Van grijze en blauwe naar groene waterstof

Een rapport, dat is opgesteld door TNO samen met CBS en gefinancierd door RVO, beschrijft de huidige productie van waterstof in Nederland. Waterstof is op dit moment geen energiedrager in de nationale en internationale energiestatistieken, maar er zijn wel relaties te leggen tussen de waterstofproductie en elementen uit de Energiebalans. Deze relaties worden toegelicht. Daarnaast wordt ingegaan op de mogelijke toekomstige wijzen van produceren, transporteren en toepassen van waterstof en de mogelijke implicaties en methodologische uitzoekpunten voor de energiestatistieken, welke zijn ingebed in internationale kaders.
Lees het rapport: Een zachte landing.

Groene waterstof enige alternatief

Waterstof speelt een belangrijke rol in de transitie naar een duurzame energievoorziening. Nu wordt er vooral grijze waterstof geproduceerd door reforming van aardgas voor industriële toepassingen. Hier komt veel CO₂ bij vrij. De voornaamste toepassingen zijn in de chemische industrie voor het maken van ammoniak en kunstmest, en voor olieraffinage.

Groene waterstof is, naast elektriciteit, het enige alternatief om wind- en zonne-energie op grote schaal in te zetten in het toekomstige duurzame energiesysteem. Ook voor moeilijk te decarboniseren sectoren zoals hoge temperatuur in industriële processen, zwaar transport en de luchtvaart is elektriciteit uit zon en wind niet toereikend of haalbaar, maar waterstof in veel gevallen juist een goed alternatief.

Elektrolyse

De belangrijkste manier om groene waterstof te maken is elektrolyse, waarbij water wordt gesplitst in waterstof en zuurstof. Daardoor kan het winnen en inpassen van zonne- en windenergie in ons energiesysteem sterk worden uitgebreid. Wel is er veel extra capaciteit aan elektrolysefabrieken nodig. Samen met bedrijven in de maakindustrie werkt TNO aan electrolysers met een aanzienlijk groter vermogen, langere levensduur en lagere kosten.

CO2-arme (blauwe) waterstof als tussenstap

Als tussenstap speelt CO2-arme (blauwe) waterstof een belangrijke rol, waarbij het grootste deel van de CO2-uitstoot, tot 90%, tijdens de productie van grijze waterstof wordt afgevangen en opgeslagen in bijvoorbeeld lege gasvelden op de Noordzee (Carbon Capture and Storage, CCS). In het project H-vision, geïnitieerd door TNO en ontwikkeld met partijen in het havengebied Rotterdam werken partijen aan deze oplossing. Dat zou tot een enorme stap in het CO2-arm maken van de industrie in ons land kunnen leiden.

Toepassingen waterstof

In ons beoogde duurzame energiesysteem kent waterstof een reeks toepassingen. Het is geschikt als schone brandstof voor zware industriële processen, grondstof voor de productie van brandstoffen en chemicaliën, brandstof voor zwaar transport over de weg, spoor, water en op termijn zelfs luchtvaart.

Samenwerken

De fluctuerende energiebehoefte in ons land zorgt voor extra druk op ons elektriciteitsnetwerk. Dit kunnen we voorkomen door met de ‘overcapaciteit’ waterstof te produceren en dit vervolgens op te slaan voor later gebruik. TNO doet hier onderzoek naar en zoekt netbeheerders en energieleveranciers om deze oplossing mee te testen. Interesse in een samenwerking? Neem dan contact met ons op.

Optimalisatie productie

TNO werkt op verschillende manieren aan het optimaliseren en goedkoper maken van de productie van groene waterstof. Elektrolyse is een bewezen technologie maar nog niet rijp om grootschalig in te zetten. De capaciteit van electrolysefabrieken moet fors omhoog om de geschetste toepassingen op grote schaal mogelijk te maken.

Dan levert waterstof ook een belangrijke bijdrage aan flexibiliteit in het energiesysteem. Het maakt namelijk grootschalige buffering en opslag van variabel aanbod van energie uit zon en wind mogelijk. Daardoor wordt deze energie gericht inzetbaar. Aanbod en vraag zijn over langere periodes, mogelijk zelfs seizoenen, op elkaar af te stemmen. In bijvoorbeeld de zomer geoogste wind- en zonne-energie is dan in de winter te gebruiken.

Lees meer over het optimaliseren van de productie van groene waterstof en elektrolyse.

Opslag en transport

TNO heeft eerder een plan ontvouwd om onderzoek te doen naar electrolysers op de Noordzee. Naar verwachting zal in de toekomst een deel van de waterstof op zee worden gemaakt op energie-eilanden. Drijvende of bestaande platforms en bestaande gaspijpleidingen zijn te gebruiken om de waterstof naar land te brengen. Dat is veel makkelijker en goedkoper dan de door de windparken opgewekte elektriciteit via kabels aan land te brengen. Onderzoek moet uitwijzen of opslag van waterstof in lege gasvelden onder de Noordzee veilig en rendabel is.

Lees meer over de opslag en het transport van groene waterstof.

Brandstof en grondstof

TNO is betrokken bij een grote aantal nationale en internationale projecten op het gebied van duurzame mobiliteit en logistiek. Verder werken we aan baanbrekende technologieën zoals de omzetting van elektriciteit in warmte (Power2Heat), de productie van waterstof via innovatieve elektrolysers (Power2Hydrogen), de omzetting van duurzame waterstof in brandstoffen (Power2Fuels ook wel E-Fuels of Electrofuels) en de indirecte thermochemische en directe elektrochemische conversie van water, CO2 en stikstof met behulp van elektriciteit naar chemicaliën (Power2Chemicals).

Lees meer over groene waterstof als nieuwe brand- en grondstof.