koken en verwarmen. Vorig jaar mei heb ik zelfs de eerste waterstofomelet van Nederland gebakken. En een cv-ketel heeftalleen een andere brander nodig, dat is snel aan te passen door de branche. Daar zijn ze ook al druk mee bezig, er komen nu cv-ketels op de markt die waterstof-ready zijn. Kortom, dit zijn relatief goedkope oplossingen.”
Impact op de energie-index (EI) is er nu niet, aldus Ad. “Er valt geen label op te plakken, simpelweg omdat waterstof nog niet is opgenomen in het indexsysteem, maar dat moet natuurlijk wel gebeuren. Hoe dan ook scheelt het sowieso een hoop CO2-uitstoot. Laten we er gewoon maar eens mee beginnen en waterstof toepassen als duurzame energiedrager.”

Glazen bol
Waterstof zal ook op grote schaal worden toegepast in auto’s, aldus Ad. “Een waterstofauto is ook elektrisch hè. Je tankt, net zo snel als benzine, waterstof en ‘aan boord’ wordt dat omgezet in elektriciteit. Voor grote afstanden is dat ideaal, want je hoeft dan onderweg niet aan de laadpaal.”
Ad voorspelt dan ook dat we allemaal elektrisch gaan rijden, de ene helft van de auto’s met batterij en de andere helft op waterstof. Na enig aandringen wil Ad zich ook wel aan een voorspelling wagen over de omvang van het gebruik van waterstof, de termijn waarop en de verdeling tussen de verschillende duurzame energiebronnen. “Waterstof is hét alternatief voor gas.
Nu nog is 95 procent van de woningen afhankelijk van aardgas, dat zal met waterstof veel minder zijn. Ik voorspel dat uiteindelijk een derde van de woningen gebruikmaakt van een elektrische warmtepomp, een derde van een warmtenet en een derde van waterstof. En nogmaals, daar zitten dan ook veel combinatieoplossingen bij.”
Tijdsbestek
Wat betreft het tijdsbestek om dit te realiseren ontbreekt het volgens Ad aan snelheid. “Toen we eind jaren vijftig de gasbel in Slochteren ontdekten, lagen er binnen acht jaar pijpleidingen door heel Nederland en stapten we massaal van olie, kolen en stadsgas over naar aardgas. Dat laat zien dat we zaken snel kunnen aanpassen. Dat gaat ons echter met het huidige beleid niet lukken, of we moeten het anders regisseren. Nu moeten gemeenten de plannen maken om wijken te verduurzamen en aardgasvrij te maken. Dat is best gek, want de energie-infrastructuur houdt niet op bij de gemeentegrenzen. We moeten dit veel meer op nationale schaal oppakken. Woningcorporaties en hun vertegenwoordigers kunnen en moeten hier een grotere rol pakken en zich goed laten horen aan de klimaattafels.”

Deltaplan waterstof in “Tegenlicht”

Nederland wil in 2050 van het aardgas af zijn. Maar hoe? Omdat zonne- of windenergie lastig opgeslagen kan worden, lijken dat (nog) geen geschikte alternatieven. Daar kan waterstof bij helpen: een unieke eigenschap van de deeltjes maakt dat waterstof energie kan opslaan en transporteren. En toch: Nederland durft de stap niet te zetten. Het is hoog tijd voor een deltaplan.

Regisseur Rob van Hattum houdt zich al sinds de jaren tachtig bezig met waterstof. Hij zag dat een overstap op waterstofgas werd omschreven als de sleutel tot een soepele energietransitie, maar dat er in praktijk op grote schaal weinig stappen werden gezet. Dat moet, en kan, anders: een ‘deltaplan waterstof’ zet pas écht zoden aan de dijk.

Er wordt al druk geëxperimenteerd met waterstof, door grote en kleine partijen. De Gasunie onderzoekt hoe ze duurzame groene waterstof uit zonne-energie kunnen produceren en netbeheerder Tennet wil energie opslaan in de Noordzee (op zogenaamde waterstofeilanden). Shell ontwikkelt waterstof-pompstations, omdat de grootschalige introductie van schone-waterstof-auto’s steeds dichterbij lijkt te komen. Ook op gemeenteniveau zijn ze bezig: het Zuid-Hollandse dorp Stad aan ’t Haringvliet wil in 2025 volledig overschakelen op groene waterstof, en de provincie Groningen schetst vol goede moed een plan voor een nieuwe, aardgasvrije toekomst met waterstof.

De waterstofrevolutie begint in het noorden
De waterstofbelofte laat ook andere landen niet koud: Japan wil de Olympische Spelen van 2020 volledig op waterstof laten draaien en Rusland onderzoekt of ze hun aardgas kunnen omzetten in schonere waterstof.

In Nederland zijn we er al bijna klaar voor: de infrastructuur voor een grootschalige transitie van gas naar waterstof ligt er in Nederland al grotendeels. Het oude aardgasnet, zowel aan land als op zee, blijkt namelijk ook geschikt voor waterstof. Met wat kleine aanpassingen kunnen de miljarden euro’s aan ondergrondse leidingen worden hergebruikt.

Nog even, en we kunnen over. Staan we aan de vooravond van een waterstofrevolutie?

Met o.a.: Ad van Wijk (hoogleraar Duurzame Energie Systemen, TU Delft), Hans Coenen (vice-president corporate strategy Gasunie), Nienke Homan (Gedeputeerde, Groningen), Monique Sweep (directeur Deltawind energiecoöperatie, Goeree Overflakkee), Albert van der Molen (waterstof-expert Stedin Netwerkbeheer) en Stefan Holthausen (bouwer van de Hesla en Waterstofstations).

Regie: Rob van Hattum

Waarom groene waterstof?

Groene waterstof is een belangrijke sleutel voor de energietransitie. Waterstof is een energiedrager, net zoals elektriciteit, en zal naast elektriciteit een belangrijke systeemrol gaan spelen in een duurzaam energiesysteem. Duurzame elektriciteit uit zon en wind kunnen we nu op plekken waar het hard waait of waar de zon veel schijnt, produceren voor minder dan 2 Eurocent/kWh. De verwachting is dat dit binnen afzienbare tijd tot rond de 1 Eurocent per kWh is gezakt. Sinds kort zien we ook in Europa dat er grote zonneparken in Spanje en offshore windparken in de Noordzee zonder subsidie kunnen worden gerealiseerd. Maar de productie van deze goedkope duurzame elektriciteit vindt veelal plaats, ver van waar we de energie gebruiken en niet altijd op het juiste moment. Transport over grote afstanden en grootschalige opslag van energie worden dus belangrijke onderwerpen in de realisatie van een volledig duurzaam energiesysteem.

Om duurzame elektriciteit uit zon en wind door Nederland en Europa te kunnen transporteren, kunnen en moeten we uiteraard het elektriciteitstransport net uitbreiden. Maar er is daarnaast ook een andere mogelijkheid, dat is het omzetten van elektriciteit in waterstof. Waterstof is net als aardgas, eenvoudig via een pijplijn te transporteren. De kosten van energietransport per pijplijn zijn 10-20 keer zo goedkoop als per elektriciteitskabel. Dat geldt voor nieuwbouw, maar er ligt in Europa en zeker in Nederland een zeer uitgebreid aardgasinfrastructuur, die we in de toekomst steeds minder voor aardgas gaan gebruiken. Dit gastransportnet is eenvoudig, snel en goedkoop om te bouwen naar een waterstofinfrastructuur. En ook grootschalige energieopslag in de vorm van waterstof is veel sneller, eenvoudiger en goedkoper te realiseren in onder meer zoutkoepels, dan opslag van elektriciteit. In de verdere toekomst kan waterstof per schip worden geïmporteerd van de plekken in de wereld waar elektriciteit uit zon en wind heel erg goedkoop kan worden geproduceerd, zoals in woestijngebieden en de oceanen. 
Uiteindelijk gaat het in een volledig duurzaam energiesysteem om de energiesysteemkosten (niet de energiesysteemefficiëntie) om duurzame energie op de juiste tijd en plaats beschikbaar te krijgen.

Als we grote hoeveelheden groene waterstof uit wind en zon gaan produceren plus importeren en via de omgebouwde aardgasinfrastructuur kunnen transporteren, kunnen we waterstof op eenzelfde manier gaan gebruiken als aardgas. Voor het produceren van hoge temperatuur stoom en warmte in de industrie, als grondstof in de industrie, als transportbrandstof voor de mobiliteit, voor lage temperatuur verwarming van huizen en gebouwen en voor elektriciteitsbalancering. Natuurlijk wordt het niet alleen waterstof, maar ook elektriciteit. Zo is batterij elektrisch interessant voor lichtere voertuigen, vaartuigen die niet zo veel kilometers maken. Maar zwaardere auto’s, bussen, trucks, drones, binnenvaartschepen, etc. daar gaat waterstof een belangrijke rol spelen. Verwarmen van woningen met waterstof zullen we vooral op het platteland, in dorpen en oude binnensteden gaan zien. En natuurlijk in allerlei hybride oplossingen, zoals b.v. de hybride warmtepomp-boiler, waarbij de boiler op koude dagen de piekvraag opvangt, eerst nog gestookt op aardgas en later op waterstofgas. 

Elektriciteit en waterstof worden de energiedragers waarmee de transitie naar een volledig duurzaam energiesysteem, betrouwbaar én betaalbaar gerealiseerd kan worden.