Waterstof, wat zijn de ontwikkelingen?

Waterstof (H₂) is net als elektriciteit een energiedrager, geen energiebron. Hoe milieuvriendelijk waterstof is, is net als bij elektriciteit afhankelijk van de productiebron. Als gasvormige energiedrager kan waterstof een vrij directe vervanger zijn van aardgas, die met kleine aanpassingen gebruik kan maken van de huidige gas-infrastructuur. Er zijn vier vormen van waterstof te onderscheiden op basis van de wijze waarop het opgewekt wordt: grijze, groene, blauwe en paarse waterstof. Hieronder leggen we uit wat het verschil is.

Waterstof is in principe in de gehele gebouwde omgeving toepasbaar voor ruimteverwarmingen het maken van warm tapwater. De ontwikkelingen staan nog in de ‘kinderschoenen’ en er is nog maar weinig CO2-arme waterstof beschikbaar. Daarom voorzien veel partijen nog geen (grote) rol voor waterstof bij buurten die vóór 2030 van het aardgas af gaan. Naast technische haalbaarheid en beschikbaarheid van duurzaam geproduceerde waterstof, is betaalbaarheid een belangrijk aandachtspunt. Het ligt voor de hand dat waterstof in eerste instantie vooral toegepast wordt waar andere alternatieven ingewikkeld, niet mogelijk en/of kostbaar zijn. Dat kan in andere sectoren zijn, zoals de industrie of mobiliteit. Of in oude binnensteden met moeilijk te isoleren gebouwen, waar de ondergrond geen ruimte biedt voor een warmtenet. Of waterstof een kosteneffectieve oplossing wordt voor een groter deel van de gebouwde omgeving, zal komend decennium duidelijker worden.

De manier waarop waterstof wordt gemaakt, is bepalend voor hoe duurzaam het daadwerkelijk is. De verschillende vormen, gebaseerd op de wijze waarop het waterstof wordt geproduceerd, zijn: grijze, groene, blauwe en paarse waterstof. We hebben voor je op een rij gezet:

Grijze waterstof wordt geproduceerd uit fossiele brandstoffen, bijvoorbeeld door aardgas te verhitten en onder druk te zetten. Door de chemische reactie krijg je waterstof, maar daarbij komt CO2 vrij. Het energetisch rendement bedraagt circa 80% bij deze productiewijze. In Nederland wordt bijna alle waterstof nog op deze wijze opgewekt, wat circa 13 megatron CO2-uitstoot met zich meebrengt.

Blauwe waterstof wordt ook met aardgas gemaakt. Echter wordt bij deze variant de vrijgekomen CO2 ondergronds opgeslagen of hergebruikt in bijvoorbeeld kassen. Zo komt er door deze productiemethode geen extra cO2 in de atmosfeer, wat dit een klimaatneutrale variant maakt. Echter is deze methode wel duurder dan die van grijze waterstof.

Groene waterstof wordt gemaakt met energie uit duurzame bronnen, zoals zon en wind. Door middel van elektrolyse ontstaan zuurstof en waterstof. Bij dit proces treedt ongeveer 30% energieverlies op. Deze fossielvrije vorm is erg duurzaam, want er komt geen CO2 bij vrij. Slechts 1% van de in Nederland opgewekte waterstof is groen; toegepast in kleinschalige projecten, zoals voor een tiental woningen. Er zijn plannen voor grootschalige waterstoffabrieken, maar de productie van groene waterstof is op dit moment erg duur door de huidige kosten voor groene elektriciteit, elektrolyse en transport.

Groene waterstof kan ook worden gemaakt van (duurzame) biomassa. Gezien de hoge vraag naar duurzame biomassa als grondstof of als rechtstreekse energiedrager, is deze route mogelijk minder waarschijnlijk.

Paarse waterstof, ook wel roze waterstof genoemd, wordt geproduceerd met energie uit kerncentrales. Deze vorm is CO2 vrij, maar produceert kernafval. Daarom wordt deze variant niet gezien als volledig schone oplossing.

Waterstof kan in principe door het bestaande gastransportnet en distributienet vervoerd worden, zij het met enkele beperkte aanpassingen. Binnen gebouwen zal het leidingsnetwerk gecontroleerd moeten worden en zo nodig aangepast. Dit kan ook gelden voor de bestaande gasmeters.

Naast ‘puur’ gebruik kan waterstof ook worden bijgemengd bij aardgas of groengas. Moderne cv-ketels en gasfornuizen kunnen naar schatting zonder problemen tot 20% bijmenging van waterstof aan. Bij oude apparaten kan dit niet zomaar en de grenswaarde dient nader onderzocht te worden. Wettelijk mag er nu maar 0,5% worden bijgemengd.

Waterstof is ook inzetbaar in combinatie met een elektrische warmtepomp. De warmtepomp voorziet dan in de basisvraag en een hulpketel op waterstof dekt de piekvraag (de hybride-warmtepomp). In sommige landen wordt ingezet op brandstofcellen. Deze produceren elektriciteit en warmte, maar zijn vooralsnog wel duur. Waterstof kan ook een rol krijgen als brandstof in de piekvoorziening voor warmtenetten.

Technisch lijkt waterstof op korte termijn inpasbaar in Nederlandse gebouwen, maar innovatie rondom cv-ketels en eventuele andere huishoudelijke apparatuur blijft hierbij cruciaal. Regelgeving, normeringen, belastingwetgeving en voldoende aanbod van producten zijn de komende jaren punten waaraan gewerkt moet worden.

Een omschakeling van aardgas naar (pure) waterstof in de gebouwde omgeving is net als bij andere alternatieven niet eenvoudig qua proces. De omschakeling kan naar de huidige inzichten niet geleidelijk gaan. Er gaat of aardgas óf waterstofgas (al dan niet bijgemengd) door het gasnetwerk, vanwege de veiligheid. Dat betekent dat voor een ruimtelijke eenheid (buurt, straat) de omschakeling op één moment zal moeten plaatsvinden. Er zal nog ervaring moeten worden opgedaan met het zo efficiënt en veilig mogelijk vormgeven van deze overgang.

De belangrijkste ontwikkelingen voor de toekomst van waterstof zullen vooral verband houden met de productie van waterstof en de prijsontwikkeling. Is waterstof op termijn voor concurrerende prijzen te produceren? Ontstaat er een open internationale markt waar waterstof geproduceerd en verhandeld gaat worden – bijvoorbeeld met zonne-energie opgewekte waterstof in woestijngebieden, of waterstof die wordt geproduceerd met zo goedkoop mogelijke duurzame elektriciteit dichter bij huis? Het is nog niet duidelijk of waterstof op de middellange termijn (rond 2030) concurrerend zal worden, of dat dit pas op de lange termijn (richting 2050) zal gebeuren of dat het niet of nauwelijks voor een redelijke prijs beschikbaar zal komen voor de gebouwde omgeving. Dat hangt ook af van het eventuele alternatief en de lokale omstandigheden. Mogelijk worden op termijn brandstofcellen op waterstof interessant eventueel in combinatie met een warmtepomp. Die maken elektriciteit en warmte, maar ze zijn nu nog erg duur.

• Hou de ontwikkelingen in de gaten
• Je kunt je klant helpen door het huis waterstof-klaar te maken.
• Zorg dat het leidingwerk en de hybride-warmtepomp, cv-ketel en eventuele andere huishoudelijke apparaten geschikt zijn voor waterstof; zoals een aangepaste brander in de ketel.
• Regel voorzorgsmaatregelen voor afgesloten ruimtes, zoals waterstofmelders.

Een voordeel van omschakeling op waterstof (of groengas) is dat de eindgebruiker in een eigen tempo de warmtevraag kan beperken.

Dit is sterk afhankelijk van de internationale ontwikkelingen, kostprijsverlagingen, belastingregimes en eventuele subsidies. Het zou kunnen dat waterstof op termijn een goed en betaalbaar alternatief is, voor segmenten waarbij alternatieven praktisch niet realiseerbaar zijn of duur gaan uitpakken.

• Met proeftuinen op zoek naar zekerheid voor de gebouwde omgeving
• Waar gaan we waterstof voor gebruiken in de energietransitie?
• Wat is er nodig voor waterstof? 
• Verwarmen op waterstof is mogelijk