#VanGasLos: de waterstofroute

timer3 min

Deze column gaat over de toepassing van waterstof in de gebouwde omgeving. Laat duidelijk zijn dat ik geen tegenstander ben van waterstof als energiedrager. Waterstof kent echter zo haar beperkingen die gelukkig klip- en klaar zijn voor de experts maar weggewuifd worden door de wat minder geïnformeerde H2-aanbidders. Waterstof is namelijk een inefficiënt energiedrager. Dat maakt het in deze fase van de energietransitie niet echt bruikbaar als vervanging van elektriciteit of gas.

Maar daarover zo meer. Waarom eigenlijk deze column? Ik gaf vorige week een college over de energietransitie en de verschillende routes die gelijktijdig bewandeld moeten worden. In het ‘klasje’ zaten gemeenteambtenaren die recent een energiebedrijf over de vloer hadden gehad. De boodschap van dat energiebedrijf was dat het allemaal zo’n vaart niet ging lopen met dat ‘Van Gas Los’ en dat ze heel snel de gasleidingen zouden vullen met zogenaamd groen gas. Geproduceerd met windmolens en geleverd via het bestaande gasnetwerk. Op zo’n moment word ik toch wel een beetje pissig. Want niks doen totdat er een utopische belofte verschijnt en ondertussen lekker de gasketels laten branden is geen optie. Wel het doel van die energieleverancier waarschijnlijk. Zowel gemeenten als woningcorporaties worden op dit moment bedolven onder dit soort misleidende argumenten. Dat vraagt dus om enige duiding.

Om te duiden waar we het over hebben met betrekking tot inefficiëntie, gebruik ik even onderstaande tabel. Zoals ik al vertelde is waterstof slechts een energiedrager. Het moet dus ergens geproduceerd worden. Zo’n 98% van het waterstof dat nu wordt gebruikt wordt geproduceerd uit aardgas waarbij veel CO2 vrijkomt. De techniek om met duurzame energie waterstof te maken heet elektrolyse. In onderstaande tabel kunt u zien welke route 100 kWh opgewekte elektriciteit aflegt en wat er uiteindelijk van over blijft voor de eindgebruiker.

#VanGasLos: de waterstofroute

Bekijk de tabel op volledige grootte

Uit deze tabel kun je concluderen dat het veel efficiënter is om elektriciteit rechtstreeks in een warmtepomp te duwen. Dat is een factor 5 efficiënter dan groen gas en een factor 8 efficiënter dan een brandstofcel. Voorlopig moeten we van die wetenschap gebruik maken en duurzaam opgewekte elektriciteit zoveel mogelijk rechtstreeks gebruiken. Maar dat is uiteindelijk te makkelijk. De beschikbaarheid van duurzame energie is namelijk erg onvoorspelbaar. Het waait weliswaar het meest in de winter maar het kan ook maar zo een paar dagen weinig waaien en ijskoud zijn.

Energieoverschot is luxeprobleem

Om die piekvragen op te vangen heb je al snel 2x de windcapaciteit nodig van de hoeveelheid die je nodig zou hebben om de gemiddelde jaarlijkse warmtevraag in te vullen. Daarmee gaat dan een hoop efficiëntie van de warmtepomp verloren. We hebben dus opslag nodig. Kortdurende 24 uurs-elektrische-opslag en opslag voor de wat langere termijnen van een één á twee weken. Voor dat laatste geval kan waterstof wel degelijk een rol spelen. Vooral wanneer we daar de energie-overschotten, op dagen dat er meer aanbod is dan vraag naar elektriciteit, voor gebruiken. Voorlopig zou dat voor de Nederlandse situatie een luxeprobleem betekenen want veel overschotten zullen we tussen nu en 2030 niet hebben. Het transport en de opslag van waterstof is relatief goedkoop ten opzichte van transport en opslag van elektriciteit. Zeker als de windmolens ver op zee komen te staan. Als die waterstof wordt gebruikt voor het afvangen van piekvragen dan kan de inefficiëntie van waterstof voor een groot deel worden gecompenseerd.

Utopie

Waterstof als vervanger van gas is echter een utopie. De gasvraag bedraagt in Nederland zo’n 1400 Peta Joules. Dat is 28 keer meer dan de hoeveelheid windenergie die we tot 2030 gepland hebben op zee. Met alle energieverliezen zouden we voor de productie van die hoeveelheid gas 56 keer die hoeveelheid wind moeten bouwen. Het zal allemaal nog best efficiënter kunnen. Maar dan nog zal het weinig bijdragen aan de opgave die we tot 2030 hebben te realiseren. Die zal toch echt gerealiseerd moeten worden met duurzame warmtenetten, radicale besparing en efficiënte all-electric technieken (zoals bijvoorbeeld warmtepompen en controleerbare infraroodpanelen). Laat de industrie ondertussen gebruik maken van de schaarse duurzame waterstofproductiecapaciteit.

Duurzame elektriciteit zo slim als mogelijk inzetten, door slim laden van auto’s, flexibele tarieven, slimme sturing van warmtepompen, thermische opslag en elektrische opslag lijkt vooralsnog de ideale route voor de gebouwede omgeving. De winterpieken afvlakken met waterstof? Graag!

Zoek verder binnen deze onderwerpen

Gerelateerde artikelen, events & downloads

'Handen uit de mouwen bij innovatietender aardgasvrije wijken, woningen en gebouwen'

'Handen uit de mouwen bij innovatietender aardgasvrije ...

Gisteren om 11:00 uur

In het huidige regeerakkoord wordt aangegeven dat de gebouwde omgeving uiterlijk in 2050 aardgasvrij is. In 2030 ...

Lees verder »

Eerste paal voor duurzame bedrijvenlocatie RijswijkBuiten  

Eerste paal voor duurzame bedrijvenlocatie RijswijkBuiten ...

15 jun om 08:00 uur
timer 1 min

Wethouder Marloes Borsboom van de gemeente Rijswijk heeft dinsdag 12 juni de eerste paal geslagen voor de bouw ...

Lees verder »

'Restwarmte datacenters kan 2 miljoen bestaande woningen verwarmen'

'Restwarmte datacenters kan 2 miljoen bestaande ...

14 jun om 13:00 uur
timer 2 min

Een whitepaper van Unica Energy Solutions gaat in op het benutten van restwarmte uit datacenters. Met de groei ...

Lees verder »

Energie uit oppervlaktewater kan 40% van gebouwen van warmte voorzien

Energie uit oppervlaktewater kan 40% van gebouwen ...

11 jun om 13:00 uur
timer 1 min

Warmte terugwinnen uit oppervlaktewater, afvalwater en drinkwater kan een duurzaam alternatief voor aardgas zijn. ...

Lees verder »

‘Fabriek van de toekomst’ gasvrij dankzij duurzame maatregelen

‘Fabriek van de toekomst’ gasvrij ...

11 jun om 08:00 uur
timer 1 min

Wie vanuit noordelijke richting Eindhoven binnenkomt, kan er niet omheen. Hier verrijst een kenmerkend groen gebouw: ...

Lees verder »

Bank helpt vastgoedklanten energieverspilling aan te pakken

Bank helpt vastgoedklanten energieverspilling ...

8 jun om 17:00 uur
timer 7 min

Op de PROVADA introduceerde ING Real Estate Finance (REF) Energierobot waarmee eigenaren van vastgoed verspilling ...

Lees verder »

Restwarmte-netwerk Zuid Limburg wordt fors uitgebreid

Restwarmte-netwerk Zuid Limburg wordt fors uitgebreid

8 jun om 15:30 uur
timer 1 min

Restwarmte van chemiegigant Sabic en de biomassacentrale BES in Zuid-Limburg gaan zo’n 30.000 huishoudens ...

Lees verder »

‘Houten diamant’ is strak en energieneutraal

‘Houten diamant’ is strak en energieneutraal

8 jun om 11:00 uur
timer 2 min

Architectenbureau KAW heeft met het eerste Active House van Schiedam een woning gerealiseerd die meer energie oplevert ...

Lees verder »

Duurzaamste school Nederland wordt verwarmd door ijskelder

Duurzaamste school Nederland wordt verwarmd ...

7 jun om 13:00 uur
timer 1 min

Het nieuwe kindcentrum Speelplein Zoggel in Uden is de duurzaamste school van Nederland en wordt verwarmd door ...

Lees verder »

Energiezuinige chiller voor gebouwkoeling met lage CO2-uitstoot

Energiezuinige chiller voor gebouwkoeling met ...

7 jun om 08:00 uur
timer 1 min

Om het mogelijk te maken gebouwen met een lage CO2-uitstoot gecontroleerd te koelen heeft Alklima / Mitsubishi ...

Lees verder »

Reacties

Dank voor deze uiteenzetting en waarschuwing. Wel een vraag omtrent de tabel; voor een warmtepomp is elektriciteit nodig die extern opgewekt wordt en ook de nodige verliezen kent voor bijv. transport, is het niet reëler om dit integraal te bekijken? Dus van de bron tot aan de geproduceerde kW om zo te zien hoe het geheel eruitziet.

In de tabel wordt bij de 'brandstofcel in huis' de laatste conversie van elektrische energie naar thermische energie vergeten. Hierdoor zal deze uitkomen op ongeveer 120kWh thermische energie ipv 34kWh elektrische energie. Verder is de boodschap duidelijk en zal het niet verstandig zijn de hoop te vestigen op een enkele oplossing.

Misschien is waterstof in de toekomst noodzakelijk om alle wind die op de noordzee wordt gegenereerd aan land te brengen: https://www.worldenergy.org/news-and-media/news/hydrogen-is-key-to-unlocking-the-full-offshore-wind-potential-of-the-north-sea/ Waterstof is dan meteen een aantrekkelijk opslagmedium voor energie. Alternatieven voor het grootschalig opslaan van elektriciteit zijn er nauwelijks. Als je zoals boven aangegeven de conversie naar thermische energie meeneemt voor de brandstofcel en ook de restwarmte van de brandstofcel nuttig gebruikt, in een woning dan ga je naar circa 160kW geschikbare warmte. Waterstof vraagt ook niet om een dure netverzwaring. De locale brandstofcel wordt dan m.i. een aantrekkelijke optie.

Je kunt op basis van een berekeningen aan de energie-efficientie (tabel), niet concluderen dat all electric een betere optie is dan waterstof (voor verwarmen). Je moet zorgvuldig meer aspecten meenemen. Kosten van de infrastructurele aanpassingen, back-up vermogen, kosten achter de voordeur, enzovoort. Uiteindelijk gaat het om de vraag hoe we zo goedkoop en zo snel mogelijk onze CO2 emissies reduceren. Dat zijn de enige twee belangrijke criteria. Energie-efficientie is een afgeleide. Veel warmtepompen betekenen bijvoorbeeld dat ’s morgens om 7 uur, als Nederland onder de douche staat (en de zon nog niet schijnt), er een enorme piekvraag op het net gaat komen, die ook gedekt moet worden als het niet waait. En ‘s avonds geven de elektrische kookplaten en ovens ook een grote elektriciteitsvraag. Netwerken moeten dat kunnen hebben, en back-up vermogen is duur, omdat de “nieuwe centrales” maar een klein deel van de tijd hun werk doen. En inderdaad- daar heb je opgeslagen energie als waterstof voor nodig. Dat moet je ook meenemen in je energie-efficiency en kostenberekeningen voor warmtepompen. Je zet “verborgen” toch waterstof in in de all electric variant, en hebt dure back-up elektriciteit nodig. En een warmtepomp betekent dat je -zeker in de bestaande bebouwing- kostbare isolatieprogramma’s moet uitvoeren om de elektriciteitsrekening betaalbaar te houden. In het stroomversnellingsprogramma wordt gedacht in termen van 60.000 Euro per rijtjeshuis om het goed te isoleren en nul op de meter te maken – terugverdientijd zo’n 30-40 jaar. In andere berekeningen voor minder vergaande aanpassingen zie je toch ook al gauw enkele tienduizenden Euros onder de streep (een warmtepomp alleen kost nog altijd zo’n 14.000 Euro). Maar ook de kosten van de energiedrager zijn een belangrijk punt. Je ziet nu al dat in het Midden Oosten zeer goedkoop zon-PV elektriciteit kan worden opgewekt – 2 tot 3 maal zo goedkoop als met een kolen- of gascentrale. Veel zon daar (ca. 2,5 maal de instraling in Nederland), en “megainstallaties” zijn 2,5-3 maal zo goedkoop per Wattpiek dan kleine particuliere installaties op het dak. Vermenigvuldig die twee getallen met elkaar, en zonne-elektriciteit is daar 6,25-7,5 maal goedkoper dan in Nederland. Daar maak je ter plaatse dan goedkope waterstof van en transporteert dat naar Rotterdam. Daardoor komen er kosten bij – maar de marge is groot, en een energieonzuiniger oplossing op waterstof hoeft per saldo voor de consument dus niet een hogere energierekening te geven dan een energiezuinige oplossing op elektriciteit. Maar dat moet je netjes uitrekenen. In de tabel wordt in de linker kolom waterstof eerst gemethaniseerd (er wordt methaan van waterstof gemaakt – dat kun je eenvoudig in de bestaande gasnetwerken invoeren) – maar dat is niet perse nodig – en er zijn redenen waarom dat in de toekomst misschien niet zo handig is (het C atoom wordt schaarser in de economie, en methaan is een sterk broeikasgas). Google op “H21 Leeds” en je ziet daar een voorbereidende studie om Leeds (600.000 inwoners) volledig op waterstof aan te sluiten. Kosten achter de voordeur (branders van je fornuis en je CV ketel aanpassen): 3500 Euro! Dat is andere koek…. (Kosten va de aanpassing van de infrastructuur moet je uiteraard afzetten tegen die in de all electric variant.) Ook worden de signalen sterker dat waterstof aangedreven auto’s op den duur aantrekkelijker zijn dan batterijauto’s (lagere kosten per kilometer, minder materialengebruik, kortere vultijd, grotere actieradius, en zelfs, mogelijk, een goedkopere infrastructuur (!)). Waterstof is daarbij inderdaad een goede kandidaat voor grootschalige energieopslag, maar ook als grondstof voor de enorme brandstoffen- (zwaar/lange afstandstransport over de weg, door de lucht en over het water) en grondstoffenvraag van de industrie die we ook nog moeten dekken naast elektriciteit en warmte. We ontkomen niet aan grootschalige energieimporten, zelfs als de Noordzee in 2050 heel veel windenergie levert (180-250 GW geinstalleerd vermogen in de huidige plannen, voor 10 landen, wat ongeveer evenveel energie gaat geven als de huidige integrale Nederlandse energievraag alleen….(ca. 4000 PJ/jaar, incl. lucht- en zeetransport)). We moeten beslist nog meer onderzoek doen, maar het is verstandig alvast wat te wennen aan het idee dat waterstof belangrijk gaat worden, en dat het verwarmen van huizen met waterstof misschien helemaal niet zo’n slecht idee is…..

Chris, Prima opmerkingen. We zijn continu aan het optimaliseren. bijvoorbeeld waarom zouden we AC/DC conversie doen. er komt DC uit de zonnepanelen en DC is nodig voor de electrolyser dus neem die stap er uit. We kijken momenteel voor een groot DC netwerk samen met Tennet in de regio Delfzijl. Er is elke dag PV overcapaciteit bij mensen thuis overdag wordt meer geproduceerd als er nodig is en in de avond is er een tekort. Opslaan in een Tesla batterij is circa 2 euro.KW.

Reactie plaatsen

keyboard_arrow_up