De huidige waterstofproductie omvat zo’n 70 miljoen ton. „Meestal zogeheten grijze waterstof, gemaakt uit aardgas”, verklaarde Frank Wouters, plaatsvervangend voorzitter van het Australische ingenieurs- en adviesbureau Worley, zaterdagmiddag tijdens een webinar van de Vereniging Zonnekrachtcentrales (VZKC). „Daarbij verdwijnt per ton waterstof 10 ton CO2 in de lucht. Wanneer die CO2 wordt opgevangen en opgeslagen, is er sprake van zogeheten blauwe waterstof.”

De derde mogelijkheid is groene waterstof, gemaakt door water te splitsen in waterstof en zuurstof met behulp van elektrische energie. In een schone waterstofeconomie zal alle waterstof ten slotte op deze manier worden geproduceerd.

Waterstof wordt vandaag de dag gebruikt bij de raffinage van olieproducten en bij de productie van synthetische brandstoffen en van kunstmest. In een duurzame waterstofeconomie wordt waterstof steeds belangrijker. „Voor de industrie is waterstof van belang bij de productie van kunstmest, staal en synthetische brandstoffen voor vliegtuigen. Ook is het geschikt als vervanger van aardgas om woningen te verwarmen. Ten slotte kunnen elektrische voertuigen met brandstofcel erop rijden.”

Europees netwerk

De EU wekt momenteel zo’n 50 procent van de elektrische energie duurzaam op. „Overtollige duurzame energie is er daardoor nog niet zoveel; waterstof is nog niet op grote schaal nodig voor opslag van elektriciteit om dat later weer terug te leveren aan het net.” Maar op Europees niveau gaat dat veranderen, vervolgt Wouters.

Haalbaarheidsstudies wijzen erop dat Europese landen tot 2050 massaal zullen moeten elektrificeren om de klimaatdoelen van Parijs te halen. Om in 2050 op een netto-CO2-uitstoot van nul uit te komen, moet Europa een nieuw energiesysteem opbouwen, realiseert André Faaij zich. Hij is hoogleraar energiesysteemanalyse aan de Rijksuniversiteit Groningen en wetenschappelijk directeur van TNO. „De snelheid waarmee de uitstoot omlaag moet gaan, ligt hoog. We moeten alle opties die we hebben, gebruiken; dus ook biomassa en de ondergrondse opslag van CO2.”

Het doel van 2050 moet worden bereikt met zo weinig mogelijk kosten. Wind en zon zullen de fundering vormen van het de nieuwe elektriciteitsvoorziening van Europa. Beide nemen ongeveer de helft voor hun rekening, verwacht Faaij. „Als we bijvoorbeeld afzien van meer windparken op zee zullen we op termijn te maken krijgen met veel hogere energiekosten.”

Cruciaal

Uit onderzoek blijkt ook dat waterstof een cruciale rol krijgt in de toekomstige duurzame economie, benadrukt Wouters. Een Europees aardgasnet ligt er al. „Dat kan met kleine aanpassingen dienstdoen als goedkoop transportnet voor waterstof. Het stroomnet is nog niet berekend op een duurzame toekomst.”

Wouters rekent voor dat in 2050 zo’n 6000 terawattuur (het energieverbruik van 2 miljard huishoudens) aan stroom duurzaam moet worden geproduceerd, terwijl daarnaast ook zo’n 6000 TWh aan duurzame ‘moleculen’ zoals waterstof beschikbaar moet zijn. „Als we in 2050 beschikken over 100 procent duurzame elektriciteit, zal 10 tot 20 procent van de beschikbare waterstof nodig zijn voor tijdelijke energie-opslag en om het net te stabiliseren.”

Momenteel komt ruim de helft van de primaire energie uit het buitenland. Het gaat dan met name om gas uit Rusland, Algerije en Noorwegen en om olie uit het Midden-Oosten. „In 2050 is dat aandeel nul”, stelt Wouters. Maar ook dan zal de EU afhankelijk zijn van het buitenland. Het gaat immers om enorme hoeveelheden energie die duurzaam moeten worden opgewekt. „Voor een duurzame waterstofeconomie is 650 gigawatt nodig aan windmolens en 2000 gigawatt aan zonnepanelen (samen genoeg voor zo’n 2,6 miljard huishoudens). Daarvoor is in Europa geen plaats.”

Rotterdam

De productie van groene waterstof kan het beste plaatsvinden op plekken waar dat tegen de laagste kosten kan gebeuren, zoals in Marokko, Tunesië, Algerije en Oekraïne, rekent Wouters voor. „De energiestromen zullen gaan veranderen. Zo’n 60 procent van onze duurzame waterstof komt straks uit Noord-Afrika. Daar kan het worden geproduceerd voor 1,50 tot 2,50 euro in plaats van 6,00 euro per kilogram in Nederland.”

De groene waterstof uit deze landen kan ter plekke worden omgezet in vloeibare ammoniak. Dat is gemakkelijker per schip te transporteren dan vloeibare waterstof. In de Rotterdamse haven kan de ammoniak worden omgezet in groene waterstof en stikstof.

De duurzame waterstofeconomie eruit zou kunnen zien, is al te zien in Neom, een megastad in Saudi-Arabië. Wouters: „Een gebied zo groot als België functioneert zonder fossiele brandstoffen. Er is 40 tot 60 gigawatt (voor omgerekend 40 tot 60 miljoen huishoudens) beschikbaar aan geïnstalleerde zonnepanelen en windmolens. Om het net te stabiliseren, wordt waterstof gebruikt.”

Ook de Verenigde Arabische Emiraten is een proeftuin voor een duurzame waterstofeconomie. Autofabrikant Mazda en technologiebedrijf Siemens hebben samen vergaande plannen met groene waterstof. Wouters: „Het blijkt mogelijk 5 miljoen auto’s samen 100 miljard kilometer per jaar te laten rijden. Daarvoor is 1 miljard kilogram waterstof nodig van maximaal 2 euro per kilogram.”

Daarnaast kan de elektrische auto met brandstofcel een aantal elektriciteitscentrales (en kerncentrales) uitsparen, legt de duurzaamheidsexpert uit. „Op een kilogram waterstof kan zo’n auto 100 kilometer rijden. Dat kost je een paar euro. Zo’n auto staat 90 procent van de tijd stil. Als alle auto’s in de Europa worden vervangen door vervoersmiddelen met brandstofcel kunnen ze samen op jaarbasis ongeveer 100 terawattuur aan het net leveren. Dat is evenveel als tien grote centrales van 1000 megawatt. Bovendien kunnen ze samen het hele elektriciteitsnetwerk goedkoop stabiliseren en dat ’s nachts van energie voorzien.”

Wouters wil de auto op waterstof daarom niet op voorhand afschrijven. „Het klopt dat het rendement van de omzetting van elektriciteit naar waterstof en weer terug nu nog vrij laag is met 30 procent. Maar de systeemkosten van waterstof, voor bijvoorbeeld productie en transport, vallen veel lager uit. Naarmate waterstof goedkoper wordt, zullen de systeemkosten dalen. De omzettingsverliezen doen er dan steeds minder toe.”