Blog of Prof. dr. Ad van Wijk (TUDelft)
Een samenvatting over de rol van waterstof in de (duurzame) energietransitie. Geaccepteerd voor publicatie in “Circulariteit – Neemt dat al een vlucht?” uit te geven door TU Delft Open, geschreven de Ad van Wijk en Chris Hellinga van de TU Delft.
Lees het volledige rapport in het Nederlands hier or in English.
De Gasunie en de chemie-afdeling van AkzoNobel gaan onderzoeken of ze de grootste waterstof-fabriek van Europa kunnen bouwen. In Delfzijl moet op grote schaal duurzaam opgewekte stroom omgezet gaan worden in waterstof. Doel: het grootschalig verduurzamen van de industrie.
AkzoNobel produceert op dit moment al op grote schaal waterstof in Delfzijl en op andere locaties, zegt Energy Director Marcel Galjee, maar die komt nog voornamelijk uit fossiele bronnen. Nieuw aan de beoogde fabriek is het duurzame karakter. ‘Die gaan we dan op grote schaal produceren. Het is eigenlijk de vervolgstap op windenergie; we hebben al wel de antwoorden om duurzame elektriciteit te produceren, maar waterstof is een heel belangrijk element om de belangrijke bouwblokken voor de industrie duurzaam te maken.’
Dat wil niet zeggen dat windenergie overbodig wordt: voor de productie van waterstof op een duurzame manier is wind, of andere duurzame bronnen nodig, zegt Galjee. ‘Je kunt middels elektriciteit water splitsen en zo waterstof op een duurzame manier maken. Op dit moment komt het grootste deel van het waterstof dat in Nederland gebruikt wordt uit het splitsen van aardgas. Wij gebruiken 100 procent duurzame elektriciteit om ook een 100 procent duurzame chemische grondstof te bouwen die nu nog uit fossiele brandstof komt.’
En een heel complex proces is het niet, zegt Auke Hoekstra, onderzoeker elektrisch rijden bij de TU Eindhoven. Wel is het zo dat de benodigde technologie nog in de kinderschoenen staat. Juist daarom is het zo van belang om een fabriek te starten. ‘Die technologie is waanzinnig belangrijk voor ons. Als die energiewende echt een mooi beslag gaat krijgen, hebben we dit keihard nodig. Als we echt naar een toekomst gaan waarin heel veel energie uit zon en wind komt, is de vraag wat je in de winter doet, als de zon niet schijnt of de wind niet waait’
Batterijen zijn aardig om energie op te slaan, maar om echt een seizoen lang energie op te slaan zijn ze volstrekt ongeschikt, benadrukt Hoekstra het belang van waterstof. ‘Als we echt naar een toekomst gaan waarin meer dan 60 procent van onze energie uit zon en wind komt, ontkomen we niet aan duurzame opslag en dan is waterstof op dit moment de beste mogelijkheid die we kennen.’ Alternatieven als mierenzuur en ammoniak worden vaak genoemd, maar dat is volgens Hoekstra niet terecht. ‘In veel gevallen maken we dat mierenzuur en ammoniak ván waterstof.’
De 3 kiloton die ‘Delfzijl’ moet gaan opwekken is nog niet zo heel veel, als je het afzet tegen de totale landelijke behoefte aan energie van 800 kiloton, zegt Ad van Wijk, hoogleraar Future Energy Systems aan de TU Delft. Maar als je in aanmerking neemt dat tot nu toe voornamelijk waterstof wordt geproduceerd uit aardgas, is dit wel een heel goed project om CO2-vrij waterstof te maken, meent Van Wijk. ‘De toepassing als brandstof is nog niet echt groot. Maar nu de benodigde brandstofcel is ontwikkeld, zie je dat brandstofcel-waterstofvarianten een vlucht nemen.’
Dat geldt met name voor Japan, zegt Van Wijk, waar bij de Olympische Spelen het vervoer en de verwarming van woningen geheel op waterstof zullen draaien. ‘Het begint nu heel erg op te komen. Je moet bedenken dat offshore windmolens zo ver op zee staan, dat het veel duurder is om de elektriciteit naar de kust te brengen dan om het eerst om te zetten naar waterstof en het zo via een pijplijn naar de kant te brengen. Je moet ook juist kijken hoe je de energie van de zon in de Sahara of de wind in de Noordzee zo goedkoop mogelijk naar Europa?
Dit artikel verscheen op BNR
Ons land heeft unieke mogelijkheden voor het ontwikkelen van de waterstofeconomie, stelt hoogleraar Ad van Wijk. Groene waterstof wordt een van de dragers van een duurzame energievoorziening, en we hebben de kennis, infrastructuur en industrie om daarmee aan de slag te gaan.
Waterstof. We horen er al zo lang over, en dan meestal gekoppeld aan de vraag of de auto van de toekomst nu op waterstof gaat rijden of op een grote batterij. Net nu het er op lijkt dat de elektrische auto het gaat winnen, komt prof.dr. Ad van Wijk, buitengewoon hoogleraar Future Energy Systems aan de TU Delft en specialist Energie en Water bij onderzoeksinstituut KWR, alsnog met waterstof op de proppen. ‘Vergeet die discussie over de auto maar even. Mijn verhaal heeft een heel andere dimensie.’
Wat is de visie van Van Wijk op de rol die waterstof gaat spelen in ons toekomstige energiesysteem? En waarom moet Nederland daar iets mee? Twee vragen, met in twee deelverhalen de antwoorden: ‘Onze waterstoftoekomst’ en ‘Kansen voor Nederland’.
Waterstof wordt een van de dragers van ons duurzame energiesysteem, luidt een van de stellingen van Van Wijk. Dat behoeft uitleg. Bij het maken van waterstof gaat immers energie verloren, dus je zou zeggen dat je elektriciteit maar beter direct kunt gebruiken. ‘Dat klopt op microniveau, bijvoorbeeld als je thuis een zonnepaneel op je dak hebt en je autoaccu wilt opladen als de zon schijnt. Maar ik heb het over ons totale energiesysteem en dan werkt het toch anders.’
Om dat te verhelderen, maakt Van Wijk graag een vergelijking met aardgas. ‘In Groningen hadden we een grote bel en we exporteerden ons relatief goedkope gas naar België, Duitsland en Italië. Nu zijn we bezig gas te winnen in Algerije en bij Australië en verschepen dat vervolgens naar Nederland. Straks gaat het met duurzame energie net zo. Die winnen we met zon en wind op de plekken waar dat het meest voordelig kan, vervolgens brengen we die energie naar plekken waar die het meeste oplevert. En hoe doen we dat transport? Precies, met waterstof. Groene waterstof wordt zo de drager van duurzame energie die zich gemakkelijk laat transporteren en die we voor allerlei doelen kunnen inzetten, variërend van de brandstofcel tot en met industriële processen.’
Een veelgehoord verhaal is dat het omzetten van zonne- en windenergie vooral is bedoeld om overschotten aan elektriciteitsproductie nuttig te gebruiken. ‘Zeker; dat gebeurt nu ook al, bijvoorbeeld in Mainz in Duitsland. Maar illustratie Kawasaki dat is in mijn verhaal maar een heel beperkt deel van de totale waterstofproductie.’
Bij Van Wijk wordt die waterstofproductie uit duurzame bronnen een doel op zich. Er zijn op de wereld immers altijd wel landen die groene waterstof nodig hebben omdat ze een tekort aan elektriciteit uit zon en wind hebben. ‘Bovendien: elektriciteitsgebruik is maar een kwart van ons totale energieconsumptie. Een kwart is voor transport, een kwart voor woningverwarming en een kwart voor industriële processen.’ En juist voor die andere toepassingen leent waterstof zich zo goed. ‘Waterstof is een grondstof van veel chemische producten en er is prima de hitte mee te produceren die tal van industriële processen nodig hebben. En voor zwaar transport is het de beste groene brandstof in combinatie met een brandstofcel.’
Waterstof als doel op zich betekent dat een deel van de wind- en zonne- energie niet beschikbaar is voor de elektriciteitsvoorziening, terwijl we die ook hard nodig hebben. ‘Hier heb je precies het kantelpunt’, benadrukt Van Wijk. ‘Er zijn op dit ogenblik al locaties waar het produceren van energie uit wind of zon minder kost dan met de goedkoopste fossiele brandstof. Zo is in Dubai elektriciteit met zonne-energie opgewekt voor tussen de 2 en 3 dollarcent per kWh, terwijl op de Noordzee het eerste project in Duitsland zonder subsidie al op stapel staat.’
En die prijsdaling is nog niet op zijn eind. ‘Bloomberg New Energy Finance voorziet tot 2040 een verdere prijsdaling van meer dan 50 %. Met zulke lage kosten wordt duurzame energie niet meer schaars.’ Van Wijk roept het Desertec- project in herinnering; het plan om in Noord- Afrika goedkoop zonne-energie te winnen en die naar Europa te transporteren. ‘Dat liep onder andere stuk op de enorme kosten die moesten worden gemaakt voor het transport via een nog niet bestaand hoogvermogen elektriciteitsnet. Met waterstof is het een kwestie van verschepen.’
Maar het maken van die waterstof is toch ook duur? Dat gaat meevallen, zegt Van Wijk. Ook bij de waterstofproductie met een elektrolyser, waarbij de stroom het water splitst in waterstof en zuurstof, is sprake van enorme prijsdalingen. ‘Twee jaar geleden rekenden we nog met een prijs voor een elektrolyser van 1200 tot 1500 euro per kW, onlangs werd bekend dat het Noorse NELHydrogen in het Franse Normandië een installatie van 100 MW gaat bouwen voor 47,5 miljoen euro. Dat is dus al voor minder dan de helft.’
Hetzelfde geldt voor de brandstofcellen waarmee waterstof weer is om te zetten naar elektriciteit. ‘Vooral vanuit de Japanse en Koreaanse auto-industrie wordt daar enorm in geïnvesteerd. Ook daarvan dalen de prijzen; de verwachting is dat die bij massaproductie rond de 50 dollar per kW komen te liggen.’
Terug naar het rendement van het omzetten van elektriciteit in waterstof en terug. Dat is niet meer dan 40 tot 50 %, terwijl een auto direct elektrisch laten rijden een rendement heeft van 80 %. ‘Dat klopt helemaal, maar hoeft geen probleem te zijn. Want in Noord-Afrika leveren zonnepanelen drie keer zoveel op als in Nederland. Haal je die energie via waterstoftransport naar ons land, dan heb je met die waterstofauto toch een beter rendement.’ Het brengt Van Wijk tot een van zijn karakteristieke, stellige uitspraken: energie-efficiency is niet meer doorslaggevend. ‘Als het produceren van duurzame energie zo goedkoop wordt en er op aarde plekken genoeg zijn om die te produceren, dan gaat het alleen nog om de kosten. Vaak wordt gedacht dat energie-efficiency de heilige graal is van de energietransitie, maar dat is niet meer zo. Los van het feit dat het altijd verstandig is zo zuinig mogelijk met energie om te gaan.’
Van Wijk noemde het al: waterstof is breed inzetbaar. ‘Je kunt ermee stoken, rijden en het als grondstof in de chemie gebruiken. Dat alles gebeurt ook al volop; het is alleen niet algemeen bekend. Tussen Rotterdam, Antwerpen en helemaal tot in Noord-Frankrijk ligt een veelgebruikt leidingnet voor waterstof. Japanse en Koreaanse autofabrikanten hebben een waterstofauto met brandstofcel in die landen op de markt gebracht. Alle in Nederland geproduceerde kunstmest wordt met waterstof gemaakt. In Duitsland werkt onder andere Shell samen met Mercedes, BMW en Volkswagen aan het neerzetten van vierhonderd waterstoftankstations voor 2023. Australië heeft met Japan een overeenkomst gesloten om waterstof te leveren, waarvoor Kawasaki nu een speciaal transportschip gaat bouwen. En onlangs werd bekend dat het Noorse Statoil waterstof gaat leveren aan Nuon voor een van zijn elektriciteitscentrales bij de Eemshaven.’
Wat die voorbeelden volgens Van Wijk ook duidelijk maken, is dat het met de eventuele gevaren van waterstof wel meevalt. ‘Het is een energiedrager en daar moet je per definitie voorzichtig mee om gaan, net zoals bij aardgas of elektriciteit. Maar we hebben genoeg ervaring om er verantwoord mee om te springen.’
Waterstof is via elektrolyse met elektriciteit te produceren, maar dan moet die elektriciteit wel voorhanden zijn en het liefst in constante hoeveelheden. ‘Wil je groene waterstof produceren voor een concurrerende prijs van twee tot drie euro per kg, dan moet je zorgen dat het elektrolyseapparaat continu kan werken’, zegt Van Wijk. Hij zet zijn kaarten daarom niet op elektriciteitsoverschotten van zon en wind. ‘Natuurlijk, als zo’n overschot er is, moet je er gebruik van maken. Maar je hebt vooral een continu stroomaanbod nodig.’ Noord-Nederland heeft daarvoor een unieke positie, want zo’n aanbod is te vinden in de Eemshaven. Daar landen diverse grote kabels aan: de NorNed- stroomkabel die loopt tussen Nederland en Noorwegen (700 MW), de kabel van het offshore windpark Gemini (600 MW) en vanaf 2019 de Cobrakabel die loopt tussen Denemarken en Nederland (700 MW). En omdat Noorwegen zijn energie deels met waterkracht opwekt, kan dat land voor het benodigde continue stroomaanbod zorgen.
Van Wijk wil een deel van de waterstof produceren met een biomassavergasser. ‘In een energietoekomst waar we geen fossiele brandstoffen meer gebruiken, hebben we voor de chemie een andere bron van koolstof nodig, en die zal moeten komen van biomassa.’ De combinatie met waterstofproductie door elektrolyse noemt Van Wijk ideaal. ‘Bij elektrolyse komt zuivere zuurstof vrij, die de biomassavergasser nodig heeft.’
Is de waterstof geproduceerd, dan moet er ook een afzetmarkt zijn, bijvoorbeeld de nu al bestaande grote markt voor waterstof in de chemie. Deels is die te vinden in het noorden, bij het chemiecomplex in Delfzijl. ‘Voorlopig liggen de grootste afzetmarkten in Rotterdam, Geleen en in Duitsland bij de chemieclusters, dus daar moet die waterstof ook heen. En dat brengt een tweede unieke positie van Noord-Nederland in beeld: het gasleidingennet. ‘Vanuit Groningen gaan meerdere gastransportleidingen met grote capaciteit naar het zuiden. Een deel van die capaciteit komt vrij wanneer we in Groningen minder aardgas gaan produceren. Laten we dat leidingnetwerk behouden voor onze energietoekomst door een gedeelte ervan nu al om te bouwen tot een waterstofnet. Veel hoeft dat niet te kosten. Enkele tientallen miljoenen euro’s is voldoende om een grote transportleiding van de Eemshaven naar Rotterdam om te bouwen.’
Om dit voor elkaar te krijgen, ziet Van Wijk weinig technische belemmeringen. ‘Elektrolyse, het zorgvuldig omgaan met waterstof; we weten wel hoe dat moet. En het mooie is dat alle industrie hier in het noorden die is ontstaan rond de verwerking van het aardgas hun expertise kunnen voortbouwen richting waterstof.’ Biomassavergassing vereist wel meer onderzoek en experimenten, onderkent Van Wijk. ‘Dat hebben we nog niet goed genoeg in de vingers.’
Het lastigst noemt Van Wijk echter het realiseren van het waterstofplan dat hij met de Noordelijke Innovation Board maakte. ‘We hebben adviesbureau Accenture gevraagd uit te zoeken wat er nodig is om de waterstofproductie van de grond te krijgen. Dat vereist bedrijven die willen investeren en een overheid die de omschakeling naar waterstof mogelijk maakt. Want nu mogen aardgasleidingen bijvoorbeeld alleen aardgas transporteren. Zo’n gecoördineerde aanpak met een duidelijke regie, waarbij overheid en bedrijfsleven gezamenlijk optrekken; het lijkt alsof we dat in Nederland zijn verleerd. Ik hoop dat het er nu toch van komt, want we hebben met het Eemshavengebied een unieke hot spot om voortrekker te worden van de waterstofeconomie.’(FB)
Dit artikel verscheen oorspronkelijk op https://www.deingenieur.nl/artikel/nederland-waterstofland
Een interview bij BNR Eyeopeners met Meindert Schut: alles over waterstof. Wat is het precies? Waar kunnen we het allemaal voor gebruiken? En wanneer komt nou die grote doorbraak?
Waterstof: we hebben er allemaal wel eens van gehoord. Het is een chemische stof en je kunt er auto’s op laten rijden, maar hoe ziet een toekomst met waterstof er nou echt uit? En hoe ver zijn we nog verwijderd van een doorbraak?
Ad van Wijk – Hoogleraar Future Energy Systems bij de TU Delft- is te gast. Hij meent dat we, voor we naar mobiliteit gaan kijken, eerst eens aan de slag moeten met de mogelijkheden van waterstof in de chemie- en energiesector. Zo zouden we bijvoorbeeld vrij simpel oude gasleidingen kunnen gebruiken voor waterstof.
Ook Robert Dencher van het H2Platform sluit aan. Hij vertelt meer over waterstof en mobiliteit. Wat is de rol van het bedrijfsleven en de overheid hierin? Wat moet er nog gebeuren om – net als bij elektrisch rijden – tot een doorbraak te komen?
Beluister de uitzending.
Een interview van 4 minuten met een korte uitleg over de reden waarom de overschakeling naar de Groene Waterstofeconomie kansen biedt, en hoe de transitie gefaseerd uitgerold zou kunnen worden.
De groene waterstofeconomie. Toekomstmuziek, maar er is geen betere regio in ons land dan het Noorden om die van de grond te trekken. Dat zegt Ad van Wijk, ondernemer en hoogleraar aan de Technische Universiteit Delft.
Waarom de groene waterstofeconomie de regio een gouden kans biedt, vragen we aan geestelijk vader van het idee, Ad van Wijk.
Wat kunnen we met waterstof?
‘Het is nu al een basisproduct dat veel in de chemie wordt gebruikt, bijvoorbeeld bij de productie van kunstmest of methanol. Waterstof wordt op grote schaal gebruikt, bijvoorbeeld in de raffinaderijen. Al die waterstof wordt gemaakt uit aardgas. Dat is de eerste toepassing die we groen kunnen maken.’
‘Een andere toepassing, voor consumenten interessant, is het gebruik ervan als brandstof in hun auto. Maar ook treinen kunnen erop rijden en boten ermee varen.’
‘Heel belangrijk is dat waterstof kan worden bijgemengd in het gasnetwerk, of zelfs gas als brandstof helemaal kan vervangen. Technisch is dat geen enkel probleem. In woningen moeten daarvoor eigenlijk alleen de branders in de fornuizen worden aangepast.’
Andere landen liggen al wel een stapje voor, aldus Van Wijk. Zo worden in Duitsland momenteel vierhonderd tankstations gebouwd voor auto’s op waterstof, waarmee dat land de waterstofeconomie een flinke slinger geeft. In 2023 kan met een waterstofauto heel Duitsland worden doorkruisd.
Waarom is Noord-Nederland zo geschikt als groene waterstofregio?
‘Het is de plek waar de stroom van de windparken op de Noordzee aan land komt. Er wordt op zee nog druk gebouwd, ook door de Duitsers. Die hebben een korte verbinding met het vasteland naar Noord-Nederland. De productie van groene stroom neemt dus verder toe. Dan zijn er nog de stroomkabels vanuit Noorwegen en Denemarken naar de Eemshaven. Het maakt de Eemshaven tot een uitstekende locatie voor een waterstoffabriek, die 24 uur per dag kan produceren.’
‘Dat het gasnet in Groningen begint, is ook een enorm voordeel. Aanleg van nieuwe leidingen is dus niet nodig, want de bestaande pijpen zijn geschikt voor transport van waterstof.’
Waar moeten we beginnen?
‘Als eerste zullen we groene waterstof inzetten in de chemie in Delfzijl. Maar ook in Rotterdam voor de chemie en de petrochemie. De ombouw van het gasnet, dat zullen we later gaan doen.’
Dinsdagmiddag vertellen Groningse bestuurders en ondernemers politici in Den Haag over de plannen. Er is nog wel wat lobbywerk nodig?
‘Het is een nog vrij onbekend onderwerp. Het kost nog wel even tijd om het goed voor het voetlicht te brengen. Maar we moeten de kans grijpen. Het is ook voor de landelijke overheid een uitstekende kans om de teruglopende aardgasbaten op te vangen. Het kan daarnaast de regionale economie en werkgelegenheid een impuls te geven.’
Gangmaker achter de waterstofplannen is de Noordelijke Innovation Board (NIB), waar Van Wijk lid van is. De NIB is een samenwerking van bedrijven, overheden en onderwijsinstellingen en wil de noordelijke economie versnellen.
De kosten voor de bouw van een waterstoffabriek en de ombouw van het gasnetwerk naar een waterstofnetwerk worden geschat op een bedrag tussen de 17,5 en 25 miljard euro.
Een samenvatting van het plan is hier te vinden.
NoordZaken-opiniemaker Aard Groen ziet de waterstof-economie helemaal zitten. Hij gaf zijn mening erover dit stuk.
Door: Door Loek Mulder. Dit artikel is eerder verschenen op: http://www.rtvnoord.nl/nieuws/178199/Groene-waterstof-biedt-Noorden-een-gouden-kans