“Waterstof op termijn essentiële tussenschakel in energietransitie”

"Waterstof zal in de nabije toekomst geen grote directe zichtbaarheid hebben in ons energiesysteem. Voor het transport zijn de pijpleidingen van het bestaande aardgasnet maar beperkt bruikbaar. Ook voor langetermijnopslag zijn methanol en methaan betere dragers". Aan het woord is prof. Ronnie Belmans, CEO van EnergyVille. In dit opiniestuk neemt hij de rol van waterstof in onze toekomstige energievoorziening onder de loep.

Wind en zon niet altijd beschikbaar

De decarbonisatie (verwijderen van koolstof, nvdr.) van het elektriciteitssysteem krijgt vandaag de dag heel wat aandacht. Hierbij wordt heel veel verwacht van hernieuwbare energiebronnen, zoals wind en zon, die niet altijd beschikbaar en vaak sterk verdeeld zijn. Meer en meer zullen de energiediensten aan de finale gebruiker geleverd worden door elektriciteit. Op dit ogenblik is 17,8% van de gebruikte energie elektrisch.

Om een volledig zicht te krijgen op de mogelijke impact van waterstof op de decarbonisatie van het energiesysteem, moet men dus niet kijken of en hoe waterstof kan samenwerken met het elektriciteitssysteem. Het is belangrijker om te kijken welke energiediensten elektriciteit niet zal kunnen leveren en waar er mogelijkheden liggen voor waterstof.

Wat elektrisch kan, moet elektrisch

Waterstof is niet de enige chemische molecule die in aanmerking komt. Ook andere molecules die we vanuit groene elektriciteit kunnen maken, moeten we bekijken. Elektriciteit omzetten naar welke andere energievorm dan ook, moeten we zoveel mogelijk vermijden. Hernieuwbare bronnen leveren nu eenmaal stroom, en elke verdere omzetting gaat gepaard met verliezen aan hoeveelheid en vooral kwaliteit van de energie: wat elektrisch kan, moet elektrisch gebeuren.

Verwarming en koeling met warmtepompen

De eerste groep energiediensten is terug te vinden in gebouwen. Vrijwel alles gebeurt elektrisch, behalve verwarming. In de toekomst zullen verwarming en koeling gebeuren met warmtepompen, in stedelijke gebieden gekoppeld met warmtenetten, en steeds aangevuld met lokale warmtestockage. Molecules kunnen bijvoorbeeld nodig zijn voor noodstroomvoorziening in hospitalen.

Vervoer en industrie op elektriciteit

De tweede groep is transport. Voor individueel personenvervoer, zowel fietsen van verschillende aard als auto’s, is er geen nood meer aan molecules in de toekomst. Door vervoersmiddelen op brandstof te vervangen door elektrische systemen bereiken we een veel hoger rendement. Daarbij komen nog andere voordelen zoals stilte en geen lokale uitstoot. Voor het openbaar vervoer is elektriciteit ook de hoofdmoot, zowel op rails als op de weg. De derde groep energiediensten is de industrie.

Strategische opslag

Deze opsomming geeft duidelijk aan dat er naast de energieopslag voor de zogenaamde “Dunkelflaute” (de periode van een tot twee weken waar we ‘s winters zonder zon of wind zitten), er nog heel wat toepassingen zullen zijn voor molecules. Ook op dit moment is er al veel energie opgeslagen onder vorm van strategische reserve voor petroleum en, in mindere mate maar toch zeer aanzienlijk, de opslag van aardgas (methaan).

Alleen als hele systeem groen is

Vanuit elektrische energie kan via elektrolyse waterstof gemaakt worden. Het rendement van die omzetting is 70%. Om verder te gaan naar andere molecules, zoals methaan of methanol, zijn bijkomende energie en CO₂ nodig. Groene waterstof wordt alleen geproduceerd als het hele elektriciteitssysteem gevoed wordt met groene stroom. Als er nog centrales werken die fossiele brandstoffen gebruiken, zal de uitstoot bij gebruik van een deel van de groene stroom voor waterstof globaal toenemen. Want dan moeten er bijkomende centrales draaien die koolwaterstoffen of steenkool verbranden.

Vervoer kost te veel energie

Het vervoer van de molecules naar de verbruiksplaats toe, vergt heel wat energie. We kunnen rekenen op een verlies van 30%. Het is dan wellicht beter om ter plaatse van de opwekking over te gaan op methaan of methanol en dat met vrijwel geen verliezen te transporteren. We kunnen in eerste instantie uitgaan van drie molecules die in België/Europa kunnen aankomen: waterstof, methaan en methanol. Langere ketens (ethaan of ethanol en hoger) zijn ook mogelijk.

Vloeibare brandstoffen beste optie

Waterstof heeft een erg lage dichtheid, ook als vloeistof. Het vloeibaar maken van waterstof is energetisch geen bruikbare optie. Omdat er veel plaats ingenomen wordt op het transportmedium, is waterstof als energiedrager bij transport niet aangewezen. Qua energiedichtheid is methanol zonder meer de winnaar, zonder dat er koeling nodig is. Voor het transport via pijpleidingen is dat methaan, vooral door de uitgebreide internationale transportcapaciteit in en naar Europa. Voor de opslag van grote hoeveelheden energie voor langere periodes zijn vloeibare brandstoffen de beste optie. Door de opslagcapaciteit voor methaan die al voorhanden is, is dit ook een te overwegen pad.

Methanol en methaan betere dragers

Waterstof zal in de toekomst dan ook geen grote directe zichtbaarheid hebben in het energiesysteem. Voor het transporteren van de energie zelf zijn de pijpleidingen van het bestaande aardgasnet maar beperkt bruikbaar. Om de energie te leveren via transport is de energiedichtheid te beperkt. Ook voor langetermijnopslag zijn methanol en methaan betere dragers, zeker omwille van de infrastructuur die al voorhanden is.

Opletten dat broeikasuitstoot niet toeneemt

Toch zal er een grote vraag zijn naar groene waterstof als basis van groene elektriciteit. Enerzijds is het  de basis van de molecules die uiteindelijk de energiediensten zullen aanleveren die niet kunnen voorzien worden door elektriciteit. Anderzijds is er een grote industriële vraag naar waterstof. Bij gebruik van elektrische energie moet men goed opletten dat door de inzet van groene waterstofproductie de globale uitstoot van broeikasgassen niet toeneemt, wat wellicht tot ver in de jaren 2030 het grootste deel van de tijd zo zal zijn.