“Groene” waterstof: 7 vragen maken alles duidelijk

Een verhaal over hernieuwbare waterstof, is dat niet een beetje saai, technisch of “ver van ons bed”? Absoluut niet. Integendeel zelfs, deze onmisbare bondgenoot voor de transitie naar een koolstofneutrale toekomst gaat ons allemaal aan!

Na vele jaren onderzoek en innovatie is het tijdperk van de groene waterstof aangebroken. Het gaat om een “schone” energievorm die de oplossing voor talrijke milieuproblemen (de uitstoot van broeikasgassen, grondstoffenschaarste, enz.) dichterbij kan brengen. De technologie wordt volwassen en onder andere ENGIE en zijn partners starten allerlei projecten of brengen ze in een ontwikkelingsfase.

Deze projecten hebben tot doel om:

• de koolstofvoetafdruk van de zware industrie, die veel broeikasgassen uitstoot, in te krimpen,
• het weg-, spoor-, zee- en luchttransport koolstofvrij te maken.

Al deze essentiële domeinen hebben meer impact op ons dagelijks leven dan we soms denken. Het gaat immers om de productie van onze smartphones of auto’s, de levering van onze online aankopen en onze (vakantie)reizen. Willen we de groene waterstof dus toch maar even onder de loep nemen?

Je cursus wetenschappen vanonder het stof halen is echt niet nodig. Onthou alleen dit: waterstof, met H2 als chemische formule, is een ultralicht gas.

Dit gas is bovendien:

• sterk ontvlambaar, geurloos, kleurloos, niet toxisch en niet bijtend,
• een krachtige energiedrager, die kan opgeslagen worden,
• het voornaamste bestanddeel van de zon,
• de basisstof voor het ontstaan van sterren,
• het meest voorkomende element in het universum, maar (in natuurlijke toestand) zeldzaam op onze planeet.

Na de wetenschap is het tijd voor een beetje geschiedenis. In de 19e eeuw werd waterstof bijvoorbeeld gebruikt voor stadsverlichting. En dankzij H2 kon de Ariane-raket naar de ruimte opstijgen. Waterstof wordt al vele decennia in de industrie gebruikt om ammoniak of methanol te maken, om aardolieproducten, brandstoffen en biobrandstoffen te raffineren.

Nu denk je waarschijnlijk: “Als waterstof van nature zo weinig voorkomt op aarde, hoe kan het dan zoveel gebruikt worden?” Eigenlijk komt waterstof wel veel voor, maar zelden alleen … Bijvoorbeeld samen met zuurstof in water (H2O) en samen met koolstof in aardolie (HC) en in aardgas (CH4).

De uitdaging bestaat erin om waterstof te winnen, dus eigenlijk van de andere elementen te scheiden. Dat kan met allerlei chemische procedés, zoals de elektrolyse van water. Dit is de meest voorkomende techniek om groene waterstof te produceren.

Waterstof verdient het adjectief “groen” als het geproduceerd wordt met wind- of zonne-energie of met waterkracht. Alessandra Di Lieto, Senior Communication Advisor bij ENGIE Hydrogen zegt hierover: “Onze waterstof is groen, omdat wij voor de productie ervan hernieuwbare energie gebruiken, afkomstig van windturbines en zonnepanelen. Terwijl de industrie in grote mate met grijze waterstof werkt, is onze waterstof integendeel ‘schoon’, omdat er bij de productie rechtstreeks geen broeikasgassen vrijkomen.” En dat maakt een heel verschil!

Hoe kun je “schone” waterstof produceren? “In grote lijnen komt het erop neer dat je elektrische stroom door een elektrolyseapparaat jaagt om watermoleculen (H2O) op te breken en vervolgens waterstof te recupereren”, aldus Alessandra Di Lieto. En aangezien de elektriciteit die voor de elektrolyse wordt gebruikt uitsluitend afkomstig is van hernieuwbare opwekking met wind- en zonne-energie, gaat het wel degelijk om groene waterstof.

Als praktische, polyvalente, krachtige, overvloedige en schone energiedrager scoort groene waterstof op allerlei domeinen.

• Kan worden opgeslagen en is goed transporteerbaar. Daardoor ideaal om elektriciteit op verzoek te produceren, als aanvulling van hernieuwbare energiebronnen (wind en zon).
• Als brandstof kan waterstof helpen om de koolstofvoetafdruk van industriële processen, bij mobiliteit, enz. te verkleinen.
• In de industrie kan groene waterstof in de toekomst de grijze variant (gemaakt met fossiele energie) vervangen en helpen om processen koolstofvrij te maken. Het is een lokale en flexibele energiebron zonder koolstofuitstoot!

a)    Duurzame en krachtige brandstof voor “zware” mobiliteit, zoals transport over de weg (vrachtwagens) of via (zee)schepen, het spoor en vliegtuigen. Ook geschikt voor zware machines op bouwterreinen. Dit zijn essentiële economische domeinen die nu nog broeikasgassen uitstoten. Groene waterstof is dus een alternatieve brandstof om deze sectoren koolstofvrij te maken.

En dichter bij huis?
Er rijden al voertuigen op hernieuwbare waterstof (vrachtwagens, bussen, bestelwagens, enz.) die geen koolstof of fijnstof uitstoten, een behoorlijk rijbereik hebben en veel sneller zijn bij te tanken dan elektrische voertuigen kunnen worden opgeladen.

ENGIE ontwikkelt tankstations voor hernieuwbare waterstof en installeert ze. Bijvoorbeeld in de luchthaven Toulouse-Blagnac, waar binnenkort 5 waterstofbussen zullen rijden op de luchthaven zelf en voor de verbinding tussen de luchthaven en verder afgelegen parkeerterreinen.

Ook in de luchtvaart beweegt wat: Airbus wil tegen 2035 het eerste verkeersvliegtuig op waterstof laten opstijgen!

Ook voor het koolstofvrij maken van de scheepvaart en het spoorverkeer biedt waterstof kansen. Zo zal Nestlé Waters France in 2025 de eerste vrachttrein op waterstof, een innovatieve oplossing die werd ontwikkeld door Alstom en ENGIE, in gebruik nemen voor het transport van zijn productie. Elektrische locomotieven zullen dankzij deze H2-oplossing ook op niet-geëlektrificeerde trajecten kunnen rijden zonder diesel te verbruiken.

b)    Schone energie maakt fabrieken koolstofvrij. Ook voor talrijke industrietakken is groene waterstof ideaal om hun koolstofvoetafdruk te verkleinen. Denk aan ammoniakproducenten, de mijnsector, aardolieraffinaderijen, staalfabrieken, enz. ENGIE werkt mee aan verscheidene dergelijke projecten:

• In België zal het industrieel project Columbus, dat ENGIE samen met Carmeuse en John Cockerill opzet, de staalfabrieken in Charleroi helpen om koolstofvrij te functioneren. Het gaat om de productie van e-methaan, waarbij waterstof afkomstig van een elektrolyse-installatie van 100 MW wordt gecombineerd met CO2 afkomstig van het productieproces van kalk.

• In Zuid-Afrika “hebben we in opdracht van mijngigant Anglo American, die zijn installaties tegen 2040 koolstofvrij wil maken, een geïntegreerde oplossing voor groene waterstof (productie, compressie, opslag, distributie) in gebruik genomen. Voor het eerst rijdt een vrachtwagen voor mijntransport met een laadvermogen van 210 ton op waterstof”, aldus Alessandra.

• In Australië is het Yuri-project gestart, om hernieuwbare ammoniak te produceren met hernieuwbare waterstof. “In de eerste fase zal de elektrolyse-installatie een capaciteit van 10 MW hebben, maar de productie wordt geleidelijk opgeschaald tot op een industrieel niveau (in de orde van een GW tegen 2030). Er zal een H2-ecosysteem ontstaan dat voorziet in de waterstofbehoeften van het transport, de mijnbouw en de productie van alternatieve brandstoffen voor de lokale markt of de export”, zegt Alessandra.

c)    Efficiënte opslag om de wisselvalligheden van hernieuwbare energiebronnen te compenseren. Zon, wind en waterkracht zijn uiteraard cruciale energiebronnen als we de energietransitie willen doen slagen. Maar ze zijn niet constant beschikbaar en vallen soms zelfs helemaal uit (’s nachts, als het windstil is, enz.). Het goede nieuws is, dat waterstof bij uitstek geschikt is om overtollige energie op te slaan en later op verzoek weer vrij te geven.

Een goed voorbeeld hiervan is te vinden in het zuiden van Frankrijk. ENGIE en TotalEnergies ontwikkelen er samen een van de grootste sites voor de productie van groene waterstof met 100% hernieuwbare elektriciteit in Frankrijk. Alessandra: “Het Masshylia-project, in het hart van de bioraffinaderij van La Mède, zal continu worden bevoorraad met hernieuwbare waterstof afkomstig van zonneparken met een totale capaciteit van 300 MW.”

Een goede vraag, want dit is ontegensprekelijk een zeer beloftevolle energiedrager. Toch zijn er nog een aantal technologische en economische uitdagingen. Naarmate elektrolyse op steeds grotere en zelfs industriële schaal wordt toegepast, zullen de financiële obstakels waarschijnlijk stilaan wegvallen. Technisch komt het erop aan om de elektrolyse-installaties op te schalen om de productiekosten te verlagen.

“Er staan ons nog heel wat uitdagingen te wachten, want alles is nieuw op deze markt. We hebben nog veel werk voor de boeg …”, zegt Alessandra Di Lieto. “Enkele obstakels staan de ontwikkeling van de waterstofsector in de weg. Zo moet er om te beginnen massaal in nieuwe infrastructuur worden geïnvesteerd. Ook is een pragmatische aanpak van een nieuw regelgevend kader gewenst. Grootschalige projecten ontwikkelen zonder overheidssubsidiëring is onmogelijk en ten slotte moeten er ook voldoende “offtakers” komen.”

Auto’s die op waterstof rijden? Die bestaan nu al! Maar je woning verwarmen of koken op waterstof, daarop is het bij ons nog even wachten. Daarvoor moeten de bestaande leidingen immers worden aangepast, wat technisch zeker doenbaar is.

Misschien neem je binnenkort in ons land de waterstofbus. In Brussel test de MIVB momenteel haar eerste exemplaar en ook De Lijn in Vlaanderen en de TEC in Luik experimenteren ermee.

ENGIE is ervan overtuigd dat hernieuwbare waterstof een belangrijke hefboom voor de energietransitie is en wil op dit veelbelovende domein uitgroeien tot een essentiële speler.