Bijna een jaar geleden ontving toenmalig demissionair Minister voor Klimaat en Energie Rob Jetten een Gouden Waterstofmedaille op de World Hydrogen Summit. Maar wie acht maanden later kritisch naar de sector kijkt, ziet waterstoftoepassingen voor de gewone gebruiker een langzame dood te sterven. Want waar velen waterstof in eerste instantie als kansrijke verduurzamingsmogelijkheid beschouwden, blijkt de brandstof nu toch niet zo veelbelovend als gedacht.

Zoals het Planbureau voor de Leefomgeving van de week berichtte, komt de opbouw van het gebruik van waterstof niet goed op gang. De studie van het PBL laat overduidelijk zien dat er verschillende redenen zijn voor de afwachtende of zelfs terugtrekkende houding van investeerders, producenten en gebruikers. Zo ook in de bouwsector. Maar waarom?  

Wat is waterstof?

Voordat we ingaan op die grote ‘waarom’, staan we eerst even stil bij wat waterstof precies is. Waterstof (H2) is een gas dat ingezet kan worden als brandstof. Hoewel er maar één soort gas waterstof heet, zijn er verschillende benamingen die aangeven hoe de waterstof gemaakt is: grijze waterstof (geproduceerd uit fossiele brandstof), blauwe waterstof (geproduceerd uit fossiele brandstof met CO2 afvang) en groene waterstof (geproduceerd uit hernieuwbare energie). In theorie kan waterstof ingezet worden voor personenvervoer, het verwarmen van woningen en kantoren, industriële productieprocessen en energieopslag. Als toevoeging aan een toekomstbestendige energiemix lijkt groene waterstof zo een kansrijke schakel in de energietransitie. Maar hoe realistisch is dat vooruitzicht eigenlijk? 

Van hip naar flop.

Om de weg van waterstof in de bouw goed te begrijpen, zoomen we even in op de productie van waterstof. Het maken van waterstof met hernieuwbare energie geeft namelijk veel energieverlies (wel 20 tot 40%). Wanneer verwarmingselementen – zoals warmtepompen – deze energie via een compressor weer omzetten in elektriciteit om warmte van te maken, verlies je opnieuw energie. Dat is niet alleen inefficiënt, maar maakt het ook qua investering niet-concurrerend met rechtstreeks verbruik van groene elektriciteit. Verwarmen met een elektrische warmtepomp is zo bijvoorbeeld zes tot acht keer goedkoper dan met een waterstofketel.  

Ook voor het personenvervoer lijkt waterstof niet de meest efficiënte manier van verduurzamen. Want ook qua energierendement (en dus de kosten!) is waterstof niet beter dan rijden met elektrische batterijen.  

Dat de productie van groene waterstof momenteel erg duur is, is welbekend. Maar het kost niet alleen onze zuurverdiende centjes; het gebruikt ook hernieuwbare elektriciteit die anders direct ingezet zou kunnen worden. Zo lijkt het ietwat overbodig om deze (soms schaarse) elektriciteit om te zetten in waterstof om vervolgens weer elektriciteit van te maken. Beetje omslachtig, niet? 

Of toch wel nuttig?

Maar waterstof is toch niet helemaal nutteloos? Waar kan het dan wél goed gebruikt voor worden? Allereerst kunnen we kijken naar situaties waarbij verwarmen op hoge temperaturen noodzakelijk is. Denk hierbij aan de hoogovens van de staalindustrie of productieprocessen bij chemiebedrijven. Op korte termijn zijn er voor deze industrieën buiten waterstof geen duurzame alternatieven beschikbaar. Willen deze industrieën toch verduurzamen de komende jaren, dan is de grootschalige inzet van waterstof dus een reële oplossing.  

Ook voor situaties waarin er veel hernieuwbare energie wordt opgewekt, maar niet allemaal wordt gebruikt, kan waterstof nuttig zijn. Waterstof kan dan namelijk ingezet worden als vorm van chemische energieopslag. Op dit moment is waterstofopslag een van de weinige mogelijkheden voor daadwerkelijk langdurige en grootschalige energieopslag. Meer zelfs dan batterijopslag of CAES. Lees hier meer over energieopslag.

De weg van waterstof

Al bij al is de inzet van groene waterstof op kleinere schaal en voor lagere temperaturen dus is niet bepaald een energetisch-of kostenefficiënt gebruik van hernieuwbare energie. Alternatieven binnen de kaders van volledige elektrificatie lijken daarmee veel kansrijker voor deze scenario’s. Oftewel: waterstof is voor installatietechniek in de segmenten woning- en utiliteitsbouw niet de weg vooruit.  

Wat is dan wel de toekomst van waterstof? Met de kanttekening dat er nog veel nodig is voor de overstap, is de zware industrie degene die baat lijkt te hebben bij verdere toepassing van waterstof. Wil dit succesvol ingezet worden, is het dan ook noodzakelijk dat de overstap volledig is. Met de hoeveelheden energie die deze sector verbruikt, zal alle groen geproduceerde waterstof nodig zijn om de verduurzamingsslag in deze sector te kunnen realiseren. Als Tata Steel zijn staalproductie bijvoorbeeld zou willen verduurzamen, zou daar vierhonderd kiloton groene waterstof voor nodig zijn. Het equivalent daarvan in hernieuwbare stroom is ongeveer zes gigawatt windenergie op zee en behelst driekwart van de beschikbare energie voor groene waterstofproductie. Het is in dat geval des te belangrijker geen dure waterstof te verspillen aan kleinschalige zaken zoals woningverwarming. Oh, en te blijven innoveren in minder energie-intensieve industrie…  

Technische aanbevelingen

Om de overstap voor de zware industrie naar groene waterstof werkelijkheid te maken, moet er nog wel het een en ander gebeuren. Hoewel de bestaande infrastructuur van gasleidingen waarschijnlijk ge-‘repurposed’ kan worden voor waterstoftransport, zijn er nog wel enkele technische aspecten waar rekening mee gehouden moet worden:  

  1. Hydrogen embrittlement (waterstofverbrossing)
    Waterstofmoleculen kunnen staal broos maken, wat kan leiden tot scheuren en lekkages. Bestaande leidingen moeten daarom mogelijk worden voorzien van speciale coatings om te voorkomen dat waterstof in het staal doordringt en schade veroorzaakt.
  2. Kleinere moleculen
    Waterstofmoleculen zijn kleiner dan aardgasmoleculen, waardoor ze gemakkelijker door kleine openingen en scheuren kunnen ontsnappen. Dit betekent dat koppelingen, afsluitingen en lasnaden extra aandacht nodig hebben om lekkages te voorkomen.  
  3. Drukverschillen
    Omdat waterstof een lagere energiedichtheid heeft dan aardgas, moet het onder hogere druk worden getransporteerd om dezelfde hoeveelheid energie te leveren. Dit kan extra belasting op de leidingen veroorzaken. Daarom moeten afsluiters en koppelingen vervangen worden en lasnaden gecontroleerd en mogelijk versterkt worden.  
  4. Meet- en regeltechniek
    De huidige meet- en regelapparatuur, ontworpen voor aardgas, is niet direct geschikt voor waterstof en moet worden aangepast of vervangen.  
  5. Veiligheidsnormen
    Er moeten nieuwe veiligheidsnormen en protocollen worden ontwikkeld voor distributeurs, monteurs en aan de kant van de gebruiker (de industrie) om de veilige distributie en toepassing te waarborgen. 

 

Wat nu?

Het is dus allemaal niet zo zwart-wit. In plaats van ‘weg met waterstof’ is de weg naar waterstof een die richting de zware industrie loopt. Dan kunnen de personenauto’s en warmtepompjes mooi andere energiebronnen gebruiken. Het bevestigd maar weer dat de energietransitie haalbaar is met een gezonde energiemix. Maar voor ieder potje een eigen deksel. Dus bewaar die waterstof maar in een ander potje, dan zoeken wij voor de gebouwde omgeving onze deksel elders…