Auteur: Albert van der Molen
Dossier: De opmars van waterstof
Gasthoofdredacteur: Ad van Wijk
Inleiding
Nederland staat aan de vooravond van een transitie naar een energiesysteem zonder uitstoot van het broeikasgas kooldioxide. In dit artikel wordt daarvan een deel beschouwd: verwarming van de bestaande gebouwde omgeving. De discussie hierover is vaak incompleet en gepolariseerd. Incompleet vanwege het feit dat naast verwarming middels elektriciteit of collectieve warmte vaak niet gesproken wordt over gasvormige energiedragers zoals waterstof. Gepolariseerd omdat de discussie gehinderd wordt door zowel ‘believers’ als ‘deniers’ voor welke verwarmingsoplossing dan ook.
Fervente voorstanders van waterstof doen de discussie geen goed door overal aardgas door waterstof te willen vervangen, terwijl op bepaalde plaatsen ‘all electric’ of een collectieve warmtevoorziening maatschappelijk beschouwd een verstandiger alternatief vormen.
Fanatieke tegenstanders van waterstof gaan voorbij aan het feit dat transport van energie in de vorm van een gasvormige energiedrager factoren (10 tot 20) goedkoper is dan van dezelfde hoeveelheid energie via een elektriciteitskabel, dat de betrouwbaarheid van de bestaande aardgasinfrastructuur substantieel beter is dan die van de elektriciteitsinfrastructuur (indicatie: 12 seconden versus 24 minuten), dat de capaciteit van de aardgasinfrastructuur hoger is dan die van de elektriciteitsinfrastructuur (200 GW versus 20 GW), en dat de landelijke gasinfrastructuur een beperkter ruimtebeslag heeft dan de landelijke elektriciteitsinfrastructuur. Specifiek voor waterstof: de meeste huishoudelijke aardgasongevallen zijn gerelateerd aan koolmonoxidevergiftiging, iets dat bij inzet van waterstof niet meer voor kan komen.[i]
Voor elke buurt de maatschappelijk optimale oplossing
De huidige aardgassituatie is te typeren als ‘one size fits all’: meer dan 90% van alle woningen in Nederland wordt met aardgas verwarmd. Om de energietransitie niet duurder te maken dan noodzakelijk, is het van belang dit beeld los te laten. Kortom, maatwerk in elke buurt, voor elke buurt is de maatschappelijk optimale optie.
Hoe bepaal je de maatschappelijk beste verwarmingsoptie voor een buurt? Daarvoor bestaan tientallen rekenmodellen. Feit is echter dat de discussie over uitkomsten van deze modellen ook gepolariseerd is. De discussie betreft hoofdzakelijk drie facetten:
- Elk model is slechts een model en heeft dientengevolge witte vlekken: ‘ik geloof wel in model A maar niet in model B’.
- Verschillende modellen gebruiken verschillende inputs (bijv. de prijsontwikkeling van een warmtepomp in model A verloopt anders dan in model B).
- Verschillende modellen gaan uit van verschillende toekomstbeelden (model A gelooft bijv. niet in waterstof en neemt daarom waterstof niet mee in de analyse).
Gevolg van dit alles is dat bij veel eindgebruikers en beleidsmakers een sentiment is ontstaan van ‘de experts zijn het onderling niet eens, voorlopig maar geen knopen doorhakken’. Al met al is sprake van een negatieve uitwerking op het draagvlak.
Recent is getracht de drie voornoemde discussiepunten te ondervangen door een aanpak waarbij niet één model is gebruikt maar de drie meest gebruikte in Nederland, waarbij de inputs van de modellen zijn gesynchroniseerd, en waarbij voor elk model is uitgegaan van steeds dezelfde drie verschillende toekomstbeelden om te komen tot de maatschappelijk optimale optie per buurt.[ii] Kort door de bocht: wanneer een buurt door drie verschillende modellen onder drie verschillende toekomstbeelden negen keer dezelfde uitkomst krijgt (bijvoorbeeld ‘all electric’), is dat een robuustere uitkomst dan wanneer de modellen het niet met elkaar eens zijn. Op deze wijze kunnen uit duizenden buurten die buurten worden gefilterd waar de energiesysteemkeuze de hoogste mate van zekerheid heeft. Simpel gesteld: focus op buurten waar overeenstemming over bestaat (niet op de ‘onzekere’ buurten). Van maximale zekerheid is sprake voor ongeveer 10% van de populatie. Uit robuustheid kan meer dan enkel fasering worden afgeleid; de groep van buurten met minimale onzekerheid geeft ook een indicatie van de aandelen voor ‘all electric’, collectieve warmte en duurzaam gas (zoals groene waterstof).
Goed om te vermelden: in dit specifieke verzorgingsgebied (met drie van de vier grote steden en het havenindustrieel cluster) is collectieve warmtevoorziening dominant. Voor geheel Nederland lijkt de potentie van collectieve warmteoplossingen vooralsnog lager.
Interessant is ook om per technologie de ranges te bekijken onder invloed van de drie gebruikte toekomstbeelden. In onderstaande figuur is te zien dat voor de bestaande gebouwde omgeving de bovengrens voor ‘all electric’ lager ligt dan de ondergrens voor duurzaam gas (waaronder groene waterstof).
Voorgaande rechtvaardigt het feit dat binnen de warmtetransitie niet uitsluitend naar ‘all electric’ en collectieve warmteoplossingen wordt gekeken, maar ook naar de inzet van duurzaam gas (waaronder groene waterstof).
Impact op eindgebruiker
Meer dan 90% van de bestaande woningvoorraad wordt anno 2020 verwarmd met aardgas in een hoge-temperatuur (HT) verwarmingssysteem. De huidige warmtevraag kan worden gereduceerd door woningen beter te isoleren. Wanneer de overstap wordt gemaakt naar een lage-temperatuur (LT) verwarmingssysteem is intensieve isolatie vanaf dag één noodzakelijk, anders wordt het koud in de betreffende woning. Nieuwbouw is tegenwoordig zo goed geïsoleerd dat een LT-systeem daar volstaat.
Niet elke bezitter van een bestaande woning is in staat en/of bereid om de vaak hoge investering voor woningisolatie direct te doen. Het komt het draagvlak voor de warmtetransitie ten goede wanneer woningbezitters in eigen tempo – op voor hen natuurlijke momenten – kunnen isoleren. Een energiedrager als waterstof maakt dat mogelijk aangezien met waterstof een HT- verwarmingssysteem gerealiseerd kan worden, eventueel in een hybride variant met een elektrische warmtepomp.
Bestaande aardgasketels kunnen niet overweg met 100% waterstof. Inmiddels zijn er speciale 100%-waterstof-cv-ketels ontwikkeld. Drie verschillende exemplaren van drie verschillende partijen worden sinds 2019 succesvol gedemonstreerd in Rozenburg.
Als een woningbezitter na 15 jaar toe is aan vervanging van zijn waterstofketel en zijn woning in de tussentijd beter geïsoleerd is, kan hij alsnog overstappen op een LT-variant met bijvoorbeeld een elektrische warmtepomp. Waterstof kan dus ook als transitiebrandstof worden ingezet.
Distributie van pure waterstof of bijmenging?
Uit landelijk onderzoek[iii] kan worden geconcludeerd dat de inzet van de huidige aardgasinfrastructuur voor distributie van 100% waterstof mogelijk is met beperkte aanpassingen. Aangezien bij verbranding van waterstof geen kooldioxide ontstaat, kan 100% waterstof een rol spelen in een duurzaam energiesysteem.
In het huidige regionale aardgasnet mag vandaag al 0,5% waterstof worden bijgemengd.[iv] Hogere percentages zijn technisch mogelijk wanneer geen sprake is van sterk verouderde gasapparatuur. Feit is echter dat het inzicht over welk gasapparaat zich waar bevindt ontbreekt. Dat betekent in de praktijk dat er ten eerste een oplossing moet worden gevonden voor privacyregelgeving om duidelijk te krijgen welk gasapparaat zich in welke woning bevindt, en dat er ten tweede waarschijnlijk op diverse plekken aanpassing/vervanging moet plaatsvinden wat betreft gasapparatuur in woningen. Eindresultaat is een situatie die niet past in een duurzaam energiesysteem aangezien nog steeds deels aardgas wordt ingezet.
Samenvattend: indien bijmenging kan plaatsvinden zonder aanpassing/vervanging in woningen, dan is het een prima eerste stap. Indien bijmenging aanpassing/vervanging in woningen is vereist, dan ligt het meer voor de hand om te kiezen voor 100% waterstof.
Eerste projecten: uitdagingen
In ‘Waterstof voor de energietransitie’, een publicatie van TKI Nieuw Gas (Topconsortium voor Kennis en Innovatie binnen de Topsector Energie) uit 2020, wordt gepleit voor een beperkt aantal locaties (drie tot vijf) om inzet van waterstof voor verwarming van de bestaande gebouwde omgeving te demonstreren – en daarvan te leren. Dat lijkt een verstandig advies want hetzelfde onderzoek op verschillende plaatsen is niet efficiënt. Daarnaast moeten er diverse regulatorische, financiële en technische zaken worden opgelost. Een deel ervan lijkt te kunnen worden ondervangen via een AMvB Bijzondere Taken voor netbeheerders, over diverse andere zaken wordt nog nagedacht en overlegd.
Enkele voorbeelden (niet volledig) ter illustratie:
- Het is een regionale netbeheerder nu niet toegestaan 100% waterstof te distribueren via het bestaande aardgasnet.
- Het is een regionale netbeheerder nu niet toegestaan eenzijdig een aardgasaansluiting op te zeggen, iets wat wel dient te gebeuren in de toekomst.
- Groene waterstof is nog kostbaar. Deze kostprijs doorberekenen aan de eerste eindgebruikers die de transitie naar waterstof maken, zou neerkomen op straffen. ‘Ga dan meer eerst ergens anders heen’ is een begrijpelijke uitspraak. Voor frontrunners dienen verzachtende maatregelen te worden genomen.
- Net als aardgas zal waterstof ruikbaar moeten worden gemaakt. Het luchtje dat nu aan aardgas wordt toegevoegd is minder geschikt voor bepaalde waterstofapparaten. Welk odorant zal aan waterstof worden toegevoegd?
- Enzovoort
Tot slot: van polarisatie naar nuancering
Bij een gesprek over de warmtetransitie komt nog niet vaak het woord waterstof voorbij. De mogelijke rol van waterstof is nog onderbelicht. Zij die wel een mening hebben, baseren die vaak op incorrecte informatie. Dit alles resulteert in polarisatie zoals omschreven in het begin van dit artikel. Er is behoefte aan feitelijke informatie opdat iedereen zijn eigen mening kan vormen. Zieltjes winnen voor waterstof is net zo ongewenst als waterstof beschouwen als bedreiging voor de energietransitie in het algemeen. Daarom is het goed dat voorjaar 2020 in opdracht van het ministerie van Economische Zaken en Klimaat een factsheet verschijnt over voor- en nadelen van inzet van een innovatie als waterstof in de bestaande gebouwde omgeving. Alleen een genuanceerd beeld kan bijdragen aan draagvlak bij de belangrijkste stakeholder: de eindgebruiker. Want voor mij staat vast: zonder acceptatie geen innovatie.
[i] Ministeriële Regeling Gaskwaliteit, https://wetten.overheid.nl/BWBR0035367/2019-01-01
[ii] Landelijk onderzoek naar geschiktheid bestaande aardgasinfrastructuur voor distributie van 100% waterstof, https://www.netbeheernederland.nl/_upload/Files/Toekomstbestendige_gasdistributienetten_133.pdf
[iii] Openingsbod Warmtetransitie Stedin 2020, http://www.stedin.net/openingsbod
[iv] Jaarlijkse rapportage huishoudelijke aardgasongevallen 2018, https://www.netbeheernederland.nl/_upload/Files/Huishoudelijke_gasongevallen_2018_155.pdf