Op weg naar een waterstofeconomie: de eerste stappen zijn gezet
De Ecolution, het schip van de overleden astronaut Wubbo Ockels vaart binnenkort ook op waterstof (Foto: Steven Radersma/RTV Noord)
Noord-Nederland heeft de groene waterstofeconomie omarmd. En niet alleen om de afbouw van de gasproductie op te vangen. Want minder gas oppompen betekent verlies van duizenden banen. Maar waterstof kan ook een nieuwe energiebron worden die kolen, olie en gas kan vervangen. Maandag maakte Groningen Seaports bekend een leidingnet voor het transport van waterstof aan te leggen van een kilometer of vier op het Chemiepark in Delfzijl. Het is een van de projecten waarmee de regio voorzichtig de eerste concrete stappen zet richting een waterstofeconomie.
Het begint met de aanleg van een ruggengraat van pijpleidingen en de bouw van waterstoffabrieken
‘We praten over de ontwikkeling van de backbone‘, zegt Denisa Kasova, directeur van de Noordelijke Innovation Board. ‘Het begint met de aanleg van een ruggengraat van pijpleidingen en de bouw van waterstoffabrieken.’
Goedje
Auto’s, bussen en treinen kunnen er op rijden, boten kunnen er op varen. Bedrijven gebruiken het als grondstof om er andere producten mee te maken en in energiecentrales kan er elektriciteit mee wordt gemaakt. Interessant goedje dus, dat waterstof.
Geestelijk vader
Noord-Nederland zet er stevig op in en er liggen allerlei plannen klaar voor waterstoftoepassingen. Aanjager van de plannen is de Noordelijke Innovation Board, waar de Delftse hoogleraar Future Energy Systems en waterstof-goeroe Ad van Wijk een belangrijke rol heeft. Van Wijk is de geestelijk vader van het idee van de groene waterstofeconomie. Volgens hem biedt die de regio een gouden kans.
Groen
Waterstof kan gemaakt worden uit aardgas, maar Noord-Nederland wil het met groene elektriciteit produceren uit water. Dat gebeurt met een proces dat elektrolyse heet. Water is er genoeg, de stroom moet vooral komen uit zon en wind.
De Hesla, een Tesla op waterstof, uit Hoogezand (Foto: RTV Noord)
Auto’s en fabrieken
Naast het leidingnet dat op het Chemiepark wordt aangelegd zijn er meer plannen. Er is een proef in voorbereiding met een waterstoftrein die gaat rijden tussen Groningen en Leeuwarden. In Hoogeveen wordt gewerkt aan een woonwijk waar verwarmd, gekookt en verlicht wordt met waterstof.
Het Hoogezandster familiebedrijf Holthausen heeft inmiddels zo’n beetje alles dat rijdt of drijft omgebouwd voor waterstof, van Tesla tot trekker. Voor de productie van waterstof wordt nagedacht over de bouw van een waterstoffabriek, in de Eemshaven als mogelijke locatie.
Peperduur
De ambities van het Noorden sluiten aan bij de plannen van het kabinet, dat wijst in de Energieagenda (2016) waterstof aan als nieuwe energiebron. Maar voordat waterstof echt een rol van betekenis zal spelen zijn we heel wat jaren verder. Fabrieken voor de productie ervan moeten nog wordt gebouwd, het hele transportnet ontbreekt, auto’s kunnen nog nergens tanken en de brandstofcellen voor auto’s, bussen en treinen zijn nog peperduur.
Activiteiten
Nu al wordt waterstof gebruikt in de chemie in Delfzijl als basisgrondstof voor de productie van bijvoorbeeld kunstmest of methanol en als brandstof om energie van te maken. Deze waterstof komt vrij bij de productie van chloor uit zout. Hieronder staan twee kaartjes waarop de huidige en geplande waterstofactiviteiten in de Groninger zeehavens zijn ingetekend.
Waterstof in Delfzijl
– Nieuw leidingnet aangelegd door Groningen Seaports. Voor transport van waterstof die is gemaakt met duurzame energie uit windmolens en zonneparken (groene waterstof) naar chemie- en industriebedrijven.
– Chloorfabriek AkzoNobel. Bij de productie van chloor uit zout komt waterstof vrij.
– Ongeveer een vijfde van deze waterstof gaat met een leiding naar bedrijven die het als grondstof gebruiken:
– 1: De monocholoorazijnzuurfabriek van AkzoNobel
– 2: Tejijn. Gebruikt waterstof bij de productie van supersterke vezels
– 3: BioMCN. Die gebruikt waterstof bij de productie van biomethanol.
– Vier vijfde van de waterstof uit de chloorproductie gaat naar de energiecentrale Delesto die het als brandstof inzet.
– Een klein deel gaat naar het waterstoftankstation.
– Plan voor bouw waterstoffabriek door AkzoNobel en Gasunie.
Waterstof in de Eemshaven
– Bouw waterstoffabriek. In de fabriek wordt waterstof gemaakt met stroom van windparken op zee
– Productie waterstof op zee direct bij de windparken. Waterstof wordt met een leiding aan land gebracht
– Aanpassing NUON centrale. Plan om de energiecentrale geschikt te maken voor gebruik van waterstof als brandstof. Waterstof komt vanuit Noorwegen naar de Eemshaven.
Het SER Energieakkoord heeft nauwelijks voor de energietransitie gezorgd. De CO2-uitstoot is weer toegenomen. Er moet hoognodig een tandje bij.
‘Groene waterstof kan de rol van aardgas in de industrie, op de weg en in de gebouwde omgeving overnemen’
Dat stellen Kees den Blanken en Ad van Wijk. Beide heren hebben een lange loopbaan op CEO-niveau in de energiesector achter de rug. Volgens hen ontbreekt het aan samenhang, urgentie op deelgebieden en worden de verkeerde keuzes gemaakt.
Hoe definieert u de energietransitie?
Den Blanken: “Meer duurzame energie is niet het hele verhaal. Transitie vraagt om nieuw systeemontwerp. In een samenhangend systeem gaat energie nooit verloren, bij omzetting komt alleen CO2 vrij en raken we kwaliteit kwijt. In het huidige beleid ontbreekt de samenhang tussen warmte en elektriciteit.”
Van Wijk: “De transitie moet tot een echt duurzaam energiesysteem leiden, dus meer dan alleen CO2 neutraal. Met bijstook van biomassa in kolencentrales zitten we op de verkeerde weg. Biomassa draagt alleen aan de transitie bij als de chemie de daarin gelegen koolstof ook nuttig gebruikt.”
Wat is op dit moment de status van het Energieakkoord?
“Belabberd,” reageert Den Blanken. “Bij het Energieakkoord werden kolen en duurzaam tegen elkaar uitgeruild. Sinds de ondertekening zijn we met het klimaat niet opgeschoten. CO2-reductie is vooral aan andere broeikasgassen toe te schrijven, aan recycling van afval en aan waterzuivering. Ik betwijfel of de verwachte innovaties wel op tijd komen om onze consumptie (van vlees, vliegverkeer, douchewater) binnen de perken te houden.”
“Ik ben hoopvol. Tenders voor wind op zee komen zonder subsidies op gang maar er kan zeker een tandje bij”, nuanceert Van Wijk. “We zullen elk jaar minimaal drie Gigawatt aan windturbines offshore moeten bouwen terwijl het installeren van zonnepanelen sneller dient te gaan. In de gebouwde omgeving en bij de industrie moeten meer verplichtingen komen. Mocht dat niet gebeuren, dan volgen er sancties.”
Hoe kan de industrie en de gebouwde omgeving slagen maken?
“De industrie voorziet in onze spullen maar ik vrees dat we daarvan het volume moeten terugbrengen zodat we minder plastic, staal en dergelijke nodig hebben”, zegt Den Blanken. “We moeten echt op integratie en cascadering inzetten, bijvoorbeeld door het overschot aan windenergie op de Noordzee in waterstof op te slaan. Op land kan dat dan worden omgezet in producten en in warmte en kracht voor de industrie, tuinbouw en gebouwde omgeving.”
“Wat de transitie parten speelt”, meent Van Wijk, “is traagheid in het systeem. Het is veel meer dan duurzame energie produceren. Enkel het elektriciteitsnet verzwaren is een erg dure, trage oplossing. Ons aardgasnet kunnen we snel en goedkoop ombouwen naar een waterstofnet waarin waterstof de rol van aardgas overneemt. Niet alleen als buffer voor wisselend aanbod uit duurzame bronnen maar ook voor de industrie, om op te rijden en zelfs voor het verwarmen van woningen. Het is te stom voor woorden dat voor nieuwbouw nog steeds een aardgasnet wordt aangelegd.”
Hoe ziet u de toekomst?
“De regering durft geen echte keuze te maken”, zegt Den Blanken. “Hoe langer we duurzame maatregelen echter uitstellen, des te moeilijker het wordt om klimaatverandering binnen de perken te houden, stelde het Stern rapport uit 2006 al. Het optuigen van een oorlogseconomie tegen klimaatverandering wordt met de dag noodzakelijker.”
“Duurzame energie”, reageert Van Wijk, “levert veel meer groei en werkgelegenheid op dan de inzet van fossiele brandstoffen. Ook de productie van groene waterstof kan voor veel nieuwe banen zorgen. Ik ben bang dat CO2 afvang en opslag – nu ook gefinancierd vanuit de SDE+ regeling – een rem op de productie van duurzame energie en groene waterstof zet.”
Kees den Blanken was onder meer 14 jaar CEO van Cogen Nederland, belangenbehartiger voor bedrijven die zelf stoom en stroom opwekken. Sinds 2016 leidt hij consultancybureau 4EEES.
Ad van Wijk is duurzame energieondernemer en sinds 2011 deeltijd professor ‘future energy systems’ aan de TU Delft. Eerder was hij negen jaar CEO van Econcern.
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.’
100 procent duurzaam
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’
Mierenzuur
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?
An report from the World Solar Challenge taking place in Australia, with a section on sustainable transportation. A report from the Tu Delft and a short interveiw from 13m 30s
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’.
Ad van Wijk.
ONZE WATERSTOFTOEKOMST
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.’
DOEL OP ZICH
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.’
Waterstoftankstation in Duitsland.
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.’
GOEDKOPER
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.’
Een elektrolyser.
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.’
VERGEET ENERGIE-EFFICIENCY
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.’
De waterstofauto Toyota Mirai.
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.’
KANSEN VOOR NEDERLAND
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.
Waterstofplan voor Noord-Nederland in cijfers.
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.’
TRANSPORTLEIDING
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.’
GEOÖRDINEERDE AANPAK
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?
De afgelopen maanden is er door de Noordelijke Innovation Board NIB hard gewerkt aan een document over de groene waterstofeconomie in Noord-Nederland. Hieronder is de executive summary te lezen.
Groene waterstof maakt de energietransitie mogelijk voor de chemie, mobiliteit en elektriciteit. Dit is nodig om klimaatdoelen van Parijs te halen én de economie te vergroenen en te versterken.
Noord-Nederland is uniek gepositioneerd om de groene waterstofeconomie tot ontwikkeling te brengen, vanwege de grootschalige groene elektriciteitsproductie via offshore wind, de kennisinfrastructuur, grootschalige chemie clusters, de import van groene elektriciteit en de aanwezige gastransport infrastructuur, die goedkoop kan worden aangepast voor groene waterstof.
Er is samen met het bedrijfsleven, wetenschap en overheid een high level routekaart ontwikkeld.
Deze moet nu concreet worden uitgewerkt in een masterplan onder leiding van een sterke en standvastige groene waterstof ambassadeur.
Een noordelijk waterstofplan dat tot 2030 tussen de 18 en 25 miljard aan investeringen vraagt. ‘Oude’ energiebedrijven hebben weer perspectief, en Noord-Nederland poogt meteen voorloper te worden met een energievorm die ook de toekomst heeft.
Noord-Nederland maakt een grote kans zich te ontwikkelen toteen sterke groene waterstofeconomie. Het is de overtuiging van hoogleraar toekomstige energiesystemen Ad van Wijk van de Technische Universiteit Delft, die als lid van de Noordelijke InnovationBoard (NIB) onderzoekt hoe een groene energiesector in dedrie noordelijke provincies kan worden aangejaagd. In zijn plan zijn hoofdrollen weggelegd voor drie bekende bedrijven in Noord-Nederland. Waar Shell (als aandeelhouder van de NAM), Gasunie en GasTerra nu tekenen voor de productie, distributie en handel in aardgas, spelen ze mogelijk straks dezelfde rol in de waterstofeconomie. Van Wijk: “De kennis die deze bedrijven hebben van aardgas is bijna 1 op 1 te gebruiken voor waterstof.” Dat de NIB Van Wijk heeft gevraagd zich te buigen over de vergroening en versterking van de noordelijke energiesector, is niet toevallig. Behalve een gerenommeerd wetenschapper is Van Wijk ondernemer. In 1984 was hij oprichter van het invloedrijke consultancybureau voor duurzame energie Ecofys. Dat groeide uit tot Econcern, dat zich onder leiding van Van Wijk razendsnel ontwikkelde tot een groene energiereus tot het in 2009 failliet ging. Het tekende ondermeer voor grote zonneparken in Spanje, het windpark Prinses Amalia in de Noordzee bij IJmuiden, de biomethanolfabriek BioMCN en de biomassa-energiecentrale Golden Raand, beide in Delfzijl. Als ervaringsdeskundige voorspelt hij wat een van de grootste problemen wordt bij de uitvoering van het plan: de vergunningen. Want regelgeving voor de productie, distributie en gebruik van waterstof is er nog niet. Van Wijk:”Dat gaat langs een normale weg te lang duren: zeker twaalf jaar. Dus daar moet iets op bedacht worden.”
Sluiting Aldel
Het verhaal begint bij het chemiecluster in Delfzijl. Na de sluiting van aluminiumsmelterij Aldel eind 2013, stelde een commissie onder voorzitterschap van oud-Shell topman Rein Willems vast dat alle zeilen moeten worden bijgezet om de werkgelegenheid – 2250 banen direct, 3400 indirect – rond het chemiepark in de Eemsdelta te behouden. Door hoge kosten voor energie en grondstoffen kan de industrie daar nog maar moeilijk concurreren met het buitenland. Dat chemiecluster moet als eerste profiteren van zijn plan, zegt Van Wijk. De Eemsdelta moet de springplank worden voor de waterstofeconomie. Daartoe moet het cluster goed gebruik maken van de elektriciteit die in de Eemshaven beschikbaar is en komt. Behalve dat in de Eemshaven drie (met fossiele brandstoffen) gestookte energiecentrales staan, komt er via kabels een enorm vermogen aan groene stroom binnen. Van het noordelijk van Schiermonnikoog gelegen Nederlandse windpark Gemini, via de NorNed uit Noorwegen en vanaf 2019 via de Cobra uit Denemarken. Van Wijk verwacht dat er op niet al te lange termijn vanaf nieuwe Nederlandse en Duitse windparken nog veel meer elektriciteit naar de Eemshaven–en mogelijk naar Harlingen–zal worden getransporteerd. Als al die stroom Europa in moet worden getransporteerd, moet er volgens de hoogleraar fors worden geïnvesteerd in het hoogspanningsnetwerk. “De verbinding vanuit hetNoorden naar de rest van Nederland heeft straks een capaciteit van zo’n 5000 à 6000 megawatt”, zegt hij. Van Wijk verwacht dat er in de nabije toekomst in de Eemshaven minstens 4000 megawatt meer wordt aangevoerd. Vergroting van de transportcapaciteit vergt een investering van vele honderden miljoenen, misschien wel miljarden, veronderstelt Van Wijk.
Groot en veelomvattend Het waterstofplan is zo groot en veelomvattend, dat de indruk kan ontstaan dat de doelen onbereikbaar zijn. Hoogleraar Ad van Wijk: ,,Dat zou inderdaad kunnen, maar het moet nu eenmaal geïntegreerd gebeuren.’’ De productie van waterstof via elektrolyse heeft schaalgrootte nodig om tot een lage kostprijs voor waterstof te komen, zo betoogt Van Wijk. Kleine initiatieven om mee te beginnen, zullen in eerste instantie niet leiden tot lage prijzen voor waterstof. En daarnaast moeten ontwikkelingen gelijktijdig worden ingezet, je kunt immers geen waterstof gaan produceren als je het niet bij de klanten kunt krijgen, dus is er ook een waterstofpijplijn nodig. Van Wijk: ,,In de eerste fase richten we ons dan ook op de industrie, die grote hoeveelheden waterstof kunnen afnemen, maar dan moet de groenewaterstofprijs wel kunnen concurreren met de fossiele waterstofprijs. Grote afnemers maken je bovendien competitief.’’ Denisa Kasova, directeur van de Noordelijke Innovation Board,vult aan: ,,Het zorgt ook voor nieuwe banen en nieuwe bedrijven.’’ Het is ook een integraal plan, hetgeen wil zeggen dat alles met elkaar heeft te maken. Wie de NoordNederlandse kaart bekijkt bij dit verhaal ziet dat in een tweede fase treinen, bussen en ook personenauto’s op waterstof rijden, maar dat meteen ook de noodzakelijke waterstof tankstations worden ingevuld. Er is een tijdpad tot 2030 uitgezet, waarin stap voor stap de ontwikkeling wordt geschetst.
Balans
De energiehoogleraar stelt dat het veel goedkoper is destroom te gebruiken voor de aanmaak van waterstof, omdat de geproduceerde waterstof dan kan worden opgeslagen en getransporteerd via bestaande aardgasleidingen.Waterstof kan worden gemaakt via elektrolyse, waarbij water wordt gescheiden in zuurstof en waterstof. Via dit proces – power to gas –kan elektriciteit ook worden opgeslagen voor momenten dat turbines bij harde wind meer stroom produceren dan op dat moment nodig is. Datis lucratief, omdat die teveel geproduceerde stroom vaak goedkoop is en goed kan worden opgeslagen als waterstof, die later weer kan worden omgezet in elektriciteit. De opslagmogelijkheid lost bovendien een praktisch probleem op. Het maakt een goede afstemming van vraag en aanbod op het elektriciteitsnet mogelijk. Daardoor ontstaat de balans die nodig is om stroomstoringen te voorkomen. Elektrolyse is maar een van de methodes om groene waterstof te maken. De andere manier is het vergassen van biomassa, dat in het Noorden aanwezig is, maar ook zal moeten worden aangevoerd over zee. Beide productiemethodes zijn meer dan toekomstmuziek. Het bedrijf Torgass, dat een proefinstallatie in Groningen heeft staan, bereidt de bouw van een fabriek in Delfzijl voor waar een syngas uit biomassa wordt gemaakt. Dit syngas bevat een grote hoeveelheid waterstof.
Waterstof als brandstof Voor waterstofauto’s wordt wereldwijd een grote toekomst voorzien. Ze hebben slechts waterdamp als uitstoot. Deze auto’s zijn nog een zeldzaamheid. In Nederland rijden er zo’n twintig. Oorzaken: waterstofauto’s zijn erg duur en er is nauwelijks gelegenheid de brandstof te tanken. Een van de Nederlandse waterstofauto’s is eigendom van gashandel Holthausen in Hoogezand, dat experimenteert met deze schone brandstof. Het bedrijf bouwde onder meer een personenbusje en een rondvaartboot om voor waterstof. Het bedrijf wil ook een aantal tankstations met ‘groene’ brandstoffen gaan exploiteren, waarvan er op zijn minst één ook een waterstof vulpunt krijgt. Een waterstofauto lijkt in veel opzichten op een elektrische auto. De motor wordt echter niet aangedreven door elektriciteit uit een accu. Hij krijgt stroom doordat een brandstofcel de waterstof met zuurstof verbindt tot water (de verbranding). Daarbij ontstaat elektriciteit (omgekeerde elektrolyse). In Noord-Nederland zijn meer initiatieven om waterstof als brandstof te stimuleren. Zo komt in Delfzijl een waterstoftankstation en gaan in eerste instantie twee bussen op het waterstof rijden dat vrijkomt bij de chloorproductie van AKZO. Het Amerikaanse onderzoekbureau Bloomberg New Energy Finance voorspelde enige tijd geleden dat er volgend jaar in de VS, Japan, Europa en Zuid-Korea gezamenlijk zo’n 7500 auto’s op waterstof rijden.
Transport
Waterstof is niet alleen makkelijk op te slaan in tanks of bestaande ondergrondse gasopslagen. Het gas kan ook makkelijk worden getransporteerd. In de visie van Van Wijk kunnen daarvoor aardgaspijpleidingen worden gebruikt naar de chemische industrieën in Rotterdam, Bremen en Hamburg. “De aardgasverbindingen van Gasunie die vanuit Groningen naar Duitsland, het westen en het zuiden van ons landl open, bestaat uit een aantal leidingen. We gaan steeds minder aardgas maken, dus moet het mogelijk zijn een van deze pijpleidingen voor het transport van waterstof te benutten.” Maar het Groningse waterstof kan ook overzee worden vervoerd. De speciale schepen daarvoor kunnen afmeren in de Eemshaven. De productie van waterstof biedt de noordelijke provincies de mogelijkheid een modelregio te worden voor ‘schoon’ vervoer. Bij de verbranding van waterstof komt alleen water(damp) vrij, van de energie die deze
reactie oplevert wordt in een brandstofcel elektriciteit gemaakt. De regionale treinen zijn nu dieseltreinen, die zou je kunnen vervangen door brandstofceltreinen die met waterstof worden gevoed. Bij de nieuwe concessieverlening zouden provincies kunnen eisen dat deze regionale treinen op waterstof gaan rijden. Van Wijk suggereert ook om zwaardere voertuigen en boten, (bussen, vuilniswagens, trucks, veerboten) op termijn te laten overschakelen op waterstof. De hoogleraar realiseert zich dat het plan ambitieus is. Van Wijk:”Het is een veelomvattend plan. Het is niet alleen een kwestie van fabrieken bouwen, maar ook van marktontwikkeling, infrastructuur, regelgeving, innovatie, onderzoek en onderwijs. De kennis over waterstof moet in het onderwijsaanbod op alle niveaus terugkomen. Maar als je niets doet, gebeurt er ook niets. En de mogelijkheden zijn er.”
NIB is in projecten de ondernemer
De Noordelijke Innovatie Board (NIB) moet Noord-Nederland innovatiever en ondernemender maken. Het komt er op neer dat zwaarder ingezet wordt op vooral de uitvoering van noordelijke projecten van economische waarde. NIB-directeur Denisa Kasova: “We hebben vijf opgaves vanuit de vraag: wat zijn de meest kansrijke ontwikkelingen waarop we kunnen inhaken? Dat hoeven niet altijd nieuwe projecten te zijn, we kijken ook naar beschikbaarheid.’’ De noordelijke waterstofeconomie is een van de eerste opgaves die de NIB ter hand neemt. Vanuit de energietransitie die gaande is ,is het volgens Kasova een logisch project. Kasova: “We hebben de beschikking over Ad van Wijk, die zowel professor als ondernemer is. Dat is een weinig voorkomende combinatie. Van Wijk is bovendien een internationaal erkend expert.’’ Kasova en Van Wijk voerden van april tot de zomer talloze gesprekken met partijen die een rol kunnen spelen, zowel uit de regio als daarbuiten. Het waren steeds een-op-een gesprekken waarin commitment werd gezocht: zien jullie het zitten en pakken jullie het ook op? Kasova: “We hebben uitsluitend positieve reacties gekregen.” Op een grote bijeenkomst werd vervolgens het idee gepresenteerd en partijen gevraagd daaraan op korte termijn gezamenlijk verdere invulling te geven. De partijen werden pas een week vantevoren ingelicht, vertelt de NIB-directeur, om hun agenda schoon te vegen. Kasova: “Iedereen was er. Daaruit blijkt wel hun commitment. Een belangrijk signaal. Want we hebben elkaar nodig, iedereen is onderdeel van de uitvoering.’’ Kasova benadrukt dat de noordelijke waterstofecenomie geen NIB-project is. “Het is van iedereen en steeds stellen we elkaar de vraag: is dit de ontwikkeling waarmee we met z’n allen vooruit kunnen? De volgende stap is namelijk altijd het meest relevant.” De komende maanden moeten drie hoofdzaken worden uitgewerkt: hoe wordt het gefinancierd, hoe wordt het georganiseerd en wat is de impact (economische groei en werkgelegenheid). Dat levert het business plan op en indien dan voldoende partijen mee willen doen wordt begonnen met de uitvoering.
Drones op waterstof
er wordt onderzocht om drones te laten vliegen op waterstof. Van Wijk: ,,Eelde zou een luchthaven kunnen zijn waarvandaan drones het verste kunnen vliegen. Dat is een kans als je over pakketbezorging praat.’’ Het kan een unieke kans zijn voor de dronesontwikkeling in het Noorden;
met de datacenters in Noord-Nederland is groene waterstof van groot belang. Partijen als Tesla en en Facebook en Google willen alleen maar groene energie;
van de energie die Nederland verbruikt wordt 5 à 10 procent gebruikt voor de productie van waterstof, die wordt gebruikt als grondstof voor methanol en ammoniak en voor de verwerking van aardolie in raffinaderijen;
bij bestaande innovatiecentra in het Noorden, Wetsus in Leeuwarden, API in Emmen en Entrance in Groningen, kunnen nieuwe onderzoeks-, innovatie- en start-upactiviteiten rond waterstof worden ontwikkeld;
waterstof en aardgas zijn op sommige vlakken min of meer vergelijkbare gassen. Bestaande pijpleidingen voor aardgas kunnen worden ingezet voor waterstof;
bestaande bedrijven en organisaties die zich met aardgas bezighouden kunnen veel van hun installaties en mensen blijven inzetten als het gas wordt vervangen door waterstof. Bestaande industrie krijgt een nieuwe toekomst.
Dit artikel verscheen eerder in het Dagblad van het Noorden. Bekijk hieronder de PDF’s.
Op Radio1 praat ik over de mogelijkheden van energieopslag, nodig voor de omschakelijking naar duurzame energie. Denk hierbij aan het gebruik van accu’s van elektrische auto’s, omzet in waterstof, of de inzet van pompstations en een meer.
Belangrijk is om aan te merken dat er niet één techniek is die geschikt is voor alle situaties.
De Ecolution, het schip van de overleden astronaut Wubbo Ockels vaart binnenkort ook op waterstof (Foto: Steven Radersma/RTV Noord)
Waterstof als brandstof
