Auteur: René Schutte
Dossier: De opmars van waterstof
Gasthoofdredacteur: Ad van Wijk
Waterstof kan een belangrijke schakel worden in de energievoorziening van de toekomst. Het is een duurzame optie als grondstof én energiedrager. De infrastructuur die nodig is om het te transporteren en op te slaan, is in Nederland bovendien al grotendeels voorhanden. René Schutte, programmamanager Waterstof bij Gasunie, geeft antwoord op de belangrijkste vragen over de rol van waterstof en de bijbehorende infrastructuur.
Voordat we ingaan op de infrastructuur, hoe zie jij de energievoorziening van de toekomst?
“Laten we beginnen met het doel van de energietransitie, het gaat allemaal om minder CO2. Die uitstoot moet omlaag. Meer zon- en windenergie, van fossiele energie af, inzetten van waterstof … het zijn allemaal middelen die kunnen helpen dat doel te bereiken. Maar zijn apart van elkaar geen doel op zich. We hebben alle duurzame energievormen nodig en moeten vooral goed kijken wat de optimale mix wordt. Waarbij het totale energiesysteem een belangrijk uitgangspunt is. Dat moet naast duurzaam ook betrouwbaar en betaalbaar zijn en blijven.
In de energiemix groeit het aandeel elektriciteit. Naar verwachting verdubbelt dit van 20 procent nu naar circa 40 procent in 2050. Die elektriciteit moet dan uiteraard volledig duurzaam worden opgewekt. Uit zon en wind, met waterstof als back-up. Waterstof neemt die rol over van kolen en aardgas.”
Waar halen we die andere 60 procent vandaan?
“Bij elektriciteit zit de energie in elektronen en bij gassen en warmte in moleculen. Die andere 60% bestaat dus uit moleculen. Omdat we streven naar een CO2-neutrale energievoorziening, moeten we deze moleculen verduurzamen, net als bij elektriciteit. Groen gas, warmte en waterstof kunnen hierin voorzien.”
Welke rol heeft waterstof hierin?
“Waterstof gaat verschillende rollen spelen. Net als nu het geval is, wordt het als grondstof door de industrie gebruikt. Daarnaast zal het veel meer als brandstof gebruikt gaan worden en speelt het een rol in de balancering en flexibilisering van het gehele energiesysteem. Op dit moment kunnen we elektriciteit produceren als we het nodig hebben. Een elektriciteitscentrale kun je namelijk meer of minder stroom laten produceren. Als we straks steeds meer hernieuwbare energie uit zon en wind halen, is het aanbod weersafhankelijk en dus variabel. Het belang van opslag van energie wordt dus groter. Voor gebruik op een ander moment van de dag of zelfs over de seizoenen heen. En juist daarin kan waterstof een belangrijke rol spelen. Stroom wordt via elektrolyse omgezet in waterstof en opgeslagen voor momenten en perioden dat er meer vraag dan aanbod is. Het neemt hiermee de flexibiliteitsrol over die aardgas nu heeft. Op deze manier kan waterstof de leveringszekerheid van energie garanderen.”
Is een all-electric energiesysteem geen optie?
“Dat wordt erg lastig én onbetaalbaar. Dan moet je een elektriciteitssysteem inrichten met capaciteit om op alle piekmomenten te kunnen leveren, zoals op koude, donkere winterdagen. Dat vraagt enorme investeringen. En ook ruimte, want waar laat je al die windmolens, zonneparken en elektriciteitsinfrastructuur? Het gasverbruik varieert veel meer dan het elektriciteitsverbruik. De pieken in het gasverbruik zijn al snel 6 tot 10 keer zo hoog zijn als de pieken in elektriciteitsverbruik. Het huidige gasnet kan die pieken goed verwerken. Ons elektriciteitsnet is niet aangelegd op deze pieken. Het is veel slimmer om te kiezen voor een energiesysteem waarin je het beste van twee werelden combineert en waarin groene elektronen en groene moleculen samenwerken. Waterstof is een van de gassen die de rol van het groene molecuul kunnen invullen.”
Opslag van energie is dus cruciaal. Waar moet dat gebeuren?
“Bijvoorbeeld in zoutcavernes in Noord-Nederland. Een aantal van deze cavernes wordt gebruikt voor de opslag van aardgas. Deze en nieuwe cavernes kunnen ook voor waterstofopslag worden ingezet. Ze zijn zo groot dat de Eiffeltoren erin zou passen en kunnen een volume van 240 gigawattuur opslaan. Een vergelijking: de grootste thuisbatterij van Tesla heeft een opslag van 10 kilowattuur. Je hebt er dus 24 miljoen van nodig om dezelfde hoeveelheid energie te kunnen opslaan als in de zoutcaverne. Bovendien liggen de kosten van opslag in een batterij een factor duizend hoger. Dat wordt maatschappelijk onbetaalbaar. Gasunie is nu testen aan het voorbereiden met opslag van waterstof, om te beginnen in een kleine caverne.”
Dit is alleen nog maar opslag. Hoe zit het met het transport van waterstof?
“Waterstoftransport gaat via pijpleidingen en kan zo grote afstanden afleggen. Daarbij heeft het, net als andere gassen, een paar voordelen ten opzichte van elektriciteit. Zo is het transport efficiënter en is het bij grote volumes vele malen voordeliger. Ter vergelijking: voor het bedrag dat nodig is om alle Nederlandse industriële clusters met elkaar te verbinden via een waterstofnetwerk kun je een stroomkabel met dezelfde energiecapaciteit aanleggen die van Rotterdam naar Tiel loopt. Een gasleiding is dus significant goedkoper dan een elektriciteitskabel waar eenzelfde hoeveelheid aan energie doorheen moet. Als je de leidingen ervoor beschikbaar hebt, moet je die dus ook benutten.
Maar, het is zeker geen competitie tussen elektronen en moleculen. Het gaat erom dat we de CO2-uitstoot terugbrengen, op de meest efficiënte manier. Ook hier geldt dat we de systemen van elektriciteit en gas slim moeten laten samenwerken. Juist die samenwerking maakt dat je het beste van twee werelden kunt combineren en het optimale systeem kunt creëren.”
Heel veel mensen vragen zich af of het wel kan, waterstof door aardgasleidingen?
“Dat gebeurt al! Het is geen toekomstmuziek meer. In Zeeland verbindt een 12 km-lange waterstofpijplijn de chemische bedrijven Dow Chemical en Yara in Zeeland. Dit is een voormalige aardgasleiding die sinds 2018 exclusief voor waterstof wordt ingezet. Dat het technisch kan, bewijzen we dus al. Voor een waterstofnetwerk op grotere schaal moet er uiteraard meer gerealiseerd worden. Zoals het schoonmaken en renoveren van de bestaande aardgasleidingen. En wellicht moeten er ook afsluiters worden aangepast. Ook zullen andere compressoren nodig zijn. Maar het is onderzocht en het kan: gasnetwerken zijn geschikt voor het transport van waterstof.”
Is dit het begin van een grotere waterstofinfrastructuur?
“Wat ons betreft wel. We willen zoals gezegd een waterstofbackbone maken die de grote industrieclusters met elkaar en met de opslagfaciliteiten verbindt. Zoals de industrie in de havens van Groningen, Rotterdam, Amsterdam en Zeeland en het chemiepark in Limburg. Maar ook over de grens: denk aan het Ruhrgebied, Hamburg en België. Zo’n hoofdtransportnet voor waterstof verbindt verschillende regio’s die daardoor gebruik kunnen maken van de mogelijkheden die andere regio’s bieden. Zo kan waterstof, geproduceerd met wind van de Noordzee, zijn weg vinden naar Zuid-Limburg en het Ruhrgebied. En kan elk industriecluster profiteren van de natuurlijke mogelijkheden voor grootschalige opslag die Noord-Nederland biedt. De Nederlandse gasinfrastructuur is bij uitstek geschikt voor waterstoftransport omdat deze fijnmazig en goed onderhouden is. Op veel plekken liggen meerdere leidingen naast elkaar. Door het teruglopende transport van aardgas kunnen we een deel daarvan exclusief voor waterstof beschikbaar maken. Ook zullen er op termijn import- en exportverbindingen nodig zijn. Net als nu zullen we voor onze energiebehoefte niet zelfvoorzienend worden. Waterstof die in het buitenland is gemaakt, kan zo in de havens worden aangevoerd en via internationale verbindingen door Europa worden getransporteerd.”
Hoe zit het met de vraag naar waterstof?
“Er is al nu al vraag naar waterstof als grondstof voor industrieel gebruik. En we voorzien richting 2030 een flinke stijging. Waterstof is een goed alternatief voor aardgas voor bijvoorbeeld industriële processen met hoge temperaturen. Ook kan het bijdragen aan de warmtevoorziening voor de gebouwde omgeving en aan de verduurzaming van bijvoorbeeld auto’s en vrachtverkeer, scheepvaart en vliegverkeer. Zo hebben wij bij Gasunie inmiddels een aantal auto’s die op waterstof rijden.”
Hoe zorgen we ervoor dat die waterstof er komt?
“Samen met partners pakken we als Gasunie een rol in de opschaling van het aanbod. Bijvoorbeeld door het faciliteren van elektrolyse, waarmee marktpartijen waterstof emissievrij kunnen produceren. In 2019 opende koning Willem-Alexander HyStock, onze eerste conversiefaciliteit van 1 megawatt. Vergeleken met een conventionele energiecentrale is dat nog peanuts, maar het is wél een grote eerste stap. Want tot dat moment bestond het alleen nog op papier: de cyclus van conversie en transport naar eindgebruiker op deze schaal. Nu is het werkelijkheid. Maar dit is niet het eindpunt, we moeten door.
Daarom werken we in een brede programma-aanpak aan het faciliteren van de waterstofmarkt. Zo werken wij met Nouryon aan 20 megawatt elektrolyse. En er zijn nog veel meer serieuze plannen voor het vergroten van de elektrolysecapaciteit in Nederland. Onlangs hebben we met partners de aankondiging gedaan voor de ontwikkeling van 3-4 gigawatt-windparken die een megawaterstoffabriek gaan voeden in 2030, het NortH2-project. De ambitie is om in 2040 naar een omvang van 10 GW te groeien.”
2040 lijkt nog ver weg …
“De realisatie van zulke grote infrastructurele projecten kent een doorlooptijd van meerdere jaren. We moeten het nú doen om in 2030 klaar te zijn voor de volgende stap in CO2-reductie. Nu investeren in een waterstofmarkt betekent ook nieuwe bedrijvigheid, met nieuwe banen. Ook dat is een goede investering. Nu is het moment om de waterstofketen te gaan ontwikkelen. Er moet ontzettend veel gebeuren, van mensen opleiden tot aan standaarden ontwikkelen. Daarom heb je die programma-aanpak nodig.”
Zie je nog drempels?
“Als we in Nederland en Europa de omslag van fossiele naar groene gasmoleculen willen maken, dan moet daar wel speelruimte voor komen. De huidige wet- en regelgeving is alleen bedoeld voor gebruik van waterstof op en tussen industrielocaties. Ook is waterstof nu nog niet als energiedrager benoemd in wet- en regelgeving. Maar omdat we nog in een ontwikkelingsfase zitten, moeten we niet te vroeg de spelregels vastzetten. Er moet ruimte blijven voor bedrijven om te investeren, te innoveren en te ontwikkelen zodat we naar een volwassen, open waterstofmarkt kunnen gaan. De investeringen die gedaan moeten worden zijn natuurlijk heel erg groot. Samenwerking met veel partners én steun van de overheid zijn cruciaal om door de opstartfase heen te komen.”
Waar staan we in 2030?
“Ons pleidooi is helder. Zet de bestaande infrastructuur in om onze energievoorziening betaalbaar en betrouwbaar te houden. In Nederland hebben we een unieke kans een dedicated backbone voor waterstof te maken. Die kan al in 2027 gereed zijn. In die zin hebben we in Nederland al vergevorderde plannen. Er wordt vanuit Europa dan ook goed gekeken naar hoe wij het hier aanpakken. Niet voor niets heeft Brussel Noord-Nederland uitgeroepen tot eerste European Hydrogen Valley. Met bijbehorende subsidie. We zijn een van de koplopers in de ontwikkeling van waterstof.”
Lees verder:
Waterstof tot nadenken. Alle feiten, visies en scenario’s op een rij in deze longread: http://www.theworldofhydrogen.com/
René Schutte, program manager Hydrogen Gasunie
René Schutte joined Gasunie in 2006. He has worked in several commercial roles in energy procurement and shipping and grid connections for Gasunie Transport Services. In his previous role, René was responsible for the direct to the GTS grid connected industrial customers and for implementation of new law and regulation requirements. As of July 2018 René is appointed as Program Manager Hydrogen for Gasunie. In this role he is responsible to develop and implement a hydrogen program, which is a key part of the Gasunie strategy for the energy transition and future business. He is also Board member at Hydrogen Europe and Governance Board Member at FCH JU.