September 2020

De 7 hordes bij de transitie van aardgas naar waterstof

In de zoektocht naar een alternatieve energievoorziening voor oude huizen met een hoge energievraag wordt verlekkerd gekeken naar het gemak dat waterstof zou bieden om de rol van aardgas in te nemen. Volgens Frank van Alphen van netbeheerder Stedin zal waterstof tot 2030 nog geen significante rol spelen in de gebouwde omgeving. Wel is het belangrijk te weten welke hordes er nog op de weg staan. Van Alphen zet de zeven belangrijkste op een rij.

Infrastructuur

Het onderzoek ‘Toekomstbestendige Gasdistributienetten’ van Kiwa uit 2018 toont aan dat de netwerken van de netbeheerders in het algemeen geschikt zijn om 100 procent waterstof te transporteren. Dat geldt voor de netten van staal, PE en pvc. De oudere netten, van grijs gietijzer of asbestcement, moeten we vervangen. Overigens niet alleen om in de toekomst waterstof te kunnen vervoeren; voor die netten geldt al langer een actief vervangingsbeleid. Belangrijkste hobbel voor de netten is de wet- en regelgeving. Die schrijft nu voor dat netbeheerders de netten mogen gebruiken voor aardgas, met een maximum van 0,5 % mol waterstofgehalte. Zoals de wet nu is geformuleerd, mogen er geen alternatieve gassen, zoals waterstof of biogas door worden getransporteerd. En voordat je de wet aanpast, zullen we over de complicaties moeten discussiëren. Want de gaswet schrijft voor dat we een leveringsplicht hebben. Dus als je de wet uitbreidt, verplicht je netbeheerders ook tot het leveren van waterstof of biogas. Maar de beschikbaarheid van waterstof of biogas is nog een complex vraagstuk wat betreft productie, aanvoer en opslag. Er moet kortom een systeem worden ontworpen waar de netbeheerder in het distributiedeel volgens de wet kan optreden.

Binneninstallatie

Op het eerste oog lijkt het mogelijk om een huidige, aardgasgestookte binneninstallatie eenvoudig aan te passen voor waterstof. In het algemeen geldt voor het leidingwerk in een gebouw hetzelfde als voor de netten van de netbeheerders, al is dat nog niet volledig onderzocht. Dit is onder meer een van de zaken die Stedin nu in pilots en onderzoeksprojecten met marktpartijen onder de loep neemt. Enkele moderne cv-ketels zijn al ‘waterstof ready’; zij komen met een doosje waarin een component zit om de ketel geschikt te maken. Hiermee voorzie je de ketel van een nieuw brandergedeelte, waarmee je waterstof kunt verbranden

Explosiegevaar

In situaties waarin waterstof zich kan ophopen ontstaat er - net als bij aardgas - explosiegevaar. Ook die installaties moeten dus altijd door vakbekwame mensen worden aangelegd en onderhouden. Daar moeten richtlijnen voor komen en we moeten voorkomen dat waterstof, als het vrijkomt, zich kan ophopen. Een heel proces, want ter vergelijking: het opstellen van de huidige kennisdocumenten en normen voor aardgas nam zestig jaar in beslag. Stedin gebruikt de kennis en ervaring van dit moment als uitgangspunt en bouwt hierop door. We kijken waar de verschillen zitten en wat kan worden overgenomen.

Kwaliteit van waterstof

Net als aardgas is waterstof van zichzelf geur- en kleurloos. Het toevoegen van een geur is een mogelijkheid, waardoor we een eventueel lek kunnen detecteren. Aardgas is te odoriseren met THT, een op zwavel gebaseerde geurstof. Bij waterstof kan dat ook, maar zwavel toevoegen aan een duurzaam gas is niet raadzaam, omdat dit schadelijk is voor toestellen met een brandstofcel. Een alternatief of aanvulling is het toepassen van sensoren die volledig automatisch de waterstoftoevoer onderbreken als deze een lek detecteren. Alleen moet je dan wel het vraagstuk oplossen van een eventuele voeding van de sensoren en mogelijk ook een periodieke keuring toepassen om de werking van deze beveiliging te garanderen. Een kleur toevoegen zou alleen zinvol zijn als je bij het koken daadwerkelijk de waterstofvlam wilt zien. Maar waterstof om te koken ligt niet voor de hand, omdat het gasverbruik bij koken heel laag is in vergelijking met het gasverbruik voor warmtapwaterbereiding en ruimteverwarming. Bovendien zijn er al goede alternatieven voor het koken op gas.

Gasmeter

De gasmeters met een draaimechaniek draaien ook als er waterstof doorheen stroomt. Die kun je in principe ook voor waterstof gebruiken. Wel moet de nauwkeurigheid nog worden onderzocht. Andere gasmeters, met aardgassensoren, meten waterstof niet of niet goed. Dus daar moet een oplossing voor komen. In elk geval een plan van aanpak om meters te vervangen of aan te passen. Daarnaast zullen er keuringen en procedures moeten komen, zodat er de garantie is dat de meters ook het verbruik van waterstof nauwkeurig weergeven.

Vlamsnelheid en energiedichtheid

De vlamsnelheid is bij het verbranden van waterstof hoger, maar de energiedichtheid is weer lager. Voor dezelfde energieopbrengst heb je ongeveer drie keer zoveel waterstof nodig als aardgas. De stroomsnelheid moet dus aanzienlijk hoger zijn. Vergelijk het met milkshake en water. In de tijd dat je via een rietje een beker milkshake leegdrinkt, moet je door datzelfde rietje drie bekers water leegdrinken. De diameter en druk blijven hetzelfde, alleen de stroomsnelheid moet veel hoger liggen. Dat zal de netbeheerder moeten regelen.

Uitrol en toepasbaarheid

In pilots kun je ‘straffeloos’ een woning, een gebouw of een kleine wijk op waterstof laten overschakelen. Maar wil je ‘echte klanten’ laten omschakelen, dan moeten alle aangeslotenen in dat specifieke gebied mee. Je moet dan ‘met een treintje’ door die wijk en elke afnemer geschikt maken voor waterstof. Iedereen moet zijn aardgasaansluiting opzeggen en een waterstofaansluiting accepteren. Het bereiken van dergelijke consensus is lastig, zo hebben huidige projecten met all-electric of warmtenetwerken al laten zien. Die kregen te maken met de bekende ‘gasplakkers’. Voor de uitrol is de hele keten nodig, om te beginnen met de installatiesector, maar ook de toezichthouder, de overheden, consumentenorganisaties, technische detailhandel. Vandaar dat pilots de komende jaren essentieel zijn. Daarmee krijgen we inzicht in alle hordes, kunnen we met de hele keten ervaring opdoen en ontdekken waar waterstof een echte oplossing vormt. Dat zal niet in de nieuwbouw zijn, of in wijken waar je met all-electric oplossingen of warmtenetten goede businesscases kunt maken. We kijken echt naar de moeilijke wijken met oude huizen en een hoge energievraag.

Tekst: Rob van Mil
Fotografie: iStock, Stedin