Europa lijkt vol te gaan voor waterstof. Er zijn in verschillende lidstaten veel plannen voor waterstoffabrieken. Overheden reserveren enorme sommen geld voor steun. En het heeft er alle schijn van dat er een Europese hoofdinfrastructuur – een backbone – voor waterstof komt. Maar hoe zit het met de kosten? Die moeten toch nog fors naar beneden? Een zichzelf vervullende profetie lijkt in de maak.
Wim Raaijen
Waterstof is hot. Een paar jaar geleden begon het met een paar aankondigingen voor groene waterstofprojecten en al iets langer worden grootschalige blauwe projecten voorbereid. Vooral Nederland spant de kroon met het aantal aangekondigde plannen, in de Eemsdelta, Rotterdam, Amsterdam, Zeeland en ook Limburg. Nederland heeft momenteel de meeste plannen, zonder dat er overigens veel finale investeringsbeslissingen zijn gevallen.
Gaat het echter om toezeggingen van de overheid, dan loopt Nederland juist achter op onder meer Duitsland, Frankrijk en recent ook Groot-Brittannië. Die landen hebben al miljarden in het vooruitzicht gesteld voor het succes van waterstof.
Eén conclusie kan alvast worden getrokken: De Europese waterstoflobby heeft zijn werk voortreffelijk gedaan. Dat moeten zelfs de grootste criticasters toegeven. Want op grond van toekomstvoorspellingen, verschillende als-dan-berekeningen en een aantal aanstekelijke ambities hebben vooral multinationals en gastransportbedrijven tal van Europese overheden kunnen overtuigen.
Veel grote systeembedrijven hebben voordeel bij een stevige inzet op waterstof. Vooral gastransportbedrijven zien in waterstof een interessant alternatief voor aardgas. Met wat aanpassingen kan een deel van het bestaande aardgasnet straks waterstof vervoeren door heel Europa. Daarmee is het gevaar van kapitaalvernietiging sterk verkleind. Ook grote chemie- en oliebedrijven zien in groene en blauwe waterstof de mogelijkheid om hun CO2-uitstoot drastisch terug te brengen, zodat een groot deel van hun installaties intact kunnen blijven. Geen creative destruction, maar vergroening van binnenuit.
Energiedrager
In de waterstofcampagne, maar ook in de discussies rond waterstof gaat het bijna altijd over de rol van het gas als energiedrager en minder over de kwaliteit van grondstof. Waterstof als vervanging van aardgas in huishoudens en rijden op aardgas worden regelmatig als aantrekkelijke voorbeelden aangehaald. Juist deze toepassingen lijken op de korte en middellange termijn geen groot succes te worden. En misschien wel nooit. Om Diederik Samsom in een eerder interview in ons andere blad Petrochem aan te halen: ‘Als natuurkundige ga ik ook altijd uit van de exergie van een brandstof. Met waterstof kan je duizend graden Celsius maken. Je kunt er een raket mee naar de maan sturen. Dan is het suf om met zo’n gigantische brandstof een kamer op twintig graden te brengen. Daar zijn andere oplossingen geschikter voor. Bijvoorbeeld restwarmte van vijftig graden.’
Adobestock
Wim Raaijen
Ook voor personenauto’s lijkt waterstof voorlopig niet het beste alternatief voor benzine en diesel. De batterij-auto heeft inmiddels een aardige voorsprong opgebouwd en de ontwikkelingen op het gebied van accu’s staan niet stil. Ze worden goedkoper en ook de capaciteit neemt toe. De nieuwste elektrische auto’s hebben al een actieradius van 400 tot 500 kilometer en dat neemt alleen maar toe. Ook komen er op den duur alternatieven voor de lithium-ion-batterijen die mogelijk goedkoper zijn en minder afhankelijk van schaarse grondstoffen.
Voor zwaarder transport lijkt dat anders te liggen. Om grote vrachtauto’s, maar ook schepen en zeker vliegtuigen aan te drijven, lijken elektromotoren een interessante optie. Echter, er is enorm veel batterijcapaciteit nodig om de benodigde energie mee te nemen. Al gauw te veel gewicht, zeker voor vliegtuigen. Waterstof, brandstofcellen en elektromotoren vormen dan mogelijk een interessantere combinatie.
Ludwigshafen
Als het om energie gaat, dan lijken er voor de procesindustrie twee belangrijke mogelijkheden om te verduurzamen: waterstof en elektrificatie. Als het gaat om hogetemperatuur-processen, dan is waterstof vooralsnog het enige alternatief voor aardgas. In andere gevallen spelen meer factoren mee. Bijvoorbeeld totale efficiëntie in de keten. Hoe minder conversiestappen er nodig zijn, des te interessanter de energiedrager. In heel veel gevallen lijkt elektrificatie van industriële installaties als winnaar uit de bus te komen. Helemaal als de benodigde stroom duurzaam is opgewekt. Belangrijke factor is ook de netcapaciteit. Voor elektrificatie moeten fabrieken aangesloten zijn aan een stroomnet met een enorme capaciteit. Voor industrieclusters aan zee waar veel duurzaam opgewekte stroom aan land komt, lijkt dat een minder groot probleem dan voor binnenlandse clusters. Niet voor niets pleit Chemelot voor versterking van het elektriciteitsnet in en naar Limburg. In Duitsland investeren BASF en RWE miljarden om meer duurzaam opgewekte stroom richting Ludwigshafen te krijgen.
Grondstof
De strijd tussen de energiedragers kan de realiteit enigszins vertroebelen. Tot 2030 liggen de grootste kansen voor emissieloos waterstof vooral op het gebied van grondstof en hulpstof voor de procesindustrie. Op dat vlak heeft waterstof nauwelijks concurrenten. Bij het ontzwavelen van brandstoffen en de productie van onder andere kunstmest is waterstof onmisbaar. Misschien dat de vraag vanuit de raffinagesector op den duur afneemt, als we steeds meer elektrisch gaan rijden, maar op andere vlakken zal de vraag juist toenemen. Met name op het gebied van nieuwe circulaire processen zal waterstof een belangrijke rol spelen. Bijvoorbeeld bij het chemisch recyclen van plastics. Hydrogeneren is de beste oplossing om fosfor en chloor uit de gemengde stromen kunststofafval te halen. Vergeet ook niet de mogelijkheden om met waterstof de productie van staal significant te vergroenen.
Ook op het vlak van CCU, het inzetten van CO2 als grondstof, kunnen veelbelovende innovatieve processen niet zonder waterstof. De meeste innovaties op dit vlak moeten de komende decennia nog tot bloei komen. Denk aan synthetische kerosine, de elektrochemische productie van mierenzuur en artificiële proteïnen voor voeding en voeder. Voor organische producten zullen altijd koolstof- en waterstofbronnen nodig zijn.
Elektrificatie
Uiteindelijk zal het in de toekomst een spel worden van onder andere kostprijs, waarde, situatie, alternatieven en politieke keuzes. Als energiedrager moet waterstof het opnemen tegen andere dragers, maar ook onderling zal er strijd zijn tussen met name groen, blauw, grijs en turquoise waterstof. Waarbij de turquoise variant een interessante black horse is. Onder andere via methaanpyrolyse of plasmatechnologie is waterstof uit aardgas of biogas zonder CO2-uitstoot, maar met pure koolstof als waardevolle tweede product.
Elke kleur heeft ook een eigen kostendynamiek (zie de uitklapkaders bij dit artikel). Voor de blauwe en turquoise variant blijft de prijs van aardgas of biogas meespelen. Voor turquoise speelt natuurlijk ook de waarde van koolstof mee. Bij groen gaat het vooral om de prijs per kilowattuur duurzaam opgewekte stroom en de ontwikkelingen op het gebied van elektrolyzers.
Voor alle kleuren geldt dat de prijs van CO2 een belangrijke factor is. Op het moment stijgt die prijs in het Europese emissiehandelssysteem tot historische hoogte van meer dan zestig euro per ton. Dat is positief voor alle vormen van emissieloos waterstof. Maar niet onversneden. Tegelijkertijd helpt die hoge prijs ook elektrificatie van bijvoorbeeld fabrieken verder in de hand. Producenten met een goede aansluiting op het elektriciteitsnet kunnen overwegen om versneld te gaan elektrificeren. Het duurt immers nog even voordat er een significante productie van groen waterstof wordt gerealiseerd, of grote opslagcapaciteit voor CO2 gereed is.
Urgentie
Een belangrijke intrinsiek versterkende succesfactor lijkt juist in de keuzes van overheden en bedrijven zelf te liggen. Gaan verschillende bedrijven daadwerkelijk hun plannen waarmaken, dan worden de nodige technologieën vanzelf goedkoper en investeringen realistischer. Een kwestie van schaalgrootte. De ontwikkelingen in zonne-energie en offshore wind in het afgelopen decennium hebben dat bijvoorbeeld al aangetoond.
In het verleden hebben overheden vaker het heft in handen genomen. Denk aan de gasificatie van Nederland. Een halve eeuw geleden is het Nederlandse aardgasnet in recordtijd aangelegd. Een belangrijke politieke reden was overigens dat kernenergie nog een enorme belofte was en dat Nederland daarom versneld de aardgasvoorraden wilde verwaarden.
Het klimaat schept momenteel een nog veel realistischere maatschappelijke urgentie en politieke realiteit. Beslissingen die nu worden genomen, zijn bepalend voor de komende decennia en zelfs op een nog langere termijn. Emissieloos waterstof als belangrijke energiedrager en grondstof kan zodoende een zichzelf vervullende profetie worden.
Adobestock
Google+