Achtergrond

Wanneer wordt groene waterstof realiteit?

© HyNetherlands. Noord-Nederland heeft een goede uitgangspositie voor een duurzame waterstofketen.

Groene waterstof geldt al jaar en dag als de belofte voor een fossielvrij energiesysteem. Waterstof voor seizoensopslag, waterstof als brandstof voor hoge temperatuur processen, waterstof als grondstof voor onder meer kunstmestproductie en de chemische industrie. Met Nienke Homan, CEO van Impact Hydrogen en bestuurslid van Green Hydrogen, en Thijs ten Brinck, ingenieur en bedenker van de waterstofladder, hield TW een tweegesprek. Wanneer worden grote groene waterstof toepassingen realiteit?

Waterstof heb je in verschillende soorten: grijs, blauw en groen. Vrijwel alle waterstof in Nederland is grijs. Het wordt vaak gemaakt van aardgas (steam methane reforming) waarbij per ton waterstof circa negen ton CO2 vrijkomt. Bij blauwe waterstof vangen producenten de CO2 af of gebruiken het als grondstof voor andere industriële processen. Bij groene waterstof splitsen elektrolysers met stroom uit duurzame energiebronnen (vooral uit wind en zon) water en zuurstof in waterstof.

Nienke, wat is het nut en de noodzaak om in te zetten op groene waterstof?

‘Waterstof wordt onderdeel van ons energie- en grondstoffensysteem. De verduurzaming daarvan is heel lastig met alleen elektriciteit. Het is heel goed om daar een alternatief bij te hebben als de zon niet schijnt, de wind niet waait, voor opslag en transport, en voor verduurzaming van de zware industrie. Daar zijn hoge temperaturen voor hun processen lastig met elektriciteit te bereiken en is elektriciteit ook geen grondstof. Verder zijn hoogspanningsleidingen en huidige kabels onvoldoende. Via bestaande gasleidingen kan waterstof die rol vervullen. Het is vele malen efficiënter om waterstof te transporteren dan elektronen.’

Thijs, hoe kijk jij daar tegenaan?

‘Over de noodzaak ben ik nog iets stelliger: in de kunstmestindustrie en de petrochemie is waterstof deel van het eindproduct. Zonder duurzame waterstof kunnen die sectoren onmogelijk verduurzamen. Dit huidige verbruik moet de focus voor de waterstof-economie zijn. Vergroenen zal echter nog jaren duren. Waterstofverbruik vergroten om woningen, personenauto’s en treinen te verduurzamen, zoals de afgelopen jaren werd gepromoot, was geen goed idee. Dat is inmiddels wel helder.’

Nienke:
‘Dat gaat waarschijnlijk op grote schaal ook niet gebeuren. Gemeenten maken geen keuze voor waterstof, op enkele uitzonderingen na. Denk aan huizen met monumentale status die we niet goed kunnen verduurzamen. We zien ook dat er op sommige plekken geen woonwijken kunnen worden aangelegd doordat elektriciteit niet beschikbaar is, waterstof kan dan een (tijdelijke) oplossing zijn.’

‘Neem Groningen. In Nieuwolda en Wagenborgen loopt nu een project om 33 woningen te verduurzamen door middel van waterstof. Die huizen zijn oud, slecht geïsoleerd en moeilijk te verduurzamen. Het wordt wel lastig om daarvan een concurrerende business case te maken.’

‘Om ons energiesysteem te balanceren, moet je zorgen voor langdurige opslag. Met batterijen alleen zie ik dat niet gebeuren. Die kunnen slechts enkele dagen overbruggen. Grootschalige productie van energie, nu met gascentrales, moet in 2035 energie-neutraal zijn, aan de aanbodkant van elektriciteit. Waterstof kan daarin een grote rol spelen. Wat als de zon niet schijnt, de wind niet waait? Nu hebben we aardgascentrales, die vangen dat flexibel op, maar die zijn wel gebaseerd op fossiele brandstoffen waar we juist vanaf willen.’

Thijs:
‘Waterstof voor leveringszekerheid van elektriciteit is erg inefficiënt (70% conversieverliezen) en zie ik echt als sluitstuk van de energietransitie. Eerst moet er voldoende duurzame waterstof zijn om al het noodzakelijke verbruik te dekken. Ook import is voorlopig onzin. Landen die in potentie waterstof kunnen exporteren, moeten eerst thuis een verduurzamingsslag maken.’

Nienke:
‘Landen buiten Europa, bijvoorbeeld het Afrikaanse continent waarmee ik bekend ben, kunnen verduurzamen met waterstof en dat ook exporteren. Vaak willen ze verdienen met de export om zo hun eigen industrie op te bouwen. De reden dat de olie- en gasindustrie zo groot is geworden, is omdat je olie en gas relatief makkelijk kan verslepen. Met elektronen kan dat niet. Maar zet je waterstof onder grote druk om in een vloeistof, dan kan je die over grote afstanden transporteren, net als ammoniak.’

Thijs:
‘Feit is dat huidige grootverbruikers (grijze) waterstof lokaal produceren. Transport over grote afstanden is niet eenvoudig en neemt nog een extra hap uit het al matige rendement. Ook in de toekomst is dat niet voor de hand liggend.’

Nienke:
‘Er gebeurt wel degelijk veel. Ik heb zelf diverse sites in Namibië bezocht. Dat wordt echt wel grootschalig. Hyphen, een Duits-Afrikaans consortium, wil in Windhoek binnen enkele jaren 350.000 ton groene waterstof en hetzelfde volume aan ammoniak produceren. Dan praat je over 3,5 GW aan duurzame energie en 1,5 GW aan elektrolysers, alleen al in de eerste fase. Namibië, dat geen industrie van belang heeft, kan die productie na 2027 aan bijvoorbeeld Zuid-Afrika of Europa leveren. Wij moeten verduurzamen, willen dat ook, zij willen graag exporteren. Ik denk dat het Afrikaanse continent op de lange termijn veel voor waterstof kan betekenen.’

© Hugo Kurk/Dreamstime.com. In de Eemshaven wordt ingezet op de combinatie windstroom en productie en opslag van waterstof.

Thijs, wat zijn de grootste hobbels voor waterstofproductie, -transport en -opslag?

‘De grootste hobbel is geld. Groene waterstof kost veel meer dan ons de afgelopen jaren is voorgespiegeld. Vijf jaar geleden was het de ambitie dat we in 2030 één kilo waterstof voor één euro zouden produceren. Nu zit de productie op ruim tien euro per kilo. Er ligt een enorm gat tussen de doelstellingen en wat economisch haalbaar is, ook met de beschikbare miljardensubsidies.’

Nienke:
‘Zeker. Maar windenergie was twee decennia geleden ook moeilijk van de grond te krijgen. Dankzij subsidies is wind kosteneffectief geworden. De schaal waarop waterstof nu wordt gemaakt, valt inderdaad tegen. En dus ook de prijs per kilogram. Schaal voor waterstofproductie gaat samen met de beschikbaarheid van duurzame energie. Daarnaast hebben we een kip-ei probleem. Potentiële gebruikers wachten op betaalbare waterstof en producenten op verbruikers. Dat moeten we oplossen maar het zal toch moeten gebeuren. Voor veel sectoren, van het energiesysteem en hoge temperatuur processen, van kunstmestproductie tot scheepstransport en raffinage, zie ik geen andere oplossing.’

Thijs ten Brinck, ingenieur en bedenker van de waterstofladder.

‘Wat echt een fout is geweest, is dat we de afgelopen vijftien jaar altijd op de productiekant hebben ingezet. Voor wind op zee en voor zonneparken tuigden we indertijd allerlei subsidies op. Vervolgens werden we enorm geconfronteerd met de infrastructuur, denk aan netcongestie. Waar veel te weinig aandacht voor is geweest is de afnamekant. Die moet je immers ook organiseren. Om eerlijk te zijn denk ik dat we daarmee jaren te laat zijn begonnen.’

We hebben het afgelopen decennium gezien dat er vele miljarden euro’s in waterstof zijn gestopt, niet alleen door Nederland maar vooral ook door Europa. Wat zijn de meest succesvolle initiatieven?

Nienke:
‘We hebben nog geen functionerende Hydrogen Valley op grote schaal maar de aanpak is wel succesvol. Namelijk het bij elkaar brengen van productie, vraag en infrastructuur. Tegelijkertijd moet je zorgen dat mensen goed worden opgeleid, en dat je ruimte maakt voor zonneparken en windparken maar ook voor elektrolysers en het verkorten van de looptijd van vergunningsprocedures. Op termijn gaan de ETS prijzen (voor CO2 emissies. TZ) omhoog. Dan worden de business cases voor waterstof veel interessanter. De vraag is of we zo lang kunnen wachten.’

‘Waar ik goede hoop op heb, is dat waterstofproductie op kleine schaal, tussen de vijf en tien MW, het lokale energiesysteem kan balanceren. Vooral voor akkerbouw- en veeteeltbedrijven liggen er mogelijkheden. Die kunnen zich nu niet verder ontwikkelen omdat ze geen aansluiting krijgen door afstand of netcongestie. Ook bedrijventerreinen die zich niet kunnen uitbreiden, kan opslag van waterstof een goede rol spelen. Denk aan MKB bedrijven die werken met vorkheftrucks of hoge temperatuurprocessen die waterstof direct of via brandstofcellen kunnen gebruiken. Daarvoor moet je dan wel, letterlijk, ruimte maken. Waar het volgens mij niet goed gaat, is het aanwijzen van de ruimte voor duurzame energieoplossingen. Dat is een beperking. Als we voor lokale energieproductie en waterstof ruimte vrijmaken, dan stimuleren we ondernemerschap en groene groei.’

Thijs:
‘Energiehubs lijken nu dé oplossing, net als waterstof vijf jaar geleden. Ik zie dat niet snel gebeuren. Makkelijke oplossingen zijn er niet. Een extra hobbel is dat iedereen direct klimaatvoordeel van waterstof wil claimen terwijl het voorlopig beperkt bijdraagt aan CO2-reductie. Zeg liever dat je oefent om later duurzame waterstof te produceren.’

‘Een mooi voorbeeld was het initiatief van kunstmestproducent Yara. In Scandinavië had die samen met boeren en een supermarkt een mooie keten opgezet. Met een beetje groene kunstmest verkopen ze daar een duurzamer brood. Als een grote partij als Yara klein kan beginnen, krijgt het de schaal om later uit te bouwen. Dat betekent overigens niet dat waterstof op kleine schaal goedkoper is.’

Nienke Homan, CEO van Impact Hydrogen.

Nienke:
‘Waterstof moet onderdeel van de circulaire economie worden. Het gaat niet alleen over productie en afzet. Het gaat ook over hoe je in de keten moet samenwerken. En over kennis. Er zitten best wel veel MKB’ers met de handen in het haar. Hoe kan ik verder verduurzamen? Dan kijken ze naar de techniek en is die lastig financierbaar. Maar als je gaat kijken naar hoe je meerwaarde kan creëren met een duurzaam product, dan wordt het al makkelijker. Het is aan de consument om voor groene producten te kiezen. Alleen dan krijg je de keten gesloten.’

Nienke, je noemde net de circulaire economie. Naast klimaatverandering krijgen we volgens de Club van Rome te maken met schaarste van CRM’s (critical raw materials). Zijn er voldoende materialen aanwezig voor de energietransitie en, specifieker, voor elektrolysers?

Nienke:
‘Er is al een verscheidenheid aan elektrolysers in opkomst. Daarin wordt enorm geïnvesteerd, niet alleen door overheden maar ook door bedrijven die minder CRM’s gebruiken. Net als bij zonnepanelen indertijd zijn schaal en efficiency doorslaggevend. Technologieën worden pas doorontwikkeld als er een markt voor is en bedrijven durven te investeren.’

Thijs:
‘Voor waterstof zie ik grondstoffen niet als bottleneck. We moeten er wel zo zuinig mogelijk mee omgaan en die materialen zo duurzaam mogelijk winnen. Voor alkaline systemen, de meest toegepaste elektrolysers, is vooral staal en nikkel nodig. Dat is wereldwijd ruim voorradig. Voor de flexibeler PEM systemen ligt dat ingewikkelder. Deze gebruiken iridium en/of platina, en membranen die PFAS bevatten. Ook dat is overkomelijk. Er zijn al technieken die de hoeveelheid edelmetaal sterk beperken.’

© Gasunie. Overzicht waterstofketen.

Welke sectoren hebben de meeste kans voor verduurzaming via het waterstoftraject?

Nienke:
‘Bedrijven die weinig tot geen alternatieven hebben. Enorm veel bedrijven staan stil bij verduurzaming maar ook bij de verdere ontwikkeling van hun onderneming. Uiteindelijk wil je niet alleen een diensteneconomie zijn. Je moet ook echt dingen maken in ons land. Op dit moment zie ik echt een enorme beperking in de groei van bedrijven. Dat wordt langzaamaan een steeds groter probleem.’

Thijs:
‘Maar elektriciteit is voor een heel groot deel van de economie verreweg de beste energiebron. Als bedrijven investeren in waterstoftechnologie en over vijf jaar nog steeds zien dat de prijs te hoog en de beschikbaarheid van waterstof te laag is, wat moeten ze dan? Het is echt een kwestie van kiezen, ook door de overheid. Welke bedrijven willen we echt hier houden, voor welke bedrijven is dat ook haalbaar?

Nienke:
‘Naast kunstmest zie ik nog een mooi voorbeeld: baksteenproducenten. Die willen heel graag verduurzamen en liggen aan de grote rivieren. Ze hebben wel aardgasleidingen, dus daar zou je relatief makkelijk waterstof naartoe kunnen brengen. Die ombouw is ook relatief snel te realiseren…’

Thijs:
‘Dan moet je daar wel waterstof naar transporteren. Bakstenen hebben tegenwoordig een puur decoratieve functie en er gaat behoorlijk veel energie in om ze te maken. We kunnen ook toe met dunnere steen, hout of andere gevelmaterialen.’

Nienke:
‘Dat is een mogelijkheid. Maar momenteel wordt meer dan 90% van de gebouwen nog in baksteen uitgevoerd. Ze staan er meer dan een eeuw, dus in die zin is het super duurzaam. Bovendien halen de producenten de hernieuwbare grondstof klei uit de grote rivieren, mede vanwege de bevaarbaarheid en hoogwaterveiligheid. Houtbouw is mooi, maar als je bedenkt dat het slechts een paar procent van de gebouwen gaat, dan schiet het niet echt op.’

Thijs:
‘Als we klimaatverandering serieus nemen, dan kunnen we niet door met wat we altijd hebben gedaan. Kijk, kunstmest is noodzakelijk en daar is groene waterstof een mooi alternatief. Die fabrieken zitten veelal ook aan de kust waar de elektriciteit van windparken aan land komt. Die zijn echt eerder aan de beurt dan om baksteen te verduurzamen.’

Nienke:
‘Eens dat het dichtbij zee gemakkelijker is. Maar als je bedenkt dat we enorme woningnood hebben en er vele tienduizenden huizen moeten worden gebouwd, dan moet je ook kijken naar welke industrie relatief gemakkelijk kan omschakelen en grote meerwaarde heeft.’

© Hyphen Hydrogen Energy. Hyphen, een Duits-Afrikaans consortium, wil in Windhoek (Namibië) ruim een kwart miljoen ton waterstof produceren.

De Europese rekenkamer heeft deze zomer vastgesteld dat de ambities voor waterstof op ‘politiek wensdenken’ stoelt. Voor de productie van tien miljoen ton groene waterstof is 140 GW aan elektrolyse-installaties nodig. Duitsland heeft voor een magere 0,5 GW de finale investeringsbeslissing bereikt, Nederland zit nu op 0,2 GW. Hoe kunnen we die 140 GW in 2030 halen?

Nienke:
‘Voor Nederland ligt de doelstelling in 2030 nu op 4 GW. Dan moet je echt zorgen dat je die afname en daarmee de business case voor productie op gang krijgt en natuurlijk de infrastructuur aanlegt.’

Thijs:
‘Ik hoop dat we uitkomen op één tot 1,5 GW in 2030. En dat we daarna richting de 4 GW gaan. Voor 2030 halen we 4 GW zeker niet. Er zijn geen plannen, alleen maar intenties…’

Nienke:
‘Ik denk dat het wél gaat lukken. Straks hebben we ontzettend veel duurzame energie beschikbaar, het gaat de goede kant op met wind op zee. Nederland heeft enorm veel kansen voor waterstof. We moeten die met beide handen aangrijpen. Als we het niet doen, dan streven andere landen ons voorbij en komt met name de energie-intensieve industrie in zwaar vaarwater. Dat we zelf verduurzamen is dus belangrijker dan ooit.’

Onderwerp:
EnergieEnergietransitie

Meer relevante berichten

Nieuwsbrief
Relevante berichten