Waterstof is een hot issue in het veld van de duurzame energietransitie. Wat betekent bijvoorbeeld ‘groene’ waterstof? Hoe wordt deze al concreet benut? Dit en andere H-kwesties (turquoise waterstof?!) legde Business AM voor aan Antwerps hernieuwbare energiespecialist Luc Graré. Deze ervaren manager is recent aan de slag gegaan bij het Franse bedrijf Lhyfe, dat productiesites voor groene waterstof ontwikkelt, financiert en bouwt.

Groene waterstof kan enorm veel voordelen bieden. Om er echter geen ‘wij van wc-eend’-verhaal van te maken, lijsten we ook de potentiële risico’s op. Maar eerst…

1. Wat ís groene waterstof? En wat is het verschil met blauwe en grijze?

Wat waterstof is, hebben we hier al eens uitgelegd. Wel dan.

• Groene waterstof (ook wel ‘renewable hydrogen’ genoemd), is waterstof die geproduceerd is met duurzame energie. De bekendste vorm daarvan is elektrolyse. Daarbij wordt water (H2O) via groene elektriciteit gesplitst in waterstof (H2) en zuurstof (O2). Waterstof komt ook vrij bij het op hoge temperatuur vergassen van biomassa. ‘Bij Lhyfe zetten we vooral in op groene waterstof’, meldt Graré.
  
• Vrijwel alle waterstof die op dit moment wereldwijd wordt geproduceerd is zogeheten ‘grijze waterstof’. ‘De productie gebeurt op dit moment via ‘Steam Methane Reforming’ (SMR)’, weet Graré. ‘Hier reageert hoge druk stoom (H2O) met aardgas (CH4) met als resultaat waterstof (H2) en het broeikasgas CO2.’ Volgens TNO.nl wordt bij onze noorderburen op deze manier ongeveer 0,8 mln. ton H2 geproduceerd waarvoor vier miljard kuub aardgas wordt gebruikt. Dat zorgt voor een CO2-emissie van 12,5 miljoen ton. Weinig groen aan dus.
  
• Men spreekt over ‘blauwe waterstof’ (of ‘low carbon hydrogen’) als de CO2 die vrijkomt in het proces van grijze waterstof grotendeels (80 tot 90 procent) wordt afgevangen en opgeslagen. ‘Dit wordt ook wel CCS: Carbon Capture & Storage genoemd’, aldus Graré. Dat zou kunnen gebeuren in lege gasvelden onder de Noordzee. Op dit moment wordt nog nergens in de wereld blauwe waterstof op grote schaal geproduceerd. Dit is de schakel tussen grijs en groen.

2. Zijn er nog andere verschillen tussen blauw en groen die belangrijk zijn om te weten?

Jazeker. Naast de manier van productie zijn er nog een aantal andere belangrijke contrasten. Dat zijn de volgende.

• Alleen groene waterstof geproduceerd via elektrolyse zorgt ervoor dat grote hoeveelheden duurzame elektriciteit geproduceerd op zee en op land goed geëncadreerd worden in ons energiesysteem. Alleen elektrolyse kan namelijk flexibel (op afroep) elektriciteit omzetten naar waterstof en deze vervolgens opslaan.
  
• De ontwikkeling van grootschalige elektrolyse draagt bij aan de groeiende vraag naar elektriciteit en stimuleert hiermee de groei van duurzame energie.
  
• Er is een verschil in kwaliteit. Groene waterstof kent een hogere zuiverheid en kan direct goed worden toegepast, bijvoorbeeld in de brandstofcel van een voertuig. Blauwe waterstof kent een lagere zuiverheid, alleen goed genoeg voor industriële toepassing.
  
• De productie van blauwe waterstof is een manier om op grote schaal en tegen relatief lage kosten de industrie te ‘decarboniseren’ oftewel de CO2 te reduceren.

3. Er bestaat ook turquoise waterstof. Wat is dát eigenlijk?

Waterstof geproduceerd uit aardgas via de zogenaamde molten metal pyrolyse technologie wordt ‘turquoise waterstof’ (of ‘low carbon hydrogen’) genoemd. Aardgas wordt door een gesmolten metaal geleid waarbij zowel waterstofgas vrijkomt, alsook vaste koolstof. Dit laatste kan een nuttige toepassing zijn in bijvoorbeeld autobanden. Deze technologie zit nog in het laboratorium en het duurt minimaal acht jaar voor de eerste pilotfabriek is gerealiseerd. Al lijkt BASF daarin vaart te maken.

4. Welke rol kan waterstof spelen in de transitie naar duurzame energie?

In de huidige energiemix wordt ongeveer 20 procent geleverd in de vorm van elektriciteit en 80 procent in de vorm van aardgas of vloeibare fossiele brandstof (benzine, diesel). Door de klimaatdoelstellingen moet dit komende tijd sterk veranderen. Het aandeel elektriciteit geproduceerd door wind en zon zal sterk toenemen.

• Waterstof wordt nu voornamelijk gebruikt voor de productie van kunstmest maar kan in de toekomst ook worden gebruikt voor hoge temperatuur processen, zoals staalproductie. Daarvoor worden nu aardgas of kolen aangewend.
  
• Ook in het zwaar transport (bussen, treinen, vrachtwagens en vliegtuigen) is er nog geen goede elektrische oplossing en blijft er behoefte aan een duurzaam gas. Hier is een belangrijke rol weggelegd voor waterstof.
  
  ‘Een grote bonus is de energiedichtheid,’ betoogt Graré. ‘Als je waterstof zou gebruiken bij een Tesla, heb je een tank nodig van 6 kilogram in plaats van 600.’
  
  Batterijen hebben immers een aantal grote nadelen wat betreft gewicht, (toekomstige) prijs en veiligheid. Wetenschappers hebben ondervonden dat waterstof de perfecte eigenschappen heeft om energie te transporteren. Om het iets beter te verwoorden: waterstof is zelf een vorm van energie als je het op de juiste manier verwerkt.
  
  Hyundai was een aantal jaar geleden de eerste fabrikant om een waterstofauto op de markt te brengen, de Hyundai IX35 FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle). In de waterstofmodellen zit een kleine reactor die door middel van een chemische reactie waterstof om kan zetten naar elektriciteit – vervolgens wordt de motor aangedreven door de elektriciteit die afkomstig is van het proces.
  
  ‘Het probleem van de zware batterijtechnologie komt vooral echt tot uiting als een issue bij de vrachtwagens en bussen. En het is daar dat we zullen zien dat er de komende jaren veel meer met waterstof gaat gebeuren,’ voorspelt Graré nog.
  
• Daarnaast is waterstof belangrijk in de vorm van grootschalige opslag voor de momenten dat het windstil is en bewolkt.

5. Wat zijn de grootste risico’s van waterstof?

Waterstof is een erg licht gas, dus snel ontvlambaar. Het wordt in de mobiliteit onder drukken tot 700 bar toegepast. Net als elk ander gas is het van belang om er bij productie, transport en gebruik voorzichtig mee om te gaan en dat uitsluitend aan professionele bedrijven over te laten.

Als waterstof wordt ingezet in bestaande gasleidingen is het van belang om het ‘gedrag’ van waterstof in de praktijk nader te onderzoeken . Waterstof is namelijk lichter dan aardgas en kan makkelijker ontsnappen bij kleppen en afsluiters.

6. Welke landen zijn al erg actief met groene waterstof? En welke rol speelt zuiderbuur Frankrijk?

• Noorwegen, Australië, Marokko, Chili, Saoedi-Arabië, China en Japan zijn erg actief met groene waterstof. Belangrijkste reden is de grote (potentiële) beschikbaarheid van goedkope duurzame energie uit wind, zon of waterkracht om groene waterstof te produceren. Uitzondering hierin is Japan dat voor zijn energievoorziening grotendeels afhankelijk is van import. De eilandstaat heeft een strategie ontwikkeld om op grote schaal (groene) waterstof te importeren en zelf een belangrijke rol te spelen in de technologieontwikkeling.
  
• In het westen van Frankrijk, in de Région Pays de la Loire (40 km van Nantes), bouwt Lhyfe op een terrein van zo’n 4.000 vierkante meter een complex. Dit zal bestaan uit een industrieel gebouw van 700 vierkante meter voor de hernieuwbare productie van groene waterstof, en een administratief gebouw van 200 vierkante meter als R&D-centrum voor de offshoreproductie van waterstof. ‘De waterstof daar wordt geproduceerd met behulp van windenergie’, meldt Graré. ‘Er zijn een aantal windturbines waar we direct mee verbonden zijn. We zitten naast het strand, en we hebben daar een pijpleiding waarmee we het zeewater afnemen om watersplitsing mee te doen. Dus het zeewater wordt gebruikt om in de elektrolyse dat water op te splitsen in zuurstof en waterstof. We moeten dat zeewater natuurlijk wel eerst ontzouten. Maar die technologie is er.’

Luc Graré heeft aangaande hernieuwbare energie een indrukwekkend palmares opgebouwd. Hij was als tweede in bevel actief als ‘Global Senior Vice President Sales & Marketing’ bij de Noorse zonnepanelenbouwer REC. Hierna was hij ‘Global Vice-President Sales & Marketing’ bij NEL, de Noorse wereldleider inzake de bouw van elektrolyse-installaties. Tot maart 2017 was hij lid van de Raad van Bestuur van de Europese zonne-energie associatie SolarPower Europe.

(jvdh)