De veelzijdige toepassingen van waterstof

In de zoektocht naar duurzame energiebronnen staat waterstof centraal als een veelbelovende oplossing. Als een van de meest voorkomende elementen op aarde biedt waterstof namelijk een breed scala aan toepassingen die variëren van transport tot industriële processen en energieopslag. In dit artikel gaan we verder in op deze toepassingsmogelijkheden.

Op dit moment wordt in Nederland vrijwel alleen grijze waterstof geproduceerd (waterstof gemaakt van aardgas). De verwachting is dat er in de toekomst meer blauwe en groene waterstof wordt geproduceerd. Groene waterstof is momenteel nog duur, maar naar verwachting – en zoals bij elke nieuwe technologie wordt verwacht – zal de prijs dalen zodra er meer groene waterstof wordt gemaakt. Gekeken naar alle kosten en de duurzaamheid is de vraag of we nu niet veel meer op groene waterstof moeten gaan inzetten.

Hieronder besteden we, in volgorde van urgentie, aandaacht aan de volgende vier toepassingen waarin waterstof in de toekomst een rol gaat spelen: 

• Waterstof als opslag- en transportmedium
• Waterstof in industriële toepassingen
• Waterstof in de mobiliteitssector
• Waterstof in de gebouwde omgeving

Waterstof als opslag- en transportmedium

In een tijd waarin energiecongestieproblemen op het elektriciteitsnet dagelijks nieuws zijn geworden en de noodzaak van een energietransitie steeds urgenter wordt, rijst de vraag: hoe gaan we om met de pieken in energievraag die zich voornamelijk voordoen in het voorjaar en het najaar? Batterijopslag en warmteopslag lijken hiervoor ontoereikend te zijn. Daarentegen wordt het omzetten van overschotten aan groen opgewekte elektriciteit (zoals zon- en windenergie) naar waterstof steeds meer besproken als een haalbare oplossing. Maar hoe kan waterstof helpen bij het oplossen van energiecongestieproblemen?

Ten eerste biedt waterstof de mogelijkheid om groene stroom en water om te zetten in groene waterstof via een proces genaamd elektrolyse. Dit proces is volledig energieneutraal en maakt gebruik van hernieuwbare bronnen om waterstof te produceren. 

Een ander belangrijk aspect is de capaciteit van waterstofopslag. In vergelijking met elektriciteitsnetten kan de gasinfrastructuur aanzienlijk meer energie transporteren. Waterstof kan in lege zoutcavernes of oude gasvelden worden opgeslagen, waardoor het mogelijk wordt om energieoverschotten in de zomer op te slaan voor gebruik in de winter. Deze vorm van opslag maakt het mogelijk om op grote schaal energie te bufferen en te distribueren wanneer dat nodig is. 

Deze combinatie van groene stroom, elektrolyse en waterstofopslag biedt een veelbelovende oplossing voor energiecongestieproblemen. Het stelt ons in staat om duurzaam opgewekte energie op grote schaal te gebruiken, zelfs tijdens perioden wanneer de vraag hoog is. 

Waterstof voor industriële toepassingen

Waterstof wordt al lange tijd gebruikt als grondstof in de procesindustrie, met name in de productie van ammoniak voor meststoffen en in de petrochemische industrie. Door over te schakelen op groene waterstof, geproduceerd uit hernieuwbare bronnen, kunnen industriële processen aanzienlijk worden verduurzaamd, waardoor de uitstoot van broeikasgassen wordt verminderd. Hiermee kan waterstof ook toegepast worden in industriële processen die hoge temperaturen vereisen, zoals staalproductie waarvoor nu aardgas wordt gebruikt. Deze omschakeling zorgt ervoor dat er bij verbranding geen CO₂ vrijkomt. Bovendien zijn veel van deze processen niet gemakkelijk te elektrificeren vanwege de hoge procestemperaturen die vereist zijn, waardoor waterstof een aantrekkelijk alternatief wordt. 

Een bijkomend voordeel van waterstof is de beschikbaarheid van H2-ready branders, waardoor de omschakeling van aardgas of biogas naar waterstof betaalbaar en praktisch haalbaar wordt. Dit betekent dat complete industrieën kunnen worden gemoderniseerd zonder grote investeringen in nieuwe apparatuur, waardoor de transitie naar groene waterstof nog aantrekkelijker wordt voor de industrie. 

Waterstof in de mobiliteitssector

In de snel evoluerende wereld van mobiliteit ondergaat de traditionele verbrandingsmotor gestaag een transformatie, waarbij elektrische en waterstofaandrijvingen steeds meer op de voorgrond treden als vervangers voor de vertrouwde benzine- en dieselvoertuigen. Elektrisch rijden heeft al een stevige positie ingenomen, vooral voor kortere afstanden en als zakelijke voertuigen met snelladers. Echter, kunnen deze laders congestieproblemen op het elektriciteitsnet veroorzaken. 

Waterstofvoertuigen, aangedreven door brandstofcellen, bieden een alternatief. Terwijl elektrische auto’s afhankelijk zijn van accu’s, hebben waterstofvoertuigen een brandstofcel die waterstof in elektriciteit omzet. Bovendien kunnen waterstoftanks veel meer energie opslaan dan batterijen, en dit alles met een lager gewicht. Deze eigenschappen maken waterstof aantrekkelijk voor langere afstanden en zwaarder transport, zoals vrachtwagens, treinen en schepen. 

Verschillende voertuigen met waterstofaandrijving zijn al beschikbaar op de markt. Hoewel waterstofvoertuigen veelbelovend zijn, staat de grootschalige acceptatie ervan nog in de kinderschoenen. Een van de cruciale uitdaging is de infrastructuur voor waterstoftankstations. Het opschalen van tankstations is van vitaal belang om de acceptatie van waterstofvoertuigen te stimuleren. 

Een ander voordeel van waterstof is de compatibiliteit met bestaande technologieën. Waterstof als brandstof in verbrandingsmotoren is een tweede optie voor een duurzamere mobiliteit. Met relatief kleine aanpassingen kunnen voertuigen met verbrandingsmotoren worden omgebouwd om op waterstof te draaien, waardoor de overstap voor veel industrieën haalbaar en kosteneffectief wordt. Dit maakt waterstof een aantrekkelijke optie voor een brede implementatie in verschillende sectoren.

Naast het gebruik op de weg heeft waterstof ook potentieel in de luchtvaartindustrie. Waterstof kan hier een rol spelen door te worden gebruikt als vervanger van kerosine of om synthetische kerosine te produceren, waardoor een duurzaam alternatief ontstaat voor traditionele brandstoffen.

Waterstof in de gebouwde omgeving

Waterstof kan ook voor verwarming en energievoorziening in gebouwen worden gebruikt, waardoor huizen en bedrijven van schone energie kunnen worden voorzien. In plaats van aardgas stroomt er dan waterstof door de leidingen. Dit kan vooral handig zijn voor locaties waar het aansluiten op het elektriciteitsnet moeilijk of duur is of voor slecht geïsoleerde huizen, zoals historische panden in binnensteden bijvoorbeeld. Dergelijke panden kunnen met waterstof goed verwarmd worden. Sinds eind 2020 zijn er een aantal proefprojecten gestart voor waterstof in gebouwen. Denk hierbij aan de hybride warmtepomp en de waterstof cv-ketel. 

Belangrijke overwegingen bij het implementeren van waterstofsystemen zijn echter de kosten, de veiligheidsaspecten en de technologische aanpassingen die nodig zijn. De kosten van waterstofproductie, opslag en distributie spelen een cruciale rol bij het bepalen van de haalbaarheid van deze projecten. Daarnaast moeten bestaande verwarmingssystemen en infrastructuur worden aangepast of vervangen om waterstof veilig en efficiënt te kunnen gebruiken.

Meer leren over waterstof? Volg de Masterclass Waterstof! 

De toekomst van waterstof ziet er veelbelovend uit, met tal van innovatieve toepassingen die een cruciale rol kunnen spelen in de overgang naar een duurzame samenleving. Wilt u meer weten over de toepassingen en mogelijkheden van waterstof? Ons zusterbedrijf Parkstad Opleidingen organiseert een Masterclass Waterstof op maandag 11 maart in Apeldoorn. Het is dé cursus op het gebied van waterstof die u goed en gedegen naslagwerk meegeeft voor de toekomst. 

Tijdens deze masterclass zal Marcel Vogelsangs namens MV-Energietechniek en in samenwerking met Parkstad Opleidingen dieper ingaan op o.a. de toepassingen, eigenschappen, productie, kansen, veiligheid van waterstof en uiteraard het omrekenen van bestaande systemen naar waterstof. Daarnaast komen werkelijk gerealiseerde praktijkvoorbeelden en cases aan de orde. 

Meld u hier aan voor deze masterclass. 

Andere keken ook naar: 

• Verduurzamen met waterstof

Foto: Audio und Werbung / Shutterstock