Waterstofeconomie

Op langere termijn zal de energie-opwekking op basis van hernieuwbare bronnen plaats moeten vinden. Het gebruik van waterstof als brandstof en energiedrager vermindert de schadelijke emissies en biedt de mogelijkheid van het inzetten van een veelheid van energiebronnen. De transitie van onze fossiele energie huishouding naar deze nieuwe duurzame energiehuishouding vraagt een lange termijn aanpak waarin moet worden gewerkt aan geavanceerde nieuwe methodes voor productie, opslag, transport en infrastructuur.

De nu benodigde waterstof wordt meestal geproduceerd uit aardgas. In een duurzame energie huishouding zal de waterstof moeten worden geproduceerd uit duurzame bronnen zoals beschreven in het hoofdstuk Waterstofketen niet-duurzaam waterstof en duurzaam waterstof. Duurzame bronnen als wind, biomassa, zon, geothermische energie en waterkracht komen hiervoor in aanmerking wanneer de elektriciteit (voor elektrolyse) uit duurzame bronnen goedkoop wordt en het biogas kan concurreren met gas uit fossiele bronnen.

In een duurzame energie voorziening met waterstof als belangrijke energiedrager naast elektriciteit zal opslag van waterstof belangrijk worden voor het vastleggen van het variabele energieaanbod uit bronnen als wind zon. De opslag van waterstof kan op verschillende manieren worden gerealiseerd, als gecomprimeerd gas, als vloeibare waterstof, gebonden als hydrides of geabsorbeerd in poreuze stoffen. Aan onderzoek van waterstofopslag wordt mondiaal veel aandacht besteed. In het hoofdstuk opslag en infrastructuur wordt nader ingegaan op het onderwerp opslag.

Het transport van waterstof als brandstof gebeurt op dit moment voornamelijk als gecomprimeerd gas, (gascilinders, tanks) of als lage temperatuur vloeistof (tanks). Ook in de nabije toekomst zullen deze wijzen van transport van belang zijn. Bij grootschalige distributie zal het transport van waterstof via hoge druk pijpleidingen worden verzorgd. In de gebieden als de Rijnmond bestaan al uitgebreide waterstof pijpleidingen voor waterstof als chemische feedstock. De uitbreiding van dit soort pijpleidingen voor distributie van brandstof zal afhangen van de snelheid waarmee de waterstof als energiedrager zal worden ingevoerd.

De introductie van waterstof hangt nauw samen met het gebruik van nieuwe toepassingen van de brandstofcel technologie. Dit kan zijn voor mobiele- en stationaire toepassingen. Wanneer het stadsvervoer schoner moet worden dan kunnen,zoals eerder beschreven, in de nabije toekomst waterstof brandstofcelbussen, H₂ voertuigen voor de stedelijke goederen transport, H₂ gemeentelijke voertuigen etc. worden ingezet. Bij het realiseren van een CO₂ vrije wijk zal in de wijk waterstof als gas beschikbaar moeten komen voor de lokale elektriciteitsopwekking door micro- of mini WK brandstofcel systemen en H₂ fornuizen.

De overgang naar een waterstofeconomie zal echter niet van het ene op het andere moment plaatsvinden. Er moet nog veel ervaring en kennis opgedaan worden. Het is economisch natuurlijk onverantwoord om alle werkende, bestaande systemen ineens af te schrijven en te vervangen. Kleinschalige en lokale toepassingen zullen geleidelijk waterstof als energiedrager introduceren. Waterstof, geproduceerd uit alle mogelijke lokale en natuurlijke bronnen, kan in de overgangsfase een belangrijke rol spelen als brandstof. De problematiek van de CO₂-uitstoot en andere verbrandingsproducten uit fossiele energiedragers wordt daarmee vermeden. Een interessante tussenvorm in de overgangsfase is het toevoegen van waterstof uit duurzame (en voor zover mogelijk uit hernieuwbare) bronnen aan aardgas (vergroening van gas). Dit gasmengsel kan in bestaande CV-ketels en fornuizen gebruikt worden. Als dat technisch en economisch haalbaar is, kan al een aanzienlijke hoeveelheid waterstof worden ingezet zonder ingrijpende aanpassingen.

Principe waterstofproductie m.b.v elektrolyse

Grootschalige toepassing van waterstof vraagt om veranderingen van infrastructuren. Voor het gastransport door het bestaande gasnet zijn waarschijnlijk aanpassingen nodig, die ook ondergronds gevolgen kunnen hebben. Distributie van waterstof via nieuwe gasleidingen zal worden gerealiseerd in gebieden zoals Rijnmond. Ook het tanken van waterstof voor een auto en andere voertuigen vraagt om veranderingen bij de tankstations. Aanpassing van de infrastructuur op waterstof en ontwikkeling van technologieën daarvoor vragen om grote investeringen. Brede inzet wacht op de ontwikkeling van betere en goedkopere technieken voor de productie, distributie en opslag bij het gebruik van waterstof. Dit proces is in volle gang. Over niet al te lange tijd (in elk geval voor het jaar 2020), is de toepassing van waterstof naast fossiele brandstoffen een gewone zaak.