‘Waterstof essentiële toevoeging energiesysteem’

Waterstof is één van de oplossingen die ons in de energietransitie veel kansen biedt. Voor de introductie van waterstof in de gebouwde omgeving vormt het wijdvertakte netwerk van de Gasunie een prima rode loper.

Tekst: Ysbrand Visser | Beeld: Aanleg van onderdeel landelijk leidingnetwerk Gasunie (foto N.V. Nederlandse Gasunie).

De energietransitie kan niet wachten op technologische doorbraken met waterstof, dat in de toekomst in een geïntegreerd energiesysteem nuttig en nodig zal zijn. De combinatie van het elektriciteitsnetwerk met waterstofproductie zorgt dan voor het opvangen van de pieken in de stroomvoorziening aan vraag- én aanbodzijde.

We spreken Jarig Steringa, die bij de Gasunie onderdeel uitmaakt van een team dat onderzoekt hoe de energietransitie in Nederland er op de lange termijn moet gaan uitzien. De Gasunie doet dat in het samenwerkingsverband iNET van Netbeheer Nederland. Dit voorjaar publiceerde iNet het rapport ‘Het energiesysteem van de toekomst’. Voor de Gasunie is er daarbij een hoofdrol weggelegd vanwege haar netwerk van aardgasleidingen en de integratie ervan in een systeem met meerdere energiedragers, aldus Jarig Steringa.

Extra energie

“Het produceren en gebruiken van waterstof wordt een essentiële toevoeging aan het totale energiesysteem. Deze duurzame moleculen zullen volgens ons gaan zorgen voor meer dan de helft van de toekomstige brand- en grondstoffen. Bovendien biedt de opslag van waterstof ook een vorm van optimalisatie van het energiesysteem.

Nederland gaat het in de toekomst met alleen elektriciteit gewoon niet redden. In theorie kun je een heel groot elektriciteitsnetwerk bouwen en daarmee iedereen van elektriciteit voorzien. Je hebt dan echter wel vijf keer zoveel hoogspanningskabels nodig dan dat er nu liggen. Dat is heel erg duur, niet echt praktisch en je blijft met nog een probleem zitten. Als die stroom duurzaam wordt opgewekt, gebeurt dat vooral met zon en wind. De zon schijnt in Nederland echter verrassend weinig en de wind waait ook niet altijd. Op heel veel momenten kan er dan geen stroom worden opgewekt en moet je misschien elektriciteit importeren. Dat lukt mogelijk ook niet altijd, dus moet je wat achter de hand hebben. Het meest voor de hand liggende is dan extra energie in de vorm van bijvoorbeeld waterstof. Dat is immers makkelijk te transporteren en in grote hoeveelheden op te slaan.

Langdurige opslag

Je produceert die waterstof op momenten met een overschot aan stroom uit zon en wind. Dat overschot kun je omzetten naar waterstof, met het grote voordeel dat je waterstof langdurig kunt opslaan in bijvoorbeeld ondergrondse zoutcavernes. Op het moment dat je stroom tekortkomt, kun je er in een waterstofcentrale weer elektriciteit van maken.

Waterstof kun je aanbieden aan bijvoorbeeld industrieën en als het nodig is zelfs aan de gebouwde omgeving. Vooral voor industriële processen is waterstof heel belangrijk als grondstof en voor hoge temperatuurprocessen en daarnaast ook voor zwaar transport. Op dit moment worden er al grote hoeveelheden grijze waterstof gebruikt als grondstof voor bijvoorbeeld kunstmest. Andere, voor de hand liggende toepassingen zijn het verduurzamen van de staalproductie en verhittingsprocessen die een hoge temperatuur vereisen.

Waterstof in de gebouwde omgeving is nu nog niet actueel. Er zijn echter nogal wat wijken die tegen redelijk kosten niet geschikt zijn om te verduurzamen (door elektrificeren). Dat geldt vooral in de wat oudere wijken in de binnensteden, die slecht geïsoleerd zijn en ook heel moeilijk te isoleren zullen zijn.

Stadsgas

Waterstof is bepaald geen ongevaarlijke stof, maar kan toch relatief veilig worden toegepast, zo leert de geschiedenis. Steringa: “Tot de komst van het aardgas leverden lokale gasfabrieken een type stadsgas dat soms voor de helft of nog meer uit waterstof bestond. Daarmee werd gewoon gekookt en ook huizen verwarmd.”

In zijn boek, schrijft Sven Ringelberg: “Gas als product vonden Nederlanders niet al te interessant. Gasfabrieken waren vies. Voor huisverwarming was gas niet populair, omdat het veel duurder was dan kolen of olie. Het gas verspreidde ook vocht in de kamer en zou ongezond zijn voor de plantjes op de vensterbank. De uitdaging van overheid, Gasunie en lokale bedrijven was bij de invoering van aardgas dus groot. Het imago van gas moest 180 graden draaien naar modern, veilig en goedkoop. Dit kwam tot stand door een grote landelijke campagne die inspeelde op de wensen van de Nederlander. Je kreeg meer comfort, meer moderniteit en dus ook meer status.”

Compressorstation Ommen

(foto N.V. Nederlandse Gasunie).

Jarig Steringa: “Het grote pluspunt van Nederland is dat het aardgasnet wijdvertakt is.”

Bestaand netwerk

Een van de mogelijke oplossingen in de gebouwde omgeving is een hybride warmtepomp. Die draait overwegend op elektriciteit als er niet zo’n grote warmtevraag is. Voor de piekmomenten kan er dan groen gas of waterstof worden ingezet. Uit de iNet-studie volgt dat dit na 2030, vanaf ongeveer 2035 op gang kan komen. Afhankelijk van het scenario dat zich gaat voltrekken, kan deze oplossing best substantieel worden.

Voor het transport van waterstof door de grote transportbuizen van de Gasunie worden aardgasleidingen vrijgemaakt. Dit kan zonder dat daar aparte veiligheidsmaatregelen voor nodig zijn.

Richting de gebouwde omgeving kom je terecht bij kleinere, fijnmazigere buizenstelsels van bestaande regionale distributiebedrijven. Het ziet ernaar uit dat ook veel van die distributieleidingen zonder problemen kunnen worden omgezet naar gebruik voor waterstof.

Compressie

Voor het transport door leidingen moet aardgas onder hoge druk worden gebracht en gehouden met behulp van compressie. Een vakgebied apart, met jaarlijks zelfs een Compressor Day. Steringa: “Die compressie zie je eigenlijk alleen op landelijk niveau in het netwerk van de Gasunie. De compressoren staan, verspreid door het land met een onderlinge afstand van zo’n tachtig kilometer. Wij voorzien dat er eerst een grote vraag naar waterstof komt vanuit industrieclusters in Nederland en het Ruhrgebied, die we dan met elkaar willen verbinden. Ze liggen op een zodanige afstand van elkaar dat het transport na 2030, als het om grotere hoeveelheden gaat, waarschijnlijk niet meer zonder compressie kan plaatsvinden. Omdat waterstof uit kleinere moleculen bestaat dan aardgas moet dat bovendien met een ander type compressie gebeuren.”

Kostenoverwegingen

Waterstof is een energiedrager, waarbij de omzetting van stroom in waterstof verlies geeft. Als vuistregel geldt 30% verlies, met dus een rendement van 70%. Er wordt onderzocht of dat verder kan verbeteren, maar je zult altijd wat verlies houden.

Als je bovendien van waterstof weer elektriciteit maakt, haal je een rendement van 50 tot 60%. Toch kan dat nog wel uit en zeker als je afscheid moet nemen van fossiele energiebronnen.

Het grote pluspunt van Nederland is ten slotte dat het aardgasnet wijdvertakt is. Dat maakt ons bij uitstek geschikt om de transitie naar waterstof te maken. Omdat we verder de Noordzee naast ons hebben liggen, zijn wij ook nog eens uitstekend voorgesorteerd op het grootschalig produceren van stroom. Als je dan toch bezig bent met grootschalig stroom maken, kun je het overschot ook maar beter op de beste manier verwerken en dat is door er waterstof van te maken. Dat is dus nog een groot voordeel van waterstof, naast de voordelen als gaat om de behoefte aan waterstof voor grondstoffen en de mogelijkheid die waterstof biedt voor grootschalige opslag.”