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.