Zuinig aan met groene waterstof

‘Heilige graal’, silver bullet, wie sommigen hoort praten over waterstof denkt dat het gas dé oplossing is voor de energietransitie. Maar ís dat wel zo? Is die waterstofeconomie een hype of is ze haalbaar? ‘Waterstof zou een middel moeten zijn, geen doel op zich.’

Groningen krijgt een hydrogen valley, Rotterdam wil Europa’s hydrogen hub worden, Limburg heeft zijn Waterstof Coalitie, Arnhem stimuleert rijden op waterstof, Shell gaat de grootste waterstoffabriek van Europa bouwen op de Maasvlakte. Het houdt niet op. Wie kranten en vakbladen leest, krijgt de indruk dat heel Nederland wordt volgebouwd met waterstoffabrieken en -leidingen.

Nederland ís ook voortvarend aan de slag gegaan met waterstof. In Noord-Nederland rijden bussen op waterstof; ProRail testte er met succes een waterstoftrein. Er lopen verschillende proefprojecten waarbij waterstof in plaats van aardgas woningen verwarmt. Misschien kan Nederland wel de gasrotonde van Europa worden, maar dan niet met aardgas, maar met zijn ‘duurzame vervanger’ waterstof.

Bij dit alles is de vraag: is waterstof in elk van deze scenario’s wel de duurzaamste oplossing? Waterstofadepten willen het gas inzetten voor bijna alle toepassingen, maar hoe zinvol is dat? ‘Wij vinden dat waterstof geen doel op zich moet zijn, maar een middel om de CO₂-uitstoot te verlagen en later te elimineren’, zegt Lennart van der Burg, waterstofexpert van TNO.

De waterstofladder

Eén ding is op dit moment zeker: er is nog nauwelijks waterstof dat op een duurzame manier is gemaakt. En het is duur. Uit die schaarste komt de Waterstofladder van Natuur & Milieu voort. Die laat van mogelijke toepassingen van waterstof zien of er meer of minder alternatieven beschikbaar zijn. Groen licht wil zeggen: doen, want er is geen alternatief voor waterstof; rood betekent dat er goede alternatieven zijn en het zonde is om de schaarse groene waterstof voor deze toepassing te gebruiken. En alle stappen ertussenin.

Waar is het inzetten van waterstof handig, waar is het zinloos of verspillend? De Ingenieur onderzoekt vijf belangrijke toepassingen en zet ze op de Waterstofladder.

1 Industrie: hogetemperatuurwarmte

Hier is brede overeenstemming over, zegt Ernst Worrell, hoogleraar energy, resources & technological change aan de Universiteit Utrecht: processen die zeer hoge temperaturen (1000 graden Celsius of meer) vragen in de industrie zijn vaak moeilijk te elektrificeren, enkele uitzonderingen daargelaten. ‘De glasproductie blijkt zonder waterstof te kunnen’, zegt Worrell. ‘Ook lopen er proeven met een elektrische kraker van koolwaterstoffen.’

Maar voor andere processen is waterstof een geschikte oplossing om die hoge temperatuur te bereiken zonder dat nog steenkool of aardgas verbrand hoeft te worden. Het schoolvoorbeeld voor deze categorie is het produceren van staal. Bedrijven in Duitsland en Zweden waren de eerste die met waterstof aan de slag gingen om hun processen te verduurzamen. Het bestaande proces voor het maken van ijzer uit ijzererts – met cokeskolen – vervangen ze door een proces waarbij waterstof wordt verbrand. Tata Steel in IJmuiden heeft relatief laat de draai gemaakt. Pas in 2021 besloot het om ook dit duurzamere pad in te slaan.

2 Industrie: waterstof als grondstof

Bedrijven die kunstmest produceren kunnen niet zonder waterstof. Daarvoor gebruiken ze nu nog grijze waterstof, gemaakt uit aardgas, maar ze zullen over moeten naar groene waterstof. Yara in het Zeeuwse Terneuzen is de bekendste kunstmestproducent. Maar ook raffinaderijen gebruiken waterstof als grondstof, evenals producenten van chemicaliën.

3 Verwarming van gebouwen

In ons land lopen verschillende proefprojecten waarbij waterstof woningen verwarmt met speciale cv-ketels. ‘Het is gewoon onzin, huizen verwarmen met waterstof, vanuit energetisch perspectief ’, zegt Worrell stellig. ‘Neem een kilowattuur aan stroom en gebruik dat om met elektrolyse waterstof te maken. Dan is met die waterstof 0,6 kilowattuur aan warmte op te wekken. Stop je diezelfde kilowattuur in een warmtepomp dan heb je drie tot zes kilowattuur aan warmte aan het huis kunnen toevoegen.’

Die extra kilowatturen onttrekt een warmtepomp aan de buitenlucht, of aan de bodem. ‘In de wetenschap zie je op dit punt overeenstemming ontstaan (pdf-bestand, red.), maar in het bedrijfsleven is men nog niet zover. Daar gaat dit idee nog even door, onder invloed van de gasindustrie.’ Best voorstelbaar: voor bedrijven die gewend zijn ketels op aardgas te produceren, of een gasleidingennetwerk te onderhouden, is waterstof een aantrekkelijker vooruitzicht dan elektrificatie van de verwarming van woningen. ‘Maar het elektriciteitsnet moet toch flink uitbreiden’, zegt Worrell, ‘dan kun je net zo goed het verwarmen van huizen daarbij meenemen.’

Dit is niet het hele artikel. Het volledige verhaal staat in het aprilnummer van De Ingenieur.