Groene waterstof

Over de energietransitie en groene waterstof is veel te doen de laatste tijd. Om daar meer over te weten te komen spreek ik in Abu Dhabi met Frank Wouters, een autoriteit op het gebied van duurzame energie en groene waterstof. Frank is Vice-President New Energy bij Reliance Industries. Ook is hij voorzitter van de MENA Hydrogen Alliance en directeur van de EU GCC Clean Energy Technology Network.

Frank, zou jij om te beginnen wat over jezelf willen vertellen?

Mijn hele carrière ben ik al werkzaam in wat we tegenwoordig de “energy transition” noemen. Ik heb veel verschillende dingen gedaan in duurzame energie, energiebesparing en nu ook veel in de “groene moleculen”. Ik heb projectontwikkeling gedaan, maar ik ben bijvoorbeeld ook directeur geweest van een zonnepanelen fabriek in Duitsland en ik zat in de board van een windturbines fabrikant. Sinds 2009 woon ik in Abu Dhabi. Ik heb daar bij Masdar gewerkt, waar ik grote projecten heb ontwikkeld, zoals off-shore windparken in Europa en grote zonthermische installaties in Spanje. Ik ben president geweest van Shams Solar, een groot CSP (concentrated solar powerproject) in Abu Dhabi. En nu werk ik dus bij Reliance, het grootste bedrijf van India, dat verregaande ambities heeft in de energietransitie.

Kun je uitleggen wat groene waterstof is? En ik hoor ook nog wel andere kleuren voorbij komen.

Groene waterstof is waterstof die gemaakt wordt door met elektriciteit water (H2O) te splitsen in zuurstof (O2) en waterstof (H2). Als de stroom die hiervoor wordt gebruikt op een groene, duurzame manier is opgewekt, bijvoorbeeld met zonnepanelen of windturbines, dan wordt deze waterstof groen genoemd. Dit wordt in de praktijk nog niet op heel grote schaal gedaan. De meeste waterstof wordt nu nog van aardgas gemaakt. Dat is voornamelijk methaan (CH4) en als je daar waterstof uit wil maken, dan krijg je niet alleen waterstof maar ook heel veel CO2. Dit wordt daarom ook wel grijze waterstof genoemd. Er is ook nog zoiets als blauwe waterstof. Dat is grijze waterstof uit aardgas of kolen waarbij de vrijgekomen CO2 wordt afgevangen en ondergronds opgeslagen, bijvoorbeeld in oude gasvelden. Er worden nog wel meer kleuren gebruikt, bijvoorbeeld gele of roze waterstof als de waterstof uit kernenergie wordt gemaakt. Dat heeft ook geen CO2 uitstoot. Maar dit is niet duidelijk gedefinieerd en uiteindelijk gaat het erom dat de CO2 uitstoot van de waterstofproductie zo laag mogelijk is.

Frank Wouters

Op dit moment, gaan de gasprijzen door het dak. Dat zal de opmars van groene energie en groene waterstof wel ten goede komen.

Bijna overal ter wereld is groene elektriciteit uit zon en wind nu de goedkoopste vorm van stroom, zelfs op plekken waar de zon minder schijnt dan hier. Echter, de elektrolyse-apparatuur, electrolyzers, die je nodig hebt om het water te ontleden, wordt nog niet op de juiste schaal gemaakt om groene waterstof op een echt heel goedkope manier te produceren. Daardoor was groene waterstof vorig jaar nog steeds duur om te maken. Maar als je op dit moment kijkt naar de kosten van grijze waterstof in Europa, dan kost dat 6,50 euro per kilo, alleen kijkende naar de kosten van aardgas en de CO2-rechten in het emissiehandelssysteem. Op dit moment is het al goedkoper om groene waterstof te maken, zelfs in Europa waar groene stroom nog niet zo goedkoop is als in het MiddenOosten.

Wat wordt hier in de GCC gedaan aan de ontwikkeling van groene waterstof?

Er zijn grote projecten in Saudi-Arabië, bijvoorbeeld in NEOM, waar een heel grote groene waterstoffabriek wordt gebouwd. Daar wordt ook groene ammoniak gemaakt.

In de VAE gebeurt ook van alles. Je hebt de Clean Hydrogen Alliance waar alle Abu Dhabi entiteiten in zitten, die aan waterstof werken zoals ADNOC, ADQ, Mubadala, Taqa en Masdar. Abu Dhabi Ports is met wat projecten bezig in Kizad. DEWA heeft samen met Siemens een kleine proeffabriek gebouwd in het Mohamed bin Rashid Solar

Fig 1. Waterstof kan ingezet worden voor industriële toepassingen, voor transport of voor gebruik in huis en is bovendien redelijk goed op te slaan

Park en in Ruwais is ADNOC met Fertiglobe en Fertil bezig om blauwe en groene ammoniak te gaan maken. Het ministerie is erbij betrokken en er is een waterstofstrategie, die onderdeel is van het vijfjarenplan voor energie.

Je noemt groene ammoniak in één adem met waterstof. Wat kun je doen met die ammoniak?

Met waterstof kun je eigenlijk alles doen wat je ook met aardgas doet: huizen verwarmen, industriële processen mee draaien. Het is een heel mooi en schoon alternatief. Maar om waterstof te transporteren moet je ofwel een pijpleiding gaan aanleggen, wat een heel langdurig en complex proces is, of je moet de waterstof heel diep koelen (tot -253°C) om het vloeibaar te maken en per schip te vervoeren. Dat kost heel veel energie en geld. Ammoniak wordt bij -33°C al vloeibaar, of bij 8 bar druk. Dat is dus veel makkelijker te transporteren en er bestaan al schepen en terminals die hiervoor kunnen worden ingezet. Je kunt dus bestaande infrastructuur voor vloeibaar aardgas (LNG) gebruiken.

Stel je hebt vloeibare ammoniak gemaakt in Saoedi-Arabië en naar Rotterdam vervoerd per schip. En dan?

Je moet dan de ammoniak weer uit elkaar halen om de waterstof terug te krijgen. Het kraken van ammoniak is alleen op heel kleine schaal gedaan. Het is een proces dat altijd energie kost, maar met een goede katalysator kun je het proces efficiënter maken en het energieverbruik minimaliseren. Daar gaat nu veel aandacht naar uit. Ook kan je ammoniak direct gebruiken, bijvoorbeeld als brandstof in een kolencentrale, of in grote zeeschepen. Al met al gaat het er dus om om zonneenergie uit het Midden-Oosten in Europa te krijgen via moleculen en in al die stappen verlies je energie die dan ook echt weg is.

Is die hele keten dan nog wel rendabel?

Jawel, je moet niet vergeten dat de bron van al die energie, zon of wind, gratis is. En dat is het grote verschil met de fossiele energieketen. Daar kost de bron van de energie wel geld en we zien nu dat het erg duur kan worden. De lange termijn trend is ook dat het alleen maar duurder zal worden. De kosten van de technologie die nodig is in de waterstofketen zullen daarentegen alleen maar omlaag gaan.

Fig 2 Duurzame energie kan direct worden ingezet of worden gebruikt om groene waterstof te maken via een electrolyse proces. Deze waterstof kan dezelfde functies vervullen als aardgas.

Er wordt soms gezegd dat het veel effectiever is om elektriciteit direct te gebruiken in plaats van er waterstof van te maken.

Mensen die zeggen dat het veel efficiënter is om direct elektriciteit te benutten hebben gelijk. Dat is efficiënter dan die hele waterstofketen. Maar elektriciteit is momenteel maar 20% van alle energiebehoefte. 80% komt uit moleculen: kolen, gas en diesel. Je kan dat met elektriciteit nooit helemaal vervangen. De helft van de elektriciteit in Europa is nu groen en dan kan helemaal groen worden en dan kun je dat nog verder uitbreiden door veel meer te doen met elektriciteit. Maar bij 50% van alle energiebehoefte wordt het echt heel moeilijk en dan heb je al 2,5 keer zoveel met elektriciteit gedaan als nu. Dan rijden we allemaal elektrisch, dan zijn alle gascompressoren omgebouwd naar elektrisch maar dan houdt het wel op. En die overige 50%, die moet je ook koolstofvrij maken. Er mag geen CO2 meer de lucht in. Er zijn daarvoor niet veel opties buiten groene waterstof.

Ook het transport en de opslag van waterstof is veel goedkoper en makkelijker dan elektriciteit. In Nederland bijvoorbeeld, heb je al een compleet gas netwerk liggen door het hele land dat je direct kan inzetten voor waterstof.

In heel Europa staat nu maar een paar gigawattuur (GWh) aan accucapaciteit om elektriciteit op te slaan tegenover 1000 terawattuur (TWh) alleen al aan gasopslag. Dat is honderdduizenden malen meer. Dat is belangrijk, want het er is een sterk seizoenseffect in zowel de opwekking als de vraag naar groene stroom. Dat effect wordt waarschijnlijk alleen nog maar sterker in de toekomst.