De uitdaging: duurzame alternatieven voor kolen, aardgas en olie

Nederland heeft als doel om in 2050 een volledig CO2-neutrale economie te hebben. Enerzijds bestaat dit uit de verduurzaming van brandstoffen. Fossiele brandstoffen als aardgas, kolen en olie verdwijnen en worden vervangen door duurzame energiedragers als hernieuwbare elektriciteit.  Deze verduurzaming kan echter niet volledig met elektriciteit worden bereikt. Waterstof heeft de technische potentie om een CO2-vrije brandstof te zijn.

Een volledig CO2-vrije economie betekent ook gebruik van duurzame grondstoffen binnen processen. Huidige industriële processen gebruiken vaak olie, aardgas of kolen als grondstof, of daarvan afgeleide stoffen zoals grijze waterstof. Voor dergelijke toepassingen kan elektriciteit niet worden gebruikt en zijn alternatieven zoals waterstof nodig.

Er zal in de energietransitie dus behoefte zijn aan duurzame elektronen én moleculen.  In de komende jaren moet groene waterstof zich als duurzaam alternatief ontwikkelen om uiteindelijk fossiele brandstoffen en grondstoffen te vervangen.

Onze visie: waterstof is essentieel maar geen heilige graal

Waterstof is een essentieel onderdeel van de energietransitie, maar niet de heilige graal. Waterstof kan, zoals fossiele brandstoffen, worden verbrand of middels een brandstofcel in elektriciteit worden omgezet. De omzetting van elektriciteit naar waterstof gaat wel gepaard met energieverliezen, maar waterstof als grondstof of brandstof kan ook veel voordelen bieden. 

  • Waterstof is een energiedrager, wat betekent dat het energie kost om waterstof te maken. Voor groene waterstof via elektrolyse is zonne- en windenergie nodig. Er is nu en de komende decennia geen sprake van overvloedige duurzame energie. Waterstof kan dus niet ongelimiteerd worden geproduceerd. 
  • Aangezien groene waterstof schaars zal zijn is het belangrijk om het in te zetten in sectoren zonder beter, duurzaam alternatief.  
  • Door de toename van wind- en zonne-energie en elektrificering van de vraag wordt elektriciteit steeds belangrijker als energiedrager. We hebben dus elektronen en moleculen nodig. 
  • Met opschaling van blauwe waterstofproductie geven we de waterstofmarkt een kickstart en parallel daaraan zal groene  waterstoftechnologie verder ontwikkeld moeten worden.

Efficiënte inzet van waterstof

Op dit moment wordt veelal grijze waterstof gebruikt, wat wordt gemaakt uit aardgas. De uitdaging is om deze grijze waterstof te verduurzamen en te vervangen door groene waterstof. De beperkte beschikbaarheid van groene waterstof via elektrolyse maakt echter dat het niet de heilige graal is voor de energietransitie. Het is daarom van belang dat CO2-vrije waterstof alleen wordt ingezet in de verduurzaming van processen waarvoor geen betere duurzame oplossing bestaat. Onderstaande ordening moet leidend zijn bij de inzet van groene waterstof.

  1. Grondstof in de industrie
    Groene en blauwe waterstof hebben een direct grote impact bij industriële toepassingen die nu grijze waterstof gebruiken als grondstof (bv. productie van ammoniak en kunstmest).
  2. Hoge temperatuur warmte in de industrie
    Veel industriële processen gebruiken nu aardgas voor het bereiken van de benodigde hoge temperaturen om reacties plaats te laten vinden (bv. raffinaderijen, hoogovens, chemie). Waterstof is hiervoor het meest geschikt en dient daarom gebruikt te worden voor hoge-temperatuur toepassingen.
  3. Energiebuffer
    Voor korte periodes zijn oplossingen als vraagsturing (bv. slim laden van elektrische auto’s) en batterijopslag de beste manier om vraag en aanbod van duurzame energie op elkaar af te stemmen. Op termijn zullen echter langere periodes van overschotten en tekorten gaan optreden en is opslag van grotere hoeveelheden energie noodzakelijk. Voor deze lange termijn flexibiliteit zal energie worden opgeslagen in de vorm van waterstof, of daarvan afgeleide stoffen.
  4. Piekvraag gebouwde omgeving
    Sommige gebouwen en woningen lenen zich het beste voor een duurzame warmtevoorziening met een hybride systeem. Bijvoorbeeld een warmtepomp in combinatie met een HR-ketel, waarbij de piek van de warmtevraag wordt ingevuld met een duurzaam gas. Waterstof of syngas kan dan een duurzaam alternatief zijn voor aardgas, voor de koudste dagen van het jaar.

Waterstof heeft de meeste toegevoegde waarde in bovenstaande toepassingen. Voor mobiliteit is waterstof geen passende oplossing. Door de hoge verliezen van de waterstofcyclus zijn batterijen een beter alternatief. Dit geldt ook voor korte termijn energieopslag waarvoor vraagsturing en vormen van batterijopslag beter geschikt zijn. Daarnaast zal waterstof geen 1-op-1 vervanging zijn voor aardgas in de gebouwde omgeving. Daar moet voornamelijk worden ingezet op all-electric, warmtenetten en hybride oplossingen.

Opschaling groene waterstof

Om groene waterstof als duurzaam alternatief in te zetten, is het van belang dat opschaling plaats vindt. Marktpartijen hebben weinig tot geen ervaring met elektrolyse en er is weinig beweging aan zowel de aanbod- als de vraagkant van groene waterstof. Om meer praktijkervaring op te doen met de productie van waterstof uit elektrolyse moeten concrete waterstofinitiatieven worden opgestart in gezamenlijkheid met de industrie, netbeheerders en overheden. Mogelijke subsidie via de SDE++ kan werken als katalysator. Er moet een certificaten-systeem komen voor grijze, blauwe en groene waterstof. Een verplicht aandeel blauwe en later groene waterstof, ingesteld door de nationale overheid, zal zorgen voor economische meerwaarde van blauwe en groene waterstof. 

Technieken voor het opwekken van groene waterstof dienen verbeterd te worden om de verdienpotentie te vergroten en de business case sluitend te krijgen. De beschikbaarheid van betaalbare groene waterstof is daarnaast deels afhankelijk van het transport. Naast enkele private netten bestaat er op dit moment nog geen grootschalig waterstofnet voor transport en distributie. Een mogelijke oplossing bestaat uit het gebruik maken van het huidige aardgasnet. Netbeheerders dienen te onderzoeken hoe bestaande aardgasnetten geschikt zijn te maken voor waterstofdistributie en bestaande gasnetten aan te passen t.b.v. gebruik voor waterstof. Hiermee wordt desinvestering voorkomen en tevens de investering in nieuwe of verzwaring van bestaande infrastructuur vermeden. Onderzoek naar de techniek, business case en eventuele risico’s van transport en distributie moeten uiteindelijk leiden tot een kader met standaarden en normen voor waterstof, parallel aan de ontwikkeling van elektrolysers op gigawatt-schaal.

Speerpunten

Enpuls draagt met de volgende punten bij aan de ontwikkeling en opschaling van groene waterstof.

  • Enpuls draagt actief haar visie op waterstof uit bij relevante partijen zoals de overheid.

  • Enpuls bedenkt en ontwikkelt nieuwe businessmodellen voor groene waterstof voor specifieke toepassingen, zoals groene waterstofcertificaten en afgeleide energiedragers zoals metal fuels.

  • Om betaalbare groene waterstof te realiseren, zet Enpuls zich in voor het doen van onderzoek naar de haalbaarheid van groene waterstofproductie en mogelijkheden om de business case te verbeteren door inzet van waterstof voor congestiemanagement.

  • Op dit moment wordt er 800.000 ton per jaar aan grijze waterstof gebruikt in Nederland. 55% hiervan wordt gebruikt bij de productie van ammoniak en het resterende deel in olieraffinage (o.a. kraken en ontzwavelen) en bij de productie van methanol.

  • Zouden we het aardgasverbruik van de Nederlandse huishoudens willen vervangen door groene waterstof, dan is ongeveer 40 Gigawatt aan windenergie op zee nodig. Dat zijn zo’n 5000 off-shore windturbines. Eind 2018 bedroeg de totale hoeveelheid wind op zee in Europa 18.5 Gigawatt.

  • In Nederland is er momenteel weinig tot geen groene waterstofcapaciteit. De aangekondigde initiatieven hopen voor 2030 gezamenlijk circa 200 MW te realiseren.

Meer lezen

  • Onderzoek groene waterstof Enpuls
  • Overzicht Nederlandse waterstofinitiatieven, -plannen en -toepassingen TKI Gas 
  • Routekaart waterstof TKI Nieuw Gas
flexibel
Alexander Savelkoul Manager Transitie Energiesysteem
“De duurzame energie revolutie is niet meer te stoppen. Dit is de tijd om samen kansen te grijpen!”
Schermafbeelding 2020 06 30 Om 09.21.50
Blog
Prognoseatlas geeft waardevolle inzichten over elektrisch vervoer

Hoe weet je als gemeente waar en wanneer de komende jaren oplaadpunten voor elektrisch vervoer nodig zijn? Check de Buurtprognose!

Waterstof windmolen op zee
Blog
Waterstof. Heilige graal of overschat verhaal?

Is waterstof hét duurzame CO2-vrije alternatief voor fossiele grondstoffen en energiebronnen?

Zon windmolens
Visie
Slim duurzame energie opwekken op land

Hoe houden we de maatschappelijke kosten zo laag mogelijk, zodat we in 2030 vier keer zoveel duurzame stroom kunnen opwekken als nu?

Waterstof.jpg
Video
Hoe haalbaar is het nu om groene waterstof te maken?
Waterstof windmolen op zee
Podcast
Waterstof: heilige graal of hype
Energiek Nieuws Week 25 Nieuws Week
Blog
Energiek Nieuws Week 25
Energiek Nieuws Week 26 Nieuws Week
Blog
Energiek Nieuws Week 26
Energiek Nieuws Week 27 Nieuws Week
Blog
Energiek Nieuws Week 27
Waterdruppels op blad
Blog
Waterstof niet in de auto, wel voor de industrie

Groene waterstof is onmisbaar voor de energietransitie, maar de toekomstige brandstof voor onze auto’s is het niet.

Vierkant Beeld Flexibiliteit Bnr
Podcast
Hoe manage je de toenemende energievraag?
Europese vlag
Visie
Clean Energy Package: het belang voor decentrale overheden

Wij hebben onderzoek gedaan naar het Clean Energy Package, een wetgevingspakket van de Europese Unie om de energietransitie te versnellen.

Boer In Veld
Concept
Beregenen op ZON

Wil jij jouw op boerderij je dieselwerktuigen electrificeren? Enpuls heeft een onderzoek gedaan naar de voordelen. Lees er alles over in onze whitepaper of plan een bezoek aan één van de demo boerderij locaties.

Bestelbus
Blog
Waarom is de elektrische bestelbus nog niet populair?
Groen Gas
Visie
Groen gas: noodzakelijke energiedrager in de transitie

Wij zien groen gas als een zeer waardevolle en noodzakelijke energiedrager in de transitie naar een volledig duurzaam energiesysteem.

Energie observer.png
Blog
Drijvend laboratorium voor duurzame energie

De Energy Observer is een varend laboratorium voor duurzame energie. Een schip van én voor de toekomst.

Grid Flex Heeten
Concept
Nieuwe marktmodellen: Grid Flex

In Heeten gebeurt het al: lokale opwek, verbruik én opslag van energie. Zo houden we geldstromen binnen de regio en stimuleren we lokale duurzame opwek.

Overview Winnaars
Persbericht
Winnaars Enpuls Challenge onthuld
Beregenen Op Zon
Blog
Landbouw verduurzamen met elektrisch beregenen