Waterstof-1440-570.jpg

waterstof

Enexis Groep spant zich in om de energietransitie te versnellen en tegelijk de toegang tot betrouwbare en betaalbare energie te blijven borgen. Waterstof is een deeloplossing om de energievoorziening CO2-vrij te maken en heeft de volle aandacht van politiek, bedrijfsleven en publiek. Enexis Groep onderschrijft de klimaatdoelstellingen om de CO2-uitstoot in 2050 terug te dringen tot 0%. Deze zogenaamde de-carbonisatie behelst de vervanging van fossiele grondstoffen en energiebronnen door duurzame, CO2-vrije alternatieven.

De uitdaging

Om de potentie van waterstof in deze de-carbonisatie in het juiste perspectief te plaatsen, is het belangrijk om ook stil te staan bij de beperkingen ervan. Waterstofgas komt niet zuiver (ongebonden) in de natuur voor. Het moet gemaakt worden en bij het maken gaat energie verloren. Waterstof is een energiedrager en geen energiebron zoals zon en wind. Waterstof is dan ook niet dé oplossing voor een duurzame energievoorziening, maar een middel om een duurzame energievoorziening mogelijk te maken. Waterstof kan, zoals fossiele brandstoffen, worden verbrand of middels een brandstofcel in elektriciteit worden omgezet. Waterstof kan in gasvorm als energiedrager worden getransporteerd in tanks en leidingen of onder druk worden opgeslagen. Ook kan het worden omgezet in andere energiedragers, zoals synthetisch aardgas (methaan), methanol, ammoniak en mierenzuur. De omzetting naar andere stoffen gaat gepaard met energieverliezen maar kan voordelen hebben zoals hogere energiedichtheid, hogere geschiktheid om op te slaan in vloeistof en geschiktheid om te gebruiken in bestaande processen en als grondstof voor industrie.

Onze visie

Infrastructuur

Waterstof heeft de technische potentie om een duurzame, CO2-vrije energiedrager te zijn voor vele toepassingen, zoals warmteproductie, elektriciteitsproductie en als grondstof in de industrie. Echter is de beschikbaarheid van betaalbare CO2-vrije waterstof afhankelijk van de ontwikkeling van technologie en -infrastructuur. Enexis Groep is van mening dat aanleg, beheer en onderhoud van de infrastructuur voor de distributie van waterstof bij de gereguleerde netbeheerders ondergebracht dient te worden. Hiervoor zijn aanpassingen in de wetgeving nodig. Tot deze wetgeving is aangepast zal ervaring worden opgedaan in pilots door gebruik te maken van de experimenteerruimte.

Blauwe, grijze of groene waterstof?

De waterstof die momenteel al veel wordt gebruikt in de industrie, wordt gemaakt uit aardgas, tijdens dit proces komt CO2 vrij. Dit wordt ook wel grijze waterstof genoemd. Wanneer deze CO2 wordt opgevangen en opgeslagen, spreekt men van blauwe waterstof. Groene waterstof is gemaakt uit duurzame bronnen, meestal door elektrolyse van water met duurzame elektriciteit.

Blauwe waterstof is een goede tussenoplossing waarmee meteen CO2-uitstoot gereduceerd kan worden. De beschikbaarheid van grote hoeveelheden blauwe waterstof kan bovendien de waterstof economie een kickstart geven. Blauwe waterstof mag echter geen eindstation worden, het gebruik van fossiele brandstoffen en opslaan van CO2 is uiteindelijk niet duurzaam. Met blauwe waterstof als tussenoplossing kan gewerkt worden aan de ontwikkeling, kostendaling en opschaling van groene waterstofproductie. Deze groene waterstof moet op termijn, ongeveer vanaf 2030, geleidelijk de blauwe waterstof vervangen.

Wat zijn de beste toepassingen voor duurzame waterstof?

CO2-vrije waterstof, met name groene waterstof, zal als energiedrager voor verduurzaming voorlopig een schaars middel zijn. Pas als en wanneer wind en zonne-energie in Nederland of internationaal overvloedig en zeer goedkoop beschikbaar is, zal die schaarste verdwijnen. De verwachting is dat dit ergens tussen 2030 en 2040 het geval zal zijn. Dit is met name afhankelijk van de technologische ontwikkeling en opschaling van groene waterstofproductie en de ontwikkeling van een markt (vraag en aanbod) van duurzame waterstof. Groene waterstof wordt genoemd voor allerlei toekomstige toepassingen, maar voor welke is het de meest geschikte energiedrager?

  • Als grondstof in de industrie

Processen waar blauwe en groene waterstof meteen een grote impact kunnen hebben zijn industriële toepassingen waar nu al grijze waterstof wordt gebruikt als grondstof. De productie van ammoniak en vervolgens kunstmest is hier een belangrijk voorbeeld van. De huidige grijze waterstof kan geleidelijk vervangen worden door blauwe en groene waterstof.

In veel industriële processen worden fossiele grondstoffen gebruikt om producten te vervaardigen, zoals koolstof afkomstig uit kolen voor staalproductie. De weinige alternatieven hiervoor zijn nog in een prille fase van ontwikkeling. In combinatie met hernieuwbare koolstof kan waterstof de nu gebruikte koolwaterstoffen op termijn vervangen. Alternatieven zijn synthetisch gas op basis van groene waterstof en groen gas.

  • Voor hoge temperatuur warmte in de industrie

In de industrie worden veel fossiele brandstoffen gebruikt. Waar dit vanwege lage temperatuur warmtevraag gebeurt is het mogelijk om deze elektrisch te verduurzamen. Voor hoge temperatuur warmte is al gauw een brandstof nodig zoals een gas of kolen. Waterstof is hiervoor één van de alternatieven, naast biomassa. Biomassa en waterstof zullen voor een aantal toepassingsgebieden concurrerend zijn, waarbij de prijs per GJ en maatschappelijke keuzes bepalend zullen zijn in welke mate biomassa toegepast zal worden.

  • Voor conversie en energieopslag

Ongeveer vanaf 2030 zal de elektriciteitsproductie in Nederland dermate van zon en wind afhankelijk zijn dat periodes van overschotten en tekorten elkaar zullen afwisselen. Voor korte periodes tot ongeveer 24 uur zullen oplossingen als vraagsturing (bijvoorbeeld slim laden van EV’s) en batterijopslag de beste manier zijn om elektriciteitsvraag en -aanbod op elkaar kunnen afstemmen. Voor overbrugging van langere periodes zal omzetting van overvloedige elektriciteit naar waterstof, of daarvan afgeleide energiedragers zoals ammoniak, een betere oplossing zijn. Met deze opgeslagen groene waterstof kan in periodes met een tekort aan wind- en zonne-energie weer elektriciteit worden geproduceerd. Ook voor capaciteitsproblemen in het elektriciteitsnet, door toenemende invoeding van zonne-energie, is omzetting van elektriciteit in waterstof soms een oplossing. Dit is echter sterk afhankelijk van de locatie en wordt aantrekkelijker naarmate de vraag naar groene waterstof toeneemt.

  • Voor lage temperatuur warmte in de gebouwde omgeving

In de behoefte aan lage temperatuur warmte in de gebouwde omgeving kan worden voorzien door gebruik te maken van restwarmte of duurzame bronnen zoals aquathermie, zonthermie, bodemwarmte/geothermie of biomassa. Indien de temperatuur van de bron onvoldoende is, kan deze met een (elektrische) warmtepomp naar het gewenste temperatuurniveau worden gebracht. Sommige woningen en gebouwen lenen zich het beste voor een warmtevoorziening met hybride warmtepompen, waarbij de piek van de warmtevraag wordt ingevuld op basis van duurzaam gas. Waterstof zou op eenzelfde wijze kunnen worden ingezet –hoewel toepassing van duurzame waterstof hiervoor pas na 2030 wordt verwacht.

  • Voor bepaalde vormen van mobiliteit en transport

Voor internationaal zwaar wegtransport, tractoren en mobile werktuigen en voor de binnenvaart biedt waterstof een alternatief voor fossiele brandstoffen. Internationale ritten met batterij elektrische vrachtwagens met veel continue rijden zijn nu moeilijk haalbaar door het ontbreken van een goede infrastructuur. Dit betekent dat zowel voor waterstof als batterijen nieuwe infrastructuur nodig is. Op korte afstanden (tot circa 300 km per dag) is een batterij-elektrische aandrijflijn de betere oplossing. Deze is nu al goedkoper in aanschaf en gebruik.

Voor lichte mobiliteit zoals personenauto’s is waterstof geen goed alternatief. Dit komt door de hoge verliezen van de groene waterstofcyclus vergeleken met het alternatief van de batterij EV. Daarbij is de elektrische infrastructuur geschikt om vrijwel overal en goedkoop laadpunten te realiseren. Voor waterstofinfrastructuur moeten eerst hele grote investeringen gedaan worden. Ditzelfde geldt voor stad en streekbussen. Vliegen over korte afstanden wordt in de toekomst waarschijnlijk elektrisch, dit is veel stiller en goedkoper. Over lange afstanden zou waterstof een rol kunnen spelen in de luchtvaart of alternatieven zoals supersnelle treinen. Voor intercontinentale vluchten lijkt een brandstof als energiedrager de enige oplossing. Deze zou synthetisch uit waterstof vervaardigd kunnen worden of uit biomassa.

Tijdspad

Middels de volgende vijf stappen wordt gewerkt naar grootschalige inzet, GW-schaal, van waterstof productie en gebruik.

plateauplanning (1).jpg

2020
Concrete waterstofplannen opgezet in samenwerking tussen industriële clusters, infrastructuurbedrijven en regionale overheden.

2023
Inzicht in technieken, werkwijzen en risico’s bij het transport en de distributie van waterstof in de bestaande netten met (tijdelijke) beheermaatregelen. Opzetten van netwerken, opleidingen, onderzoeken en ruimte geven aan innovaties. Dit zorgt voor een gezamenlijk begrip hoe waterstof veilig, betrouwbaar en tegen welke kosten getransporteerd kan worden. Netbeheerders hebben de kennis en competenties ontwikkeld om veilig en betrouwbaar waterstof te transporteren, meten en verrekenen.

2025
Vanaf 2025 grootschalige uitrol van elektrolysers langs de kust. Infrastructuur: tussen 2025 en 2030 kunnen door Nederland transportverbindingen tussen de industrieclusters worden gerealiseerd met beperkte aanpassingen aan de bestaande gasinfrastructuur.

2028
Standaarden en normen geïmplementeerd. Beheersmaatregelen en werkwijzen zijn extensief getoetst en geïmplementeerd. Transport en distributie van waterstof behoort tot de volwaardige wettelijke netbeheertaken. Standaarden zijn in normen vastgelegd, in lijn met internationale afspraken; tarieven, netontwerp, veiligheidsmanagementsystemen en marktfaciliteringstaken zijn geschikt gemaakt.

2030
De ontwikkeling van 3 tot 4 GW opgestelde productiecapaciteit voor groene waterstof aan de kust voor verduurzaming van de industrie, de opschaling naar elektrolysers van 1 GW-schaal.

Uitdagingen/barrières

Zowel aan de aanbodkant van groene waterstof als de vraag ernaar is nog weinig beweging waardoor er een kip-ei situatie ontstaat. Deze situatie kan doorbroken worden door de waterstof economie aan te zwengelen met demonstratieprojecten. De beste manier om innovatie te versnellen is door er een economische drijfveer aan te koppelen. Verdienpotentie is bij groene waterstof nog onvoldoende aanwezig, met name als gevolg van de stand van technologische ontwikkeling en regulatorische onzekerheid. De volgende barrières dienen weggenomen te worden om te komen tot een waterstof-economie:

  • Techniek

Betaalbare en betrouwbare techniek is een belangrijke voorwaarde voor het creëren van verdienpotentie. Veel van de technieken voor waterstoftoepassingen zijn nog in een vroege fase van ontwikkeling.

  • Vraag

Er is nog zeer weinig vraag naar groene waterstof. De industrie is momenteel de grote afnemer van waterstof, echter dit betreft waterstof uit aardgas, ofwel grijze waterstof. De op grote schaal geproduceerde grijze waterstof is momenteel veel goedkoper dan groene waterstof. Er zijn geen verplichtingen voor het gebruik van duurzame waterstof of beperkingen voor het gebruik van grijze waterstof. Buiten de industrie zijn er momenteel vrijwel geen toepassingen voor waterstof.

  • Standaardisering

Omdat kleinschalige waterstofnetten nog niet bestaan zijn er nog geen normen en standaarden voor ontwikkeld. Er zijn bijvoorbeeld geen ontwerpregels, keuringseisen, stationsnormen, lekdetectiemethodes, instructies voor hulpdiensten, afleverspecificatie gaskwaliteit, tarievenstructuren, enzovoorts.

  • Wet- en regelgeving

De herziene Gas- en Elektriciteitswet 1998 biedt reeds een aantal mogelijkheden om netbeheerders de ruimte te geven met waterstof te experimenteren, deze mogelijkheden kunnen tijdelijk met nadere regelgeving (AMvB’s) ingevuld worden. Voor het verruimen van de taakstelling van de netbeheerders (permanente taak) en het creëren van een juridische basis voor de voorgestelde maatregelen rondom netwerktoegang en tarieven moet de wet- en regelgeving worden aangepast, wat tijd vergt.

Er zijn nog vele juridische barrières welke in kaart zijn gebracht in het HyLAW project. Bijvoorbeeld, het verkregen van een toegang tot het net wordt als een grote barrière geïdentificeerd als gevolg van o.a. omgevingswetgeving, er zijn onvoldoende standaarden voor de toepassing van waterstof in combinatie met aardgas, het transport per tube trailer is beperkt waarmee transport van waterstof over de weg duur is, de regelgeving om de kwaliteit van waterstof te bepalen veroorzaakt hoge kosten voor waterstof tankstation beheerders.

Hoe dragen Enexis Groep, Enexis Netbeheer en Enpuls bij aan de ontwikkeling van waterstof?

Het aanjagen van de ontwikkeling van waterstof als energiedrager is nodig voor systeemintegratie (verbinden van elektriciteits-, gas en warmte-infrastructuren) en om meer duurzame energieproductie in de distributienetten te kunnen inpassen. Om dit mogelijk te maken moeten schaalbare concepten ontwikkeld worden. Bijvoorbeeld lokale, multimodale energiesystemen waar waterstof als energiedrager maximale synergie creëert en de gesocialiseerde kosten van de energietransitie minimaliseert. In de periode 2025 tot 2030 verwacht Enexis Groep de eerste commercieel haalbare lokale ecosystemen omtrent waterstof. Een infrastructuur voor de distributie voor waterstof is een belangrijke toevoeging voor een schaalbaar multimodaal energie infrastructuur concept. Door de volgende activiteiten te stimuleren dragen wij bij aan het behalen van dit doel.

  • Enpuls doet onderzoek naar de haalbaarheid van groene waterstof productie en ontwikkelt schaalbare concepten die de markt voor groene waterstof aanjagen en barrières wegnemen.
  • Enexis Netbeheer onderzoekt hoe bestaande aardgasnetten geschikt zijn te maken voor waterstofdistributie en past bestaande aardgas distributienetten aan t.b.v. gebruik met waterstof. Hiermee wordt desinvestering voorkomen en tevens de investering in nieuwe of de verzwaring van bestaande infrastructuur vermeden.
  • Vanaf 2030 zullen op steeds meer decentrale locaties waterstof worden geproduceerd. Indien deze waterstof niet lokaal gebruikt kan worden, ziet Enexis Groep een rol om deze waterstof via specifieke leidingen, dan wel gebruikte aardgasleidingen, te transporteren.
  • In demonstratieprojecten wordt ervaring met groene waterstof productie opgedaan, met als doel opschaling. Enexis Groep zal geen groene waterstof technologie ontwikkelen maar in het net geschikte locaties aanwijzen waar demonstratieprojecten huidige knelpunten kunnen verlichten. Met deze gezamenlijk te ontwikkelen demonstratieprojecten in distributienetten kan ervaring worden opgedaan terwijl lokale niet industriële toepassingen ontwikkeld worden.
  • Waterstofgas in pure vorm is niet het enige molecuul waarmee de energievoorziening CO2-vrij gemaakt kan worden. Met name de mogelijkheid om synthetische methaan te produceren en waterstof in mengvorm met natuurlijk of synthetisch aardgas in netten toe te passen zijn interessant voor strategisch netbeheer. Enexis Groep onderzoekt wat de mogelijkheden zijn vanuit technisch perspectief en op welke termijn deze technieken economisch haalbaar worden. Hierdoor ontdekken we welke (combinaties van) energiedragers er in de gasnetten zullen komen.

Nieuwsbrief inschrijven