EW06 cover 600
Mei 2022

Is waterstof toepasbaar in de gebouwde omgeving?

Waterstof is stof tot discussie

38 01

Er staat flinke druk op de duurzaamheidsdoelstellingen. Met alle recente geopolitieke ontwikkelingen in het achterhoofd moeten we niet alleen het klimaat redden, maar ook onze zelfstandigheid in het energievraagstuk veiligstellen. Vooral in de bestaande bouw is de nood hoog, nu de gasprijs de pan uit rijst. Is het mogelijk om op (korte) termijn waterstof grootschalig toe te passen in de gebouwde omgeving. Gerrit Zijlstra van Intergas Verwarming ziet veel perspectief voor waterstof; Theo Elfrink van Adviesbureau BDH is een stuk sceptischer. De heren gaan met elkaar de discussie aan.

Transport

Gerrit Zijlstra: ‘Het huidige gasnetwerk hoeft slechts deels te worden aangepast om het geschikt te maken voor het transporteren van waterstof. Er zijn hiervoor beperkte aanpassingen aan de hoofdinfrastructuur nodig. Gelet op het huidige tekort aan installateurs, zal de benodigde en beschikbare installatiecapaciteit van doorslaggevende betekenis zijn voor het al dan niet slagen van de energietransitie. Het gebruik van het reeds bestaande gasnetwerk heeft niet alleen als voordeel dat er geen grote investeringen nodig zijn, maar betekent ook dat installateurs en monteurs kunnen voortbouwen op de kennis en ervaring die zij eerder hebben opgedaan met (gas)leidingen en gastoestellen, zoals cv-ketels. Bij de toepassing van waterstof in de gebouwde omgeving kan daarom gebruik worden gemaakt van de reeds opgeleide installateurs.’

Theo Elfrink noemt hergebruik van het hele gasnetwerk voor waterstof een illusie. ‘Het aardgasnet is zo vertakt dat er connecties wegvallen als een bepaalde buurt op waterstof aangesloten wordt. Dan moeten er alsnog extra gasleidingen aangelegd worden om de omliggende wijken op het aardgasnet aangesloten te houden. Vervolgens moeten er leidingen aangelegd of wegtransport geregeld worden voor de aanvoer van waterstof. Dit levert extra verliezen op.’

38 04

Inefficiënt

Theo Elfrink: ‘Waterstof is inefficiënt en duur ten opzichte van andere oplossingen. Bij de productie van groene waterstof via elektrolyse met behulp van duurzame elektriciteit gaat er 25 procent energie verloren. Bij een gasketel met een rendement van 100 procent kun je nooit meer dan 75 procent van de oorspronkelijk energie, de gebruikte elektriciteit voor het maken van waterstof, als warmte leveren. Wanneer dezelfde hoeveelheid duurzame elektriciteit in een warmtepomp wordt gebruikt, wordt de geproduceerde warmte met een factor drie tot vijf vergroot. Duurzame elektriciteit kan dus beter gebruikt worden om direct met behulp van een warmtepomp efficiënt duurzame warmte te maken, in plaats van de elektriciteit eerst om te zetten naar waterstof en daarna te verbranden in een cv-ketel. Duurzame warmte van een warmtepomp is daarmee veel goedkoper.’

Gerrit Zijlstra zet vraagtekens bij het rendement van een warmtepomp. ‘Onder goede omstandigheden heeft de warmtepomp een prachtig rendement. Het rendement en vermogen zakken echter zodra de buitentemperatuur daalt. Sommige systemen gebruiken dan een elektrische naverwarmer met een COP van 1. Bovendien komt de meeste elektriciteit voor warmtepompen ’s winters niet uit duurzame bronnen, maar uit kolencentrales die maximaal een efficiency van 46 procent behalen. De technieken voor waterstofproductie verbeteren daarentegen razendsnel. Met het nieuwe Capillary-Fed Electrolysis kan bijvoorbeeld al een rendement van 95 procent worden gehaald.’

38 02

 

NEE

Theo Elfrink
Adviseur Energietransitie gebouwde omgeving
Adviesbureau BDH

 

Isolatie

Gerrit Zijlstra stelt vast dat een aanzienlijk deel van de gebouwen onvoldoende is geïsoleerd om de overstap naar all-electric te kunnen maken. ‘Blijven verwarmen met aardgas is op de langere termijn ook zeker geen optie. Waterstof is daarom een reële oplossing. De overgang naar verwarmen met waterstof zal weliswaar enige kosten met zich meebrengen, waaronder de vervanging van cv-ketel en gasmeter. Isolatie van (oudere) gebouwen zal echter aanzienlijk hogere kosten met zich meebrengen en vergt soms ingrijpende verbouwingen. Bij monumentale panden zal isolatie soms zelfs onmogelijk zijn. Met waterstof kunnen we deze gebouwen efficiënt blijven verwarmen, terwijl de ingrijpende gevolgen en kosten voor isolatie achterwege blijven. Grootschalige toepassing van waterstof vereist weliswaar opslagcapaciteit, maar dit is mogelijk tegen relatief lage kosten in zoutcavernes. Dit betekent besparingen ten opzichte van het gebruik van accu’s voor energieopslag.’

Theo Elfrink vindt dat het ‘nooit onmogelijk is’ een gebouw goed te isoleren. ‘Ook niet als het gaat over monumenten. Door ontwikkelingen van dunne isolatiematerialen als Aerogel en vacuümglas kun je grote stappen zetten, zonder het karakter van een woning aan te tasten. Bovendien blijft isoleren, ook bij waterstof, noodzakelijk. Zeker wanneer waterstof duurder blijft dan aardgas. Daarnaast komen er steeds meer hoge temperatuur warmtepompen voor die gevallen waar isoleren echt geen optie lijkt. Die zijn efficiënter dan de waterstofroute.’

38 03

 

JA

Gerrit Zijlstra
Scientific engineer en projectleider Waterstof
Intergas Verwarming

 

NEE

Theo Elfrink
Adviseur Energietransitie gebouwde omgeving
Adviesbureau BDH

 

Ongeschikt gasnet

Het gasnet voor woningen is volgens Theo Elfrink voorlopig niet geschikt voor waterstof. ‘Op dit moment wordt een netwerk van waterstofleidingen voor de industrie aangelegd. Een grootschalig of kleinschalig net voor waterstof in de gebouwde omgeving is lastig te realiseren vanwege de vele onderlinge verbindingen en vertakkingen. Een klein deel van het net kan alleen van de omliggende delen van het net worden afgesloten als er bypasses worden aangelegd. Overstappen op meer efficiënte opties, zoals het invoeden van lokaal geproduceerd groen gas op aardgaskwaliteit, ligt dan veel meer voor de hand. Dat laatste zie ik wel als een serieuze optie, hoewel de beschikbare volumes in groen gas verhoudingsgewijs nog beperkt zijn.’

Gerrit Zijlstra geeft toe dat realisatie van een waterstofnetwerk in de gebouwde omgeving weliswaar uitdagend is, maar zeker uitvoerbaar. ‘Omdat het gasnet vermaasd is aangelegd met meerdere voedingspunten, kan omschakeling gefaseerd uitgevoerd worden. Bijvoorbeeld per straat, waarbij tijdelijke afsluiters geplaatst worden. Een dergelijke omschakeling is reeds gerealiseerd in Stad aan het Haringvliet (zie rapport Stedin & Kiwa, bit.ly/EW-Haringvliet). ­Voor grootschalige toepassing binnen de bebouwde omgeving geldt elektrisch verwarmen als enig haalbaar alternatief voor waterstof. Dit vergt echter eerst grote netverzwaringen.’

Veiligheid

‘Hoewel waterstof andere eigenschappen bezit dan bijvoorbeeld aardgas, is waterstof daarmee niet gevaarlijker dan andere brandbare gassen’, betoogt Gerrit Zijlstra. ‘Waterstof kan op een veilige en gecontroleerde wijze worden verbrand, waardoor het verantwoord kan worden toegepast in de gebouwde omgeving voor verwarming met cv-ketels. In pilotprojecten wordt nuttige kennis en ervaring opgedaan met de toepassing van waterstof in de gebouwde omgeving. De hierbij verkregen inzichten leiden vervolgens tot de ontwikkeling van nieuwe normen en protocollen, waardoor waterstof op een veilige wijze beschikbaar komt voor de eindgebruiker. In tegenstelling tot bij de verbranding met conventionele gassen zoals aardgas, komt bij de verbranding van waterstof geen CO of CO2 vrij. Zo vermindert toepassing van waterstof ook het aantal koolmonoxidegerelateerde ongelukken.’

Theo Elfrink vindt de veiligheid van waterstof geen argument. ‘Dat waterstof veilig ingezet kan worden is een voorwaarde voor gebruik in de gebouwde omgeving; geen pluspunt. Overigens is de verbetering van de veiligheid bij een overstap van aardgas naar elektrische oplossingen veel groter. Er zijn minder branden in de woning, geen ontploffende gasleidingen en helemaal geen koolmonoxidegerelateerde ongelukken meer.

Goedkoop is duurkoop

Goedkoop is uiteindelijk duurkoop, stelt Theo Elfrink. ‘Met waterstof in een cv-ketel kan dezelfde temperatuur worden geleverd als met aardgas. Bij de overstap van een cv-ketel naar waterstof is het dus niet per se nodig een huis goed te isoleren. Dit lijkt een voordeel te zijn, omdat de overstap direct gemaakt kan worden zonder grote investering. Het is echter uiteindelijk een groot nadeel, omdat de energievraag in de woning onverminderd hoog blijft. De energierekening van een woning die waterstof gebruikt zal dus hoog blijven. Waterstof heeft per kubieke meter een energie-inhoud die ruwweg een derde is van die van aardgas. De aanname dat waterstof per megajoule energie altijd fors duurder is dan aardgas lijkt dan ook gerechtvaardigd.’

Gerrit Zijlstra. denkt dat niet iedereen zich dure isolatiemaatregelen kan veroorloven. ‘Met waterstof wordt de energietransitie voor iedereen toegankelijk. Dit biedt de mogelijkheid om stapsgewijs te isoleren. Beschikbaarheid van aardgas is eindig, waardoor de prijs alleen nog maar zal stijgen op termijn, net als de CO2-belasting. Waterstof wordt uit hernieuwbare energie geproduceerd. Bij grootschalige opwek en gebruik zal de prijs van waterstof daarom dalen naar €3,60 - ­€6,50/kg in 2030, wat overeenkomt met een aardgasprijs van  €0,90 - €1,63/m3. Gelet op huidige gasprijzen zal de energierekening dus zelfs dalen.’

Tekst: Kerstin van Tiggelen
Fotografie: Herbert Wiggerman, Quido Hansman

Laat (van) je horen!

Installatietechnische oplossingen zijn vaak een afweging van veel rationele factoren, waarbij dé oplossing ook nog eens afhangt van de wensen en mogelijkheden van de eindgebruiker. Maar vanuit je professionele kennis en ervaring kun je zelf wel een duidelijke visie hebben op ontwikkelingen waar je zelf wel of niet in gelooft. Wil je ook in E&W Installatietechniek in discussie treden over zo’n een hangende kwestie? Meld jezelf en het onderwerp aan bij de redactie: info@ew-installatietechniek.nl.