EW11 cover 600
Februari 2019

Stroomt waterstof het gasnet in?

EW02 06 Opening

Groene elektriciteit en biogas, dat lijken de serieuze alternatieven voor de vervanging van fossiele brandstoffen. Een nadeel is dat ze beiden productie-, opslag- en/of distributieproblemen met zich meebrengen. Waterstof zou weleens het onverwachte, winnende alternatief kunnen worden. Om een overgang ook veilig te laten verlopen, is twee maanden geleden het Normalisatieplatform Waterstof opgericht.

Met slechts vier waterstoftankstations in Rhoon, Arnhem, Delfzijl en Helmond lijkt deze brandstof in Nederland nog op het niveau van spielerei te zitten. Niets is echter minder waar. In de schaduw van alternatieve energieproducten als groene elektriciteit en biologische en synthetische gassen, is waterstof met een razendsnelle opmars bezig. Binnen afzienbare tijd verrijzen er tankstations in Den Haag, Pesse, Breda, Amsterdam, Schiphol, Rotterdam Airport, Utrecht en Groningen. Ook op internationale schaal wint waterstof aan populariteit. Tijdens het World Economic Forum in Davos van 2017 richtten dertien multinationals het Hydrogen Council op, om de ontwikkeling van waterstof als brandstof te versnellen. Want waterstof is hot.

Capaciteit infrastructuur

‘Groene elektriciteit is een heel goed alternatief voor aardgas’, is de overtuiging van René Hermkens, auteur van het in 2018 verschenen Kiwa-rapport over toekomstbestendige gasdistributienetwerken. ‘Alleen is de huidige infrastructuur er niet op berekend om de noodzakelijke hoeveelheden elektrische energie te vervoeren, want veel warmtepompen vragen om elektriciteit. En dus zullen de wegen en straten open moeten, om in een kostbare operatie dikke bossen extra kabel bij te leggen. Op dit moment al komen in Duitsland capaciteitsproblemen aan het licht, vanwege de teruglevervolumes van onder meer zonnepanelen die op een zomerdag overuren maken. Precies in het seizoen dat we geen energie consumeren voor verwarming,’ legt Hermkens uit. ‘Dat vormt gelijk een brug naar de tweede hindernis: de opslag van overtollige elektriciteit in de zomer, zodat er voldoende buffer ontstaat voor de koude en donkere maanden. Met de lage energiedichtheid van batterijen en latente warmteopslag in phase change materials (pcm’s) gaan we het niet redden. Ook biogas heeft zijn beperkingen. Het is weliswaar relatief goedkoop, maar benutting ligt vooral voor de hand in regio’s waar veel biogassen worden geproduceerd.’

Ei van Columbus?

Als onderzoeker naar de geschiktheid van het huidige gasdistributienetwerk voor het vervoer van waterstof en biogassen ziet Hermkens naast groene elektriciteit en biogas interessante kansen voor waterstof. Eenvoudig te maken door water (H2O) te scheiden in waterstof (H) en zuurstof (O) via elektrolyse, eenvoudig om te zetten naar elektriciteit via een brandstofcel, en eenvoudig op te slaan in bijvoorbeeld zoutcavernes, holle ruimtes in de aardschil die ontstaan bij zoutwinning. En dan ook nog eens eenvoudig te transporteren via het bestaande aardgasnet.

‘Eenvoudig te maken, om te zetten, op te slaan en te transporteren’

Bovendien volledig hernieuwbaar, want bij het gebruik van waterstof ontstaat weer water. Het ei van Columbus dus? ‘Een zeer aantrekkelijk scenario, zonder meer’, vindt Hermkens. Zeker vanwege nog een heel groot pluspunt. Om de nog te bouwen waterstofcentrales met megagrote elektrolyseapparaten aan de gang te houden, kan mooi het overschot aan elektriciteit van windmolens, zonnepanelen en andere bronnen worden gebruikt. ‘Hoe meer overschot, des te beter. Vanuit het verleden zijn we gewend te denken in enkelvoudige energie: óf elektriciteit, óf gas. De toekomst ligt in de combinatie. Waterstof en elektriciteit horen echt bij elkaar.’

Minimale investeringen

Waterstof mengen met aardgas of biogas is mogelijk, zo blijkt uit proeven op Ameland. Het voordeel is dat bestaande aardgastoestellen niet vervangen te hoeven worden. Angst voor ontmenging hoeft er ook niet te zijn; evenals in de buitenlucht blijven eenmaal gemengde gassen in hun samenstelling bestaan. Maar er kleven wel een paar minpunten aan. Zo is het aandeel aardgas in deze mengvorm nog steeds maximaal zo’n tachtig procent; het voldoet daarmee niet aan het streven naar een CO2-vrije oplossing. Een ander obstakel is dat de huidige cv-ketels twintig procent waterstof misschien wel kunnen hebben, maar gasmotoren zeker niet. Daarnaast speelt bij de variant met biogas dat er te weinig beschikbaar is om de hele aardgasbehoefte af te dekken. Hermkens: ‘Het huidige gasnet kan het transport van honderd procent waterstof vrijwel volledig aan. Er zijn slechts minimale aanpassingen, en dus minimale investeringen nodig. Ik verwacht dat er in eerste instantie hr-ketels op de markt komen met een iets andere brander en beveiliging, en uiteindelijk alleen nog maar ketels met een brandstofcel.
De installateur zal zich moeten laten bijscholen over de eigenschappen van waterstof, want dit gas brandt anders dan aardgas. De vlamsnelheid is anders, de explosiegrenzen liggen anders. Uiteraard is het cruciaal dat het hoge veiligheidsniveau dat we op dit moment kennen bij de distributie en toepassing van aardgas, ten minste wordt geëvenaard.

EW02 06 Fig waterstofplaatje

Normalisatieplatform

Mooie toekomstperspectieven, maar kan Nederland zomaar overstappen op deze nieuwe brandstof? ‘Naast nationale ontwikkelingen hebben we te maken met normontwikkeling en wet- en regelgeving die plaatsvinden op nationaal en Europees niveau’, vertelt Timo de Groot, Standardization Consultant bij Nen. Welke normalisatieontwikkelingen zien we op al deze vlakken? Waar moeten wij als Nederland invloed op uitoefenen? Om al deze zaken inzichtelijk te maken en te houden is in december het Normalisatieplatform Waterstof voor de industriële en gebouwde omgeving opgericht. Het doel is te coördineren, identificeren en te prioriteren. Daarnaast biedt het platform de ruimte om met elkaar kennis en ervaringen met waterstof te delen. De Groot: ‘De toepassing van waterstof vraagt in een aantal gevallen om een aanpassing van bestaande normen of eventueel nieuwe normen. Installateurs zullen daarvan kennis moeten nemen middels bijscholing. Daarnaast moet meetapparatuur vanwege de samenstelling van het gas aan andere eisen voldoen. Dit zijn normalisatieprocessen die buiten het platform om, in de rechtmatige normcommissies sowieso al worden uitgevoerd. Omdat het platform ook bedoeld is voor kennisdeling, zou het kunnen dat nieuwe onderwerpen naar voren komen die gevolgen kunnen hebben voor de normen en dus ook voor de installateur.’

Stijgende interesse

De vraag is wanneer er waterstof door het Nederlandse gasnet gaat stromen. Met de ontwikkelingen om normen geschikt te maken voor het toepassen van waterstof zijn de eerste initiatieven al gaande. Dit wordt voor een groot deel op Europees niveau gedaan.

‘Waterstof brandt anders dan aardgas’

Naar verwachting ligt er over circa vijf jaar een basis. Het is daarbij van groot belang om te weten welke behoefte er op het gebied van normalisatie ligt over de hele keten, van de electrolyser tot de installaties bij de eindgebruiker. ‘We signaleren een stijgende interesse en belang van zowel de publieke als de private sector’, zegt De Groot. ‘Het aantal waterstofprojecten van bedrijven neemt toe en dat leidt bijvoorbeeld tot vragen bij de gemeente of de toepassing van waterstof op een locatie is toegestaan. Het belang en de noodzaak van een goede standaard die dan de veiligheids- en kwaliteitseisen voorschrijft neemt toe. Het kan een nog snellere vlucht nemen als de overheid het landelijke belang hiervan onderschrijft.’ Hermkens vermoedt dat het eerder tien dan vijf jaar gaat duren. ‘Er moet eerst heel veel meer elektriciteit worden opgewekt om een rendabele elektrolysecentrale op te zetten. De windmolenparken in de Waddenzee en Noordzee zijn een goede stap in de richting. Het is het wachten waard. En een transitie kost altijd tijd, welke kant we ook opgaan.’

Tekst: Kerstin van Tiggele
Fotografie: Industrie