Nederland moet nu kansen grijpen rond waterstof

Prijsconcurrentie tussen waterstof import en lokaal geproduceerde elektriciteit
Echter de grote driver achter de productie van waterstof is de grote opkomst van zonne- en windenergie. De prijzen daarvan zijn spectaculair gedaald. Van Wijk: ‘Voor zonne-elektriciteit zijn recente tenderprijzen net boven de 1 Eurocent/kWh en voor windenergie op land ligt dit net boven de 2 Eurocent/kWh. Ter vergelijking, de huidige offshore windelektriciteitsprijzen liggen rond de 5 Eurocent/kWh; voor zonneparken geplaatst op land, is dat zo’n 8-10 Eurocent/kWh en de elektriciteit uit de kolencentrales is 4-5 Eurocent per kWh. Het probleem is dat grootschalige zon en wind wel goedkoop is op de goede resource-locaties, maar niet in Nederland. Bovendien is elektriciteitsproductie van zon en wind fluctuerend, en voor zon-PV in Nederland bovendien ook sterk seizoensfluctuerend. We zitten dus met een transport- en opslagprobleem. Door omzetting naar waterstof is waterstoftransport en -opslag veel goedkoper dan elektriciteitstransport en -opslag, waarbij bovendien de huidige gasinfrastructuur, pijpleidingen en opslag in zoutkoepels, hergebruikt kan worden voor waterstoftransport en opslag met relatief lage aanpassingskosten.’ Dit alles maakt het mogelijk om bijvoorbeeld van ver weg op de Noordzee, of vanuit Noord-Afrika goedkope zon- en wind elektriciteit ook goedkoop te transporteren en op te slaan zodat base load waterstof kan worden geleverd, tegen een prijs die concurrerend is met de base load elektriciteitsprijs uit de huidige kolencentrales.

Te weinig zon en wind en een beperkt elektriciteitsnet
Maar daarvoor moeten nog gigantische hoeveelheden zon- en windparken met omzetting naar waterstof worden gebouwd. Van Wijk: ‘En bovendien zullen we nooit genoeg van dit soort duurzame energie in eigen land kunnen opwekken. Naast dat onze zon- en wind-resources niet zo goed zijn – behalve op de Noordzee – hebben we te weinig ruimte en zijn dichtbevolkt. En ook met dat kleine stukje Noordzee komen we er bij lange na niet. Een andere uitdaging is de beperkte capaciteit van het elektriciteitsnet (20 GW). Tegelijkertijd hebben we een veel groter gasnet liggen (350 GW). Dit gasnet is aan te passen voor waterstof. De Gasunie maakt momenteel al een van de grote gaspijpleidingen, die door heel Nederland ligt, geschikt voor waterstof. De capaciteit van deze ene pijpleiding zal zo’n 5-12 GW zijn, afhankelijk van de druk. In 2027 moet deze waterstof-backbone gereed zijn. Ook in het distributienet speelt dit verschil in capaciteit. Gemiddeld over alle woningen is per woning de aansluitcapaciteit voor elektriciteit zo’n 3 kW en voor aardgas zo’n 30 kW.’

Slimme oplossingen
Op dit moment speelt de beperkte capaciteit van het elektriciteitsnet al bij de inpassing van zon en wind op land. In de toekomst zal deze beperkte capaciteit ook een bottle neck zijn bij inpassing van batterij-elektrisch rijden en bij grootschalige toepassing van elektrische warmtepompen. Van Wijk: ‘Natuurlijk is uitbreiding van het elektriciteitsnet noodzakelijk, maar een groot deel van de oplossing kan ook gezocht worden in de omzetting van elektriciteit naar waterstof en invoeden in het waterstofnet. Dan kan elektriciteit van zon-PV in de zomer in de vorm van waterstof goedkoop worden opgeslagen in zoutkoepels, voor gebruik in de winter. In de winter kun je er dan wel weer elektriciteit van maken, maar je kunt het ook direct als waterstof gebruiken, bijvoorbeeld voor ruimteverwarming. Een slimme, goedkope en snelle oplossing voor het verduurzamen van heel veel bestaande woningen en gebouwen is een hybride oplossing: een kleine warmtepomp voor de basislast warmtevoorziening en een ketel, uiteindelijk op waterstof, die vooral ook de piekvraag naar warmte in de winter kan voorzien.’
Ook het opslagprobleem – vooral het seizoensopslagprobleem – kunnen we met waterstof oplossen, aldus Van Wijk. ‘Nu slaan we aardgas op in lege zoutkoepels en lege gasvelden. Zoutkoepels kunnen ook worden gebruikt voor waterstofopslag. Bij Veendam liggen er tien, waarvan er vijf in gebruik zijn voor aardgasopslag. Twee zoutkoepels worden momenteel gereed gemaakt voor waterstofopslag. Waterstofopslag in zoutkoepels is daarbij zo’n 200 keer goedkoper dan elektriciteitsopslag in batterijen!’

Waterstoftoepassingen
Van Wijk ziet legio toepassingen voor waterstof: ‘Eigenlijk kun je waterstof voor dezelfde functies toepassen als aardgas; als grondstof voor het maken van producten zoals kunstmest, chemische productie en staal, als energievorm voor de productie van hogetemperatuurverwarming in de industrie, voor lagetemperatuurverwarming in woningen en gebouwen en voor de productie van elektriciteit, vooral voor balancering van het elektriciteitssysteem. En waterstof kan ook toegepast worden als transportbrandstof in mobiliteit voor rijden, varen en vliegen. In mobiliteit kan een brandstofcel de waterstof omzetten in elektriciteit, die vervolgens een elektromotor aandrijft. Je rijdt dus ook elektrisch. Vooral voor zwaardere voertuigen (bussen, trucks, treinen), vaartuigen (binnenvaartschepen, veerboten, vissersboten) en vliegtuigen/drones is waterstof interessant, omdat je een grotere hoeveelheid energie kunt meenemen en sneller kunt tanken dan met elektriciteit. Maar in een tussenfase kan waterstof ook geïnjecteerd worden in met name dieselmotoren. Er zijn inmiddels injecteermodules op de markt, die waterstof in de luchttoevoer van tractoren kunnen injecteren, waarbij 60-80% van de diesel door waterstof wordt vervangen  Ook kan ammoniak, waterstof gebonden aan stikstof, in een dieselmotor worden gebruikt, wat vooral voor schepen een transitie oplossing kan bieden.’

Een slimme mix van elektriciteit en waterstof als koolstof vrije energiedragers! 
Van Wijk eindigde met de oproep aan de overheid om een slimme mix van voornamelijk waterstof, elektriciteit en waar van toepassing ook warmte, als koolstofvrije energiedragers mogelijk te maken. Daarbij moet je niet de aardgasinfrastructuur opruimen, maar juist ombouwen naar een waterstof infrastructuur. De overheid draagt zorg voor deze koolstofvrije energie infrastructuren (ook voor laad, tank en bunker infrastructuur), voor eenieder toegankelijk, en dan kunnen burgers en bedrijven zélf de keuze maken met welke technieken en energiedrager(s) ze willen verduurzamen. 

Oog voor de tussenstappen
Coby van der Linde, lid van de Rli-commissie die het adviesrapport ‘Waterstof: de ontbrekende schakel’ schreef, ging verder. ‘Als we kijken naar het energiesysteem van Noordwest-Europa dan ligt samenwerking met de ons omringende landen zeer voor de hand. Dit vermindert de kosten en verhoogt de maatschappelijke waarde van het systeem. De afstemming van vraag en aanbod is nog wel lastig. Offshore wind is in elk geval een duidelijke driver. Denemarken heeft nog wat Noordzee over en zou wel kunnen exporteren.’ Ook Van der Linde trekt de parallel met aardgas: ‘We zouden de lessen die we destijds bij de uitrol daarvan hebben geleerd nu weer moeten meenemen. Ook moeten we meer oog krijgen voor de periode tussen 2030 en 2050. We moeten dan ter overbrugging volume ontwikkelen met opties die mogelijk uiteindelijk weggeconcurreerd zullen worden of van functie veranderen. Denk aan waterstof geproduceerd uit aardgas met CO2-afvang, -gebruik en opslag. Alleen met dergelijke tussenstappen komen we van het huidige energiesysteem naar het nieuwe zero-emissie-systeem.’

Nederland laat kansen liggen
Van der Linde: ‘Industriële hubs hier in onze omgeving kunnen van grote betekenis zijn. Nu al ligt 57% van de totale vraag naar waterstof in Noordwest-Europa. En we hebben hier in principe de infrastructuur klaarliggen. Er zit dus veel potentie rond im- en export in dit gebied. We kunnen CO2 offshore opslaan en offshore windenergie verder ontwikkelen. En dat gebruik van het Nederlandse gasnet, waarover Ad al sprak, geeft Nederland een unieke positie.’ Maar we moeten wel bijblijven, waarschuwde Van der Linde. ‘Nederland heeft meer projecten dan geld. In andere landen is dat vaak omgekeerd! Frankrijk, het VK en Duitsland hebben al miljarden gereserveerd om hun waterstofeconomieën te stimuleren. Verschillende landen zetten het COVID-herstelfonds van de EU in, maar Nederland heeft nog helemaal geen aanvraag ingediend! Ook kijken we in Nederland teveel op de korte termijn naar maatschappelijke kosten. We focussen hier op de goedkoopste vermeden CO2-uitstoot, en verliezen tegelijkertijd het zicht op de strategische eerste grote stappen die nodig zijn om de bal aan het rollen te krijgen. In de markt is nog veel onzekerheid. Ook is het niet handig om bepaalde waterstofproductie exclusief te bestemmen voor bepaalde toepassingen en sectoren. Doel is om totale Nederlandse uitstoot te verlagen, dus dan heb je het over warmte en transport tegelijk.’ 

Aantrekkelijker maken voor burgers
Samenvattend stelde Van der Linde: ‘Waterstof helpt bij het creëren van een schoon, betrouwbaar en betaalbaar energiesysteem. Vanwege de schaal en de huidige beperkingen voor hernieuwbare energie voor ‘groene waterstof’, lijkt een waterstofpad langs ‘blauw’ nu logisch, maar dat is geen excuus om ‘groen’ niet snel te helpen opschalen. Verlaag de kosten voor de introductie van koolstofarme waterstof voor transport en verwarming en zorg dat je ook onderdeel wordt van de ontwikkelingen in ons deel van Europa. Belangrijk is om de vraag wat verder te ontwikkelen en naar gedragsvraagstukken te kijken. Onderweg laden moet sneller gaan. En als je installaties in je huis wilt plaatsen in onze voor gas geoptimaliseerde huizen, dan heb je daar nu nog bijna een hele slaapkamer voor nodig. Laten we, tot slot, niet alleen maar op de korte termijn kosten focussen, maar vooral ook kijken naar de waarde die verandering creëert voor de langere termijn. Dat blijft te vaak onbenoemd.’

Vliegende start door samenwerking
Mariëtte van Empel is programmadirecteur Duurzame Mobiliteit bij IenW. Zij gaf een korte reflectie. ‘We hebben goede plannen om de doelstellingen richting 2030 te realiseren, maar dan zijn we natuurlijk nog niet bij de zero-emissie van 2050. In elk geval zijn de ontwikkelingen er: we richten ons vooral op zwaar transport, het eerste binnenvaartschip op waterstof is er, en ik heb ook al eens mee mogen rijden op een waterstofvuilnisauto! En er zijn natuurlijk ook al personenauto’s, maar die zijn nog relatief duur. We hebben een aantal waterstoftankstations, maar dat moeten er meer worden. Wij kijken daarom met het Waterstof Platform (H2 Platform) of wij kunnen bemiddelen tussen vraag en aanbod, zodat je bij nieuwe tankstations ook direct voertuigen krijgt. Mooi is dat waterstof nu al concurrerend is. Een kilo kost 12 euro en op een tank van 60 euro kun je wel 500 tot 600 km rijden en dat kost dan ongeveer even veel als wanneer je op benzine zou rijden. Belangrijk is ook dat de toelevering van waterstof op orde komt. Daarvoor is een goede transport- en distributieinfrastructuur nodig, want je wilt niet te veel vrachtwagens op de weg hebben om de waterstof af te leveren bij de pomp, al was dat alleen omdat het vooral ook veilig moet. In een cross-sectorale werkgroep richten we ons momenteel op vraagstukken rond opschaling, kostenreductie en innovatie. We werken samen met verschillende ministeries en private partijen in het Nationale Waterstof Programma om een vliegende start te maken. We moeten het samen doen; iedereen is daarbij nodig.’

Zuiverheid geen probleem
Onder leiding van dagvoorzitter Vincent Marchau van de TUD werd inbreng uit de chat besproken. Hoe zit het bijvoorbeeld met de prijsontwikkeling? Van Wijk: ‘Die hangt vooral af van de elektriciteitskosten, elke cent per kWh, betekent een waterstofprijs van 0,5 Euro/kg. De investeringskosten van de elektrolysers spelen veel minder een rol, maar zijn bovendien sterk dalend. Als je in Noord Afrika voor 1 Eurocent/kWh elektriciteit produceert, dan kun je met 2.000 uur bedrijfstijd en 250 Euro per kW electrolyser investeringskosten een waterstof prijs van 1 Euro per kg bereiken. Met een dagcyclus opslag in zoutkoepels en transport per pijpleiding over 3.000 km kom je dan totaal op een prijs van 1,5 Euro per kg waterstof, dat is 0,04 Euro per kWh waterstof. Maar zijn de elektriciteitskosten 5 Eurocent per kWh, dan is de waterstofprijs 3 Euro/kg, het is dus van groot belang te produceren op de goede resource locaties.’
En hoe werkt dat met het hergebruik van de gasleidingen? Is de waterstof dan wel zuiver genoeg? Van Wijk: ‘Waterstof uit fossiele bronnen is minder zuiver dan die uit electrolyse Voor verbrandingsdoeleinden is de zuiverheid geen probleem, maar voor brandstofcellen steekt dat nauwer. Overigens kun je de zuiverheid aan het einde van de pijplijn – bijvoorbeeld bij een tankstation – wel opwerken.’

Productie innoveren en gebiedsgericht denken
Wat zien de beide hoogleraren als no-regret-opties voor de toepassing van waterstof? Van der Linde: ‘In de industrie kunnen vele projecten starten – en dan soms maar eerst met CO2-afvang en -opslag, als de volumes met elektrolyse nog onvoldoende zijn want het moet meteen zo emissieloos mogelijk. Tankstations kunnen ook al door de industrie gebruikt worden; zwaar transport kan een hoogwaardige markt zijn.’ Van Wijk: ‘De staalproductie zou heel anders moeten worden aangepakt. Die wordt met waterstof zelfs veel eenvoudiger! vier miljoen ton CO2 afvangen en opslaan bij Tata Steel – en dat is maar een derde van de  CO2 uitstoot, kost zo’n drie miljard Euro. Maar voor datzelfde geld kun je de hele productie ombouwen naar waterstof en vermijd je alle CO2! Verder zouden we in plaats van sectorgericht meer gebiedsgericht moeten gaan denken over omschakeling en het maken van slimme combinaties in de energiemix en energie-infrastructuur.’ 

Een eerlijke discussie
En wat kan IenW doen? Van Wijk: ‘Als het om transport gaat, zorg dan in elk geval dat de infrastructuur voor tanken en laden beschikbaar komt. Stimuleer verder de productie van vooral groene waterstof uit offshore wind met tenderregelingen. En zorg voor import uit het buitenland, bijvoorbeeld met bilaterale afspraken met andere landen. Neem verder de havens bij de omslag mee.’ Van der Linde: ‘Bewaak de coherentie van de planvorming; geen cherry picking, maar de hele strategie. Maak huishoudelijke installaties waterstof-klaar. En laten we vooral kijken met de bril van de maatschappelijke waarde. We consumeren nu toch ook niet zomaar de goedkoopste olie? Een betaalbaar, betrouwbaar en duurzaam energiesysteem brengt ook kosten met zich mee. Het moet kennelijk meteen ook nog superefficiënt zijn, maar in ons huidige energiesysteem accepteren we ook allerlei inefficiënties! We zouden die discussie eerlijker moeten voeren.’