Opinie

Waterstofproductie gebeurt in grote fabrieken en is dus sterk gecentraliseerd. In Nederland vindt de raffinage plaats in de Botlek. Heel zuivere waterstof (waterstof 5.0, waterstof van 99,999 procent) wordt meestal zelfs vanuit Duitsland ingevoerd.

Tankopstelling HyGear

Nederland produceert bijna 500.000 ton waterstof per jaar. Wereldwijd is dit 50 miljoen ton. Het gas wordt onder meer gebruikt door glasfabrieken, de semiconductor- en de voedingsindustrie, metaalbedrijven en laboratoria. Waterstof wordt in de fabriek gecomprimeerd tot 200 bar, in flessen gestopt en per vrachtauto vervoerd. Waterstof moet vanwege de lage energiedichtheid sterk gecomprimeerd worden om het enigszins rendabel te kunnen transporteren.

Jacques Smolenaars, commercieel directeur van HyGear in Arnhem: ‘Duur, en energetisch en milieutechnisch natuurlijk verre van ideaal. Alsof je een brief in Groningen op de post doet met een vrachtauto. Maar we hadden tot voor kort niets beters, omdat zuivere waterstof alleen grootschalig rendabel produceerbaar was. Maar stel je voor dat over een tijd in Nederland 100.000 auto’s op waterstof rijden. Dan ontstaat een geweldig probleem. Files van transportauto’s van waterstof. Dus moet je de logistieke keten anders in elkaar gaan steken. Door de aanleg van pijpleidingen. Of door waterstof ter plekke te maken, op beperkte schaal. Dat laatste hebben wij bij HyGear mogelijk gemaakt, schoon en met een goed rendement, zonder het comprimeren en transporteren van het gas. Dat spaart een hoop energie en CO₂-uitstoot. We hebben uitgerekend dat de uitschakeling van comprimeren en transport al 50 procent CO₂–uitstoot scheelt. Een geweldige besparing op wereldschaal.’

Pionier

HyGear, een jong, snel groeiend bedrijf, bouwt toestellen voor de on-site productie van waterstof via aardgasreforming. Smolenaars: ‘Aardgasreforming kent twee basistechnieken: steamreforming en autothermal reforming. Voor het maken van zuivere waterstof is steamreforming beter. Steamreforming is iets minder dynamisch, maar je hebt veel meer waterstofopbrengst, dus een hoger rendement en een lagere prijs per kuub. Daarom werkt HyGear met steamreforming, ook voor toepassing in brandstofcellen.’

“Alsof je een brief in Groningen op de post doet
met een vrachtauto”

De reformer van HyGear is zo groot als een koelkast. Een belangrijk onderdeel is de kraakunit, een pijp waarin op hoge temperatuur aardgas wordt gekraakt. Smolenaars: ‘Wil je het geproduceerde gas in een brandstofcel gebruiken, dan moet je het verder opschonen. Voor een stationaire brandstofcel heb je geen pure waterstof nodig, een mengsel van 70 procent waterstof en 30 procent CO₂ volstaat.’

Auto’s op brandstofcellen en diverse industriële toepassingen vragen wèl om zuivere waterstof. Dan moet dus ook die 30 procent CO₂ uitgefilterd worden. Daarvoor ontwikkelde HyGear aanvullende technologie. Smolenaars: ‘En daarmee ga je van een koelkastje naar een forse klerenkast. Maar daarmee hebben we wel de kleinste fabriek ter wereld gemaakt voor waterstof 5.0. Een apparaat met deze capaciteit en zuiverheid maakt men verder nergens ter wereld.’

Tien keer goedkoper

HyGear stopt veel tijd en geld in research en ontwikkelwerk, het optimaliseren van de reactor en tests in het eigen laboratorium. De veldtests begonnen in 2005. Ook verwierf men het CE-certificaat voor de Europese markt. Smolenaars: ‘Sinds begin 2007 kunnen we een apparaat leveren met volledige garantie èn een CE-certificaat. Er staan twee apparaten klaar. Een voor gassenleverancier Air Products voor een tankstation in Toulouse. Onderdeel van het ‘AltHyTude-project’ van Gaz de France. Het andere toestel is voor een klant in het Verre Oosten. En we zijn druk bezig met de ontwikkeling van een groter apparaat.’

Overschakeling van flessen­waterstof naar het on-site maken van H₂ is voor industriële bedrijven en laboratoria zeer rendabel. De kubiekemeterprijs daalt van 2 à 3 euro naar 25 eurocent, zegt Smolenaars. De machine is in twee tot drie jaar terugverdiend. Daarnaast is het gesleep met flessen afgelopen en vergt de installatie veel minder ruimte dan een batterij gasflessen. Smolenaars: ‘De industrie vormt een belangrijke markt voor de komende jaren, in afwachting van het moment waarop waterstof doorbreekt als energiedrager.’

Het kleinste type waterstoffabriek, de HGS-V, wordt inmiddels in kleine series gemaakt. De capaciteit (voor kleine industriële klanten en laboratoria) bedraagt 5 Nm³ waterstof per uur. De levertijd is zes maanden. HyGear werkt aan het marktrijp maken van een groter type, met een capaciteit van 50 Nm³/h. Deze HGS-L is geschikt voor metaalbedrijven, glasfabrieken en voor generatorkoeling. De eerste orders zijn binnen. Serieschakeling van hoofdreactoren van de HGS-L maakt apparaten mogelijk met een capaciteit tot 250 Nm³/h. In 2008 gaat een HGS-L van 100 Nm³/h naar het JRC in Petten.

Toekomst

‘Naast de productie van de HGS-V en de HGS-L doen we veel research voor de productie van waterstof uit duurzame energiebronnen zoals ethanol en biogas. Het duurt zeker nog jaren vóór dat laatste een concreet product oplevert. Maar daar ligt uiteraard de toekomst van schone waterstof.’

Want waterstof uit aardgas is maar een tussenstap. Uiteindelijk, zo verwacht Smolenaars, wordt waterstof een belangrijke energiedrager. ‘Ik zie voor de toekomst twee belangrijke energiedragers: elektriciteit en waterstof. Beide zijn universeel, overal toepasbaar en produceerbaar uit allerlei bronnen, zoals olie, kolen, biomassa en zonne-energie. Dat vermindert de afhankelijkheid van één bron, zoals aardolie. Je verhoogt daarmee de security of supply. En het aardige is dat waterstof prima kan worden omgezet in elektriciteit en omgekeerd. Met deze beide elementen kun je een fantastisch energiesysteem bouwen.’

“Vijftig procent minder CO₂–uitstoot.
Een geweldige besparing.”

Waterstof kun je met reforming niet alleen uit aardgas maken, maar ook uit ethanol, biogas, LPG en allerlei oliederivaten. ‘Voor de stationaire wereld kun je je vooral richten op stroom als generieke energiedrager,’ zegt Smolenaars, ‘voor de mobiele wereld op waterstof. En dat is niet alleen ónze droom: politici op wereldschaal verwachten dat deze twee gekoppelde energiedragers een veel beter beheersbaar energiesysteem en een beter beheersbare energiemarkt zullen opleveren.’

Onmiskenbare groei

Het gebruik van waterstof is nog beperkt. In Amsterdam rijden drie bussen op waterstof. Verder zijn er in Nederland een paar initiatieven, onder andere voor een waterstoftankstation in Arnhem. In september sprak de politiek de wens uit, Nederland aan te sluiten op de Europese waterstofsnelweg van Talin naar zuid-Portugal. Ook Europa en de rest van de wereld werken aan de waterstofeconomie, maar het totale aantal projecten is nog bescheiden. Smolenaars: ‘Maar de belangstelling voor waterstof neemt onmiskenbaar toe. Alle autofabrikanten werken aan auto’s op waterstof. In de vliegtuigindustrie en de scheepsbouw denkt men aan brandstofcellen op waterstof voor de eigen elektriciteitsopwekking bij stilstand. Waterstof is de ultieme schone energiedrager. Als je die toepast in een brandstofcel, heb je ook nog eens het beste omzettingsrendement. Een motor heeft een rendement van 40 procent, een brandstofcel kan meer dan 60 procent halen.’