Een objectieve kijk op Waterstof – uitdagingen en kansen voor de energietransitie

Beschrijving

Waterstof is onmisbaar voor de klimaat- en energietransitie. Maar hoe meer je ervan weet, des te complexer het blijkt (en andersom). Waterstof is een energiedrager die voor vrijwel iedere vorm van elektrificatie bruikbaar is. Toch ligt niet alles voor de hand – laptops en smartphones op waterstof zijn bijvoorbeeld niet erg praktisch. Waterstof moet geproduceerd worden op basis van aardgas (reforming) of water en stroom (elektrolyse) en dat leidt respectievelijk tot CO2 of een aanzienlijk energieverlies. Serieuze uitdagingen voor een grote doorbraak zijn: a) voldoende beschikbaarheid van groene waterstof, b) de infrastructuur, c) het transport (waterstof wordt opgeslagen onder hoge druk in cilindrische tanks) en d) de kosten. Alle kansen en mogelijkheden, maar ook de uitdagingen, komen aan bod in het boek. Inclusief citaten van diverse experts en samenvattingen van proefprojecten en belangrijke onderzoeken.

Onder andere de volgende vragen worden beantwoord:

• Voor welke doeleinden kan waterstof zoal gebruikt worden?
• Hoe verhouden waterstofauto’s zich tot accu-elektrische auto’s?
• In hoeverre is het mogelijk en nuttig om thuis waterstof te maken? En kun je dan ook thuis tanken?
• In hoeverre is het bestaande aardgasnetwerk geschikt voor waterstof?
• Zijn er in de toekomst voldoende overschotten van duurzame energie om tegen lage kosten waterstof te maken?
• Hoe realistisch is massaproductie van blauwe en/of groene waterstof voor 2030?
• Zijn de geplande windmolenparken voldoende om massaal groene waterstof produceren?
• Wat zijn de plannen voor waterstof in het Klimaatakkoord van de regering Rutte III en hoe realistisch zijn deze?
• Wat zeggen voor- en tegenstanders over waterstof?
• Welke alternatieven zijn? Zoals vloeibare waterstof, mierenzuur of poeder.
• Voor welke toepassingen is waterstof onmisbaar en voor welke niet of minder relevant?

Laatste boekupdate: oktober 2021

Reacties

Lector Robert van den Hoed (HvA) schreef het voorwoord voor dit boek. Robert is afgestudeerd aan de TU-Delft en onderzocht tijdens zijn promotie waterstof- en brandstofcel-technologie in de auto-industrie. Tussen 2004 en 2010 was hij bij Ecofys verantwoordelijk voor het opzetten en uitvoeren van waterstof- en brandstofcel-projecten en sinds 2011 werkt hij als Lector Energie en Innovatie aan de Hogeschool van Amsterdam. Daar houdt hij zich bezig met studies naar duurzame mobiliteit, elektrisch rijden en energie-innovaties.

Lector Robert van den Hoed: “Dit boek probeert te laveren tussen de hoge verwachtingen en de kritische kanttekeningen die rond waterstof spelen. Het doet een poging om zowel voorstanders als criticasters een podium te geven. Beide partijen krijgen de gelegenheid hun visie over het voetlicht te brengen, waarom waterstof wel of juist niet kansrijk is. Dit boek biedt een perspectief op de voors en tegens per toepassingsgebied, zodat je als lezer je eigen mening kunt vormen over waterstof. Ook relativeert het hier en daar al te ronkende juichverhalen over nieuwe toepassingen van waterstof. Al met al een boek dat volgens mij hoognodig is om feiten van fictie rond waterstof te scheiden, en om een genuanceerd beeld te scheppen van waterstof als toekomstige energiedrager. En dus ook een boek dat mogelijk ertoe kan bijdragen voor- en tegenstanders wat dichter bij elkaar te brengen.”

Elja Trum op Teslafacts.nl (recensie): “Naast een uitgebreid hoofdstuk over elektrisch rijden versus waterstofauto’s gaat het boek in op andere aspecten van waterstof. Zo legt Jeroen helder uit wat de methoden zijn waarop waterstof geproduceerd kan worden en hoeveel energie dit kost. Ook maakt hij duidelijk waarom het zeer onwaarschijnlijk is dat het bestaande gasnetwerk voor consumenten gebruikt zal worden voor waterstof. Hij bespreekt ook de mogelijkheden die er wel zijn voor waterstof – het is nodig als we de klimaatdoelstellingen willen behalen. Het boek biedt meer inzichten gegeven in waterstof en de mogelijkheden en onmogelijkheden ervan. Jeroen benadert de verschillende standpunten en laat ook verschillende andere experts aan het woord. Ben je geïnteresseerd in de techniek achter waterstof als energiedrager, dan is dit boek van Jeroen een absolute aanrader.”

Arjen Harkema op LinkedIn: “Ik ben anders tegen waterstof aan gaan kijken na het lezen van het boek “de objectieve kijk op waterstof” van Jeroen Horlings. Kernwoord is wat mij betreft “objectief” want als lezer merkte ik dat mijn vermeende feitenkennis grotendeels uit zelf gelegde verbanden, geromantiseerde aannames of gekleurde informatie bestond. Zo dacht ik bijvoorbeeld dat we heel gemakkelijk op een schone manier waterstof kunnen opwekken met het overschot van groene elektrische energie. Dit vanuit de gedachte dat we nu al waterstof opwekken door middel van elektrolyse. Wat blijkt: in werkelijkheid wordt op dit moment veruit de meeste waterstof uit aardgas gemaakt waarbij, u raadt het al, CO2 vrijkomt. Dit is slechts een van de vele voorbeelden waarbij mijn gedachte niet strookte met de werkelijkheid. Het knappe van het boek is dat de feiten neutraal worden belicht zodat je als lezer je mening continu in alle richtingen bijstelt. Moeten we waterstof dan definitief afserveren? Mijn conclusie na het lezen van dit boek is dat we dat zeker niet moeten doen. Maar door alle aandacht en investeringen in batterijtechnologie heeft dit momenteel een flinke voorsprong op waterstof ontwikkeling. Om waterstof weer een evenwichtig speelveld te geven is veel aandacht, investering en een lange adem nodig. [..] Wat vind ik van het boek? Eén woord: aanrader!”

Over het boek

In het klimaatakkoord komt maar liefst 182 keer het woord waterstof voor. Deze energiedrager lijkt dan ook een essentieel onderdeel te zijn van de energietransitie van fossiele brandstoffen naar duurzame energie. Waterstof kan worden ingezet als buffer om zonne-energie ‘s zomers op te slaan voor gebruik in de winter, het kan als alternatieve energiebron voor de industrie gebruikt worden in plaats van kolen, het gasnetwerk kan er onder voorwaarden mee overweg en auto’s kunnen er op rijden. Toch zijn er nog heel wat knelpunten te overwinnen.

Waterstof (H2) wordt al decennia gebruikt in de industrie. Dankzij gunstige eigenschappen kan het voor vrijwel alles worden ingezet en onbeperkt worden bewaard. In een ideaal scenario zou waterstof met hoog rendement kunnen worden geproduceerd door zonnepanelen bij de evenaar, waar de zon het hele jaar optimaal schijnt. Vanaf daar kan het via pijpleidingen of schepen (op waterstof) vervoerd worden naar ons land. Ook kan het in Nederland worden geproduceerd wanneer er sprake is overcapaciteit van duurzame energie. Het zou kunnen worden opgeslagen in speciale opslagtanks, maar ook in zoutkoepels en lege gasvelden.

Maar waterstof komt niet uit de grond – zoals olie of gas – en moet geproduceerd worden. In de praktijk gebeurt dat vooral op basis van aardgas, waarbij CO2 vrij komt. Het kan ook duurzaam, via elektrolyse, maar dat kost veel energie vanwege verliezen. Er zijn veel extra windmolens nodig om in die energiebehoefte te voorzien, anders dreigt een groot tekort aan groene waterstof. In theorie kan het bestaande aardgasnetwerk worden gebruikt om huishoudens van waterstofgas te voorzien, maar er zijn veel haken en ogen. Auto’s, bussen en vrachtwagens kunnen rijden op waterstof, maar er bestaat vaak een rooskleurig beeld over snel tanken en lage kosten. De belangrijkste knelpunten hebben te maken met de productie, opslag en distributie van waterstof.

Dit boek zet de feiten in begrijpelijke taal op een rij en bespreekt de (on)mogelijkheden, knelpunten, elektrolyse en efficiëntie, kosten, praktijkvoorbeelden én alternatieven.

Het boek bevat een voorwoord van professor Robert van den Hoed, lector Energie en Innovatie aan de HvA, die jarenlang aan waterstofprojecten heeft gewerkt. De cover toont een Methaan-molecule (CH4). De meeste waterstof wordt door methaan-stoomreforming geproduceerd.

Hoofdstukken

Hoofdstukkenindeling:

• Begrippenlijst
• Voorwoord

1. Inleiding
2. Wat is waterstof
3. Waterstofproductie
4. Elektrolyse
5. De brandstofcel
6. De waterstofauto (FCEV)
7. Bussen, vrachtwagens, treinen, schepen en vliegtuigen
8. Opslag, distributie en infrastructuur
9. Buffer voor overtollige energie
10. Koken en verwarmen met waterstof
11. CCS: blauwe waterstof zonder CO2
12. Milieu en duurzaamheid
13. Waterstof in het klimaatakkoord
14. Alternatieven
15. Toekomst: de waterstofeconomie?

– Index