Waterstof voor een duurzame energievoorziening

Waterstof kan een belangrijke rol gaan spelen in de transitie naar een duurzame energievoorziening. Nu wordt er vooral grijze waterstof geproduceerd door verbranding van vooral aardgas en blauwe wanneer bij dat proces CO2 wordt afgevangen. Maar als het gaat om groene waterstof, die volledig uit zon en wind is geproduceerd, zijn er nog technologische drempels te slechten. TNO werkt aan innovaties voor productie, transport en opslag van waterstof en toepassingen als brandstofcellen en gasturbines om de energietransitie te versnellen.

Tien dingen die je moet weten over waterstof

Lees verder

Groene Waterstof als CO2-vrije energiedrager

Ons land kan zelfs een voortrekkersrol spelen bij de ontwikkeling van componenten voor de nieuwe generatie electrolysers. Deze apparaten gebruiken elektriciteit om water te splitsen in waterstof en zuurstof. Als die elektriciteit door zon of wind is opgewekt, is er sprake van CO2-vrije, groene waterstof. De huidige generatie electrolysers leveren nog te weinig vermogen om een belangrijke rol te kunnen spelen in de energietransitie en is nog nauwelijks rendabel. Samen met bedrijven in de maakindustrie werkt TNO aan electrolysers met een aanzienlijk groter vermogen, langere levensduur en lagere kosten. Daarnaast zijn we met partners in binnen- en buitenland begonnen met het ontwerp van de groene waterstofcentrale van de toekomst, die aanzienlijk meer duurzame waterstof kan produceren tegen een derde van de huidige kosten.

Betrouwbare en goedkope componenten

Nederland kan een belangrijke toeleverancier worden van componenten aan fabrikanten van electrolysers. Door met deze bedrijven samen te werken aan robuuste, betrouwbare en goedkopere onderdelen kan ons land een belangrijke positie innemen op deze mondiale groeimarkt. Samenwerking tussen onderzoeksinstituten, fabrikanten en eindgebruikers is noodzakelijk om proefinstallaties te bouwen en steeds verder op te schalen.

Waterstof uit aardgas met koolstof

Methaanpyrolyse kan grootschalige inzet van emissieloos waterstof enorm versnellen. Voor de benodigde energie kan ook duurzame stroom worden ingezet. Dan is de totale CO2-uitstoot dus nihil. Bovendien is er per waterstofmolecuul beduidend minder energie nodig dan bij steam methane reforming, dan wel bij elektrolyse van water. Het is betaalbaar en binnen enkele jaren commercieel toepasbaar. Met methaanpyrolyse wordt waterstof uit aardgas gemaakt met koolstof – en niet CO2 – als waardevol bijproduct. Bij deze technologie wordt bij hoge temperatuur in een gesmolten metaallegering methaan gesplitst tot waterstof en pure koolstof. De reactie heeft plaats in een bad van ongeveer 900 graden Celsius met gesmolten metaal. Aardgas vliegt er aan de bovenkant uit en vaste koolstof komt bovendrijven. De uitstoot kan echter enorm worden gereduceerd en zelfs geneutraliseerd. TNO is bezig met een verfijning van het proces, om zuivere koolstof te produceren en gaat een pilot-installatie bouwen waarna de commerciële toepassing volgt. Opschalen van de technologie is niet ingewikkeld en is in fabrieken modulair op te bouwen en uit te breiden. 

Groene Waterstof als grond- en brandstof

De huidige grijze waterstof wordt nu met name geproduceerd en toegepast in de industrie, vooral als grondstof voor onder meer ammoniak en kunstmest. In de toekomst kan groene waterstof als brandstof een alternatief zijn voor aardgas in productieprocessen en voor hoge temperatuur warmte in de industrie. Waterstof wordt als brandstof voor voertuigen nu nog beperkt gebruikt. Voor langere afstanden en zwaarder transport zijn veilige, compacte tanks nodig om waterstof op te slaan in een vrachtwagen, een binnen- en zeeschip en mogelijk zelfs een vliegtuig. TNO onderzoekt welke materialen geschikt zijn om waterstof bij extreem lage temperatuur dan wel bij hoge druk in vloeibare toestand op te slaan.

Unieke infrastructuur

Windparken op zee gaan steeds meer elektriciteit produceren, meer dan het huidige elektriciteitsnet aan kan. Omzetting van elektriciteit in waterstof en transport van waterstof door een deel van het bestaande gasnet is een alternatief voor verzwaring van het elektriciteitsnet. De aardgasleidingen zijn met relatief kleine ingrepen geschikt te maken voor waterstof. Nederland is dankzij deze unieke infrastructuur hier goed op voorbereid.

Ondergrondse opslag van waterstof

Een voordeel van waterstof is dat het relatief goedkoop op grote schaal kan worden getransporteerd en opgeslagen. Opslag kan bijvoorbeeld in ondergrondse zoutcavernes. Tevens onderzoekt TNO wat de kansen en uitdagingen zijn voor opslag in lege gasvelden. Ondergrondse opslag van waterstof is zeer geschikt voor het overbruggen van langere periodes (dagen tot maanden) waarin er verschil is tussen vraag en aanbod van elektriciteit dan wel warmte. Nederland kent bijvoorbeeld een sterk verschil in de vraag naar warmte in zomer en winter. Ook is het aanbod van elektriciteit uit zon en wind sterk weers- en seizoensafhankelijk. Met waterstof als energiedrager kunnen periodes met overschotten en tekorten aan energie uit wind of zon worden opgevangen zodat het energiesysteem in balans blijft.

Systeemvragen

Technisch gezien kan overal waar nu aardgas wordt gebruikt dit worden vervangen door groen waterstof gas. Maar economisch en maatschappelijk is dit zeker niet in alle gevallen de beste optie. Zo is het voor de gebouwde omgeving in veel gevallen efficiënter gebruik te maken van duurzame bodemwarmte of een warmtepomp dan wel een combinatie. Van belang is deze afweging op systeemniveau te maken.

Waterstof is daarom meer dan een technologisch vraagstuk. Het is niet alleen van invloed op ons energiesysteem maar heeft ook economische, juridische en andere maatschappelijke gevolgen, waarbij veel verschillende belangen moeten worden afgewogen. TNO combineert diepgaande kennis van technologieën, markten, verdienmodellen en wetgeving om partijen te helpen de juiste keuzes te maken. We zijn actief in tal van projecten in binnen- en buitenland, waardoor we een integraal overzicht hebben van alle vraagstukken rond waterstof.

Groene waterstof op grote schaal beschikbaar maken om de energietransitie te versnellen

 

Voor meer informatie over dit onderwerp neem contact op met Lennart van der Burg

Neem contact op
Nieuws

H-vision: Rotterdamse haven verduurzamen met blauwe waterstof

02 juli 2019
Het bedrijfsleven in de Rotterdamse haven zet de energietransitie in een hogere versnelling. Dat gaat gebeuren door op grote schaal blauwe waterstof te produceren en toe te passen in industriële processen.... Lees verder
Nieuws

Startschot voor ontwerp gigawatt elektrolysefabriek

20 maart 2019
Om de Nederlandse industrie van duurzame waterstof te kunnen voorzien moet er nog veel gebeuren. Duurzame waterstof is te maken via elektrolyse van water, met elektriciteit uit wind en zon. Om dit naar... Lees verder
Nieuws

Kan productie van groene waterstof verzwaring van het elektriciteitsnet voorkomen?

03 december 2018
Door de sterke toename van het aantal lokale zonne- en windenergieprojecten bereikt het elektriciteitsnet op een aantal plaatsen in Nederland zijn maximale capaciteit. Nieuwe projecten en initiatieven... Lees verder

Naar CO2-neutrale brand- en grondstoffen

VOLG TNO OP SOCIAL MEDIA

blijf op de hoogte van ons laatste nieuws, vacatures en activiteiten

Op TNO.nl maken we gebruik van cookies. De daarin opgeslagen informatie kan bij een volgend bezoek weer naar onze servers teruggestuurd  worden.