Groene waterstof is een onmisbare schakel voor de verduurzaming van processen die niet te elektrificeren zijn. Om hiervoor voldoende groene waterstof te kunnen produceren zijn veel grotere en efficiëntere elektrolysers nodig dan de momenteel beschikbare elektrolysers. In dit artikel een overzicht van de technologische ontwikkelingen richting de benodigde gigawatt elektrolysers.
Waterstof is een belangrijke grondstof voor de petrochemische industrie. Momenteel wordt waterstof nog grotendeels gemaakt door verbranding van aardgas. Hierbij komt CO₂ vrij. Waterstof wordt ook al meer dan honderd jaar CO₂-vrij gewonnen door elektrolyse van water, met zuurstof als nuttig bijproduct (2H2O + energie → 2H2 + O2). Het kan daarmee uitstekend dienen als opslagmiddel van groene stroom en vervolgens als groene brandstof en grondstof voor de zware en chemische industrie en het zware transport.
Het aanbod van groene stroom blijft de komende decennia enorm groeien. Nederland wil rond 2030 over 21 gigawatt (GW) aan windvermogen op zee beschikken, wat in 2040 zelfs tot 30 GW uitgebreid moet zijn. Om een gedeelte van dit aanbod aan groene stroom om te kunnen zetten in waterstof zijn hele grote elektrolysers nodig – feitelijk grote fabrieken. De Nederlandse ambitie is om in 2030 te beschikken over 3 tot 4 GW aan elektrolysecapaciteit. De EU streeft naar 40 gigawatt opgesteld vermogen in dat jaar. Ons land wil tegelijk groene waterstof grootschalig gaan importeren en bouwt aan een leidingnetwerk en opslagfaciliteiten. Ook elektrolysers op zee direct naast windparken zijn een optie. Het idee is dat Nederland zich ontwikkelt tot de groene waterstofhub van Europa. Onderzoek naar grootschalige elektrolysecapaciteit staat in Nederland op een hoog peil. Het Faraday Lab in Petten is de grootste waterstofonderzoeksfaciliteit van Europa. Op de Entrance-locatie van de Hanzehogeschool in Groningen is het Hydrohub MegaWatt Test Center gevestigd.
De eerste elektrolysefabriek in Nederland die het schaalniveau van 1 gigawatt benadert, is in aanbouw op de Tweede Maasvlakte. De Holland Hydrogen 1 (HH1) van Shell krijgt een vermogen van 200 MW. Als de fabriek in 2026 operationeel wordt kan zij 60.000 kg waterstof per dag maken. Daarmee zal de HH1 voorlopig de grootste groene waterstoffabriek van Europa zijn.
Utopisch
Al in 2020 presenteerde het Nederlandse Institute for Sustainable Process Technology (ISPT) een mogelijk ontwerp van een 1-gigawatt elektrolysefabriek. Voor het conceptuele ontwerp was de toenmalige state-of-the-art technologie uitgangspunt. “Toen wij in 2019 dit idee begonnen uit te werken, was 1 gigawatt nog bijna utopisch”, zegt Hans van ’t Noordende, een van de auteurs van het rapport. Opdrachtgevers en meedenkers waren zes grote energie-intensieve bedrijven: DOW, Gasunie, Nouryon/HyCC, OCI, Orsted en Yara. Aan het onderzoek droegen bij TNO, Imperial College Londen, TU Eindhoven en Rijksuniversiteit Utrecht. In 2022 kwam ISPT met een verbeterd conceptueel ontwerp op basis van verwachtingen over doorbraaktechnologie, met 2030 als richtpunt. Weliswaar blijft de HH1 nog wel een stuk uit de buurt van de 1 gigawatt. “Maar het is dan ook nog geen 2030.”
