De schop gaat in de grond voor het Nederlandse waterstofnetwerk

Geschatte leestijd: 5-7 minuten

Er wordt al tientallen jaren gepraat over de waterstofeconomie, maar het bleef bij visies en plannen. De investeringen tellen nog niet op tot een centrale rol voor groene waterstof in de energietransitie. Toch zijn overheid en bedrijfsleven ervan overtuigd dat duurzame waterstof noodzakelijk is om vraag en aanbod van elektriciteit uit wind en zon aan elkaar te knopen. Bovendien dient waterstof als duurzame grondstof voor industrie en chemie.

Visionairs als de Amerikaan Jeremy Rifkin en de Nederlander Ad van Wijk hameren al lang op de rol van waterstof in de economie van de toekomst. Het is als mensen die een huis laten bouwen. Ze zijn eindeloos met architecten, bouwtekeningen en vergunningen bezig, en pas als de schop in de grond gaat, is het onomkeerbare moment gekomen dat voor de buitenwereld zichtbaar wordt dat er een nieuw huis gebouwd gaat worden.

Minder fossiel

Voor de waterstofeconomie was dat moment vrijdag 27 oktober. In het bijzijn van Koning Willem-Alexander werd de bouw gestart van het Nederlandse waterstofnetwerk. Een pijpleiding van 30 kilometer moet de in aanbouw zijnde waterstoffabriek Holland Hydrogen I van Shell op de Tweede Maasvlakte verbinden met diens raffinaderij op industrie en chemiecomplex Pernis. Bij de raffinage van ruwe olie tot benzine, diesel en andere producten wordt waterstof gebruikt. Op dit moment gebruikt Shell daarvoor nog grijze waterstof, die wordt gewonnen uit aardgas.

Die fossiele waterstof wordt, als de pijpleiding in 2025 klaar is, vervangen door groene waterstof. Althans voor een deel, want Shell verbruikt zoveel waterstof in Pernis dat de productie van de elektrolyser volgens een woordvoerder ‘5 tot 10 procent’ van het totaal levert. De elektrolyser heeft een vermogen van 200 megawatt. De productie van groene waterstof vindt plaats door middels groene stroom watermoleculen te splitsen in waterstof en zuurstof. Daar komen geen CO2-emissies bij kijken.

Het is een eerste maar belangrijke stap in de realisatie van de waterstofeconomie. “Waterstof is bij uitstek geschikt om onze industrie te verduurzamen en biedt economische kansen voor Nederland als belangrijke schakel in Noordwest-Europa”, zei energieminister Rob Jetten tijdens de ceremonie, waarbij naast de Koning ook Gasunie-CEO Han Fennema aanwezig was. “Het was echt een heel belangrijk moment”, zei ook waterstofprofessor Van Wijk na afloop. “Dit verhoogt het bewustzijn dat waterstof echt nodig is in de energietransitie. Nu de bouw gestart is, wordt dat voor iedereen zichtbaar.”

1200 kilometer

Het kabinet gaf staatsbedrijf Gasunie in 2022 de opdracht voor de aanleg van het netwerk. Uiteindelijk zal het Nederlandse waterstofnetwerk in 2030 een totale lengte krijgen van 1200 kilometer. Voor de verduurzaming van de industrie, chemie en zwaar transport is groene waterstof essentieel, zoals Jetten aanstipte. Maar waterstof is ook belangrijk voor de seizoensopslag van elektriciteit. De aanleg van het landelijke netwerk, dat alle industriële clusters toegang tot groene waterstof moet verschaffen, kost ongeveer 1,5 miljard euro. Ook worden er verbindingen aangelegd met België en Duitsland.

Voor de 1200 kilometer aan waterstofleidingen kunnen veelal bestaande aardgasleidingen gebruikt worden. Die bestaande leidingen kunnen gebruikt worden zonder dat de levering van aardgas in gevaar komt. Dat komt omdat er ooit parallelle pijpleidingen zijn aangelegd om gigantische volumes Gronings en later buitenlands gas naar de industrie en huishoudens te transporteren. Doordat de industrie verduurzaamt en minder aardgas gaat gebruiken, worden er voldoende pijpleidingen vrijgespeeld voor het waterstofnetwerk. Naar schatting 15 procent van het tracé moet nieuw aangelegd worden, zoals de eerste 30 kilometer tussen de Maasvlakte en Pernis.

Transport first

Op dezelfde dag dat de bouw van start ging, nam Van Wijk officieel afscheid van de TU Delft, waar hij hoogleraar Future Energy Systems was. In zijn afscheidsrede formuleerde Van Wijk een aantal aanbevelingen om de waterstofmarkt snel verder van de grond te krijgen. “Transport en opslag first”, vat Van Wijk het kort en krachtig samen. Het aanbod van groene waterstof en de vraag naar de groene energiedrager zullen stapsgewijs groeien, maar dat kan pas als de infrastructuur er ligt. “Je zult landelijke dekking moeten hebben om grote partijen aan de waterstof te krijgen.”

Van Wijk, die ter ere van zijn emeritaat het boek ‘Groene energie voor iedereen; hoe waterstof en elektriciteit onze toekomst dragen’ publiceerde, vindt dat Nederland het gasnet veel sneller moet ombouwen naar een waterstofnet. Pas als de infrastructuur er is, komen vraag en aanbod op gang, en daar zijn de energietransitie en de klimaatdoelstellingen bij gebaat. Van Wijk pleit ervoor om al het inkomende aardgas om te zetten in waterstof. “Dan krijg je snel volume in het systeem. Dat is belangrijk, want de industrie heeft dat volume nodig.”

Aardgas omzetten naar waterstof? Dat krijg je toch grijze waterstof waar we juist vanaf willen? De energiesector heeft een procedé waarbij een groot deel van de CO2 die vrijkomt bij de productie van waterstof wordt afgevangen en ondergronds wordt opgeslagen. Dat wordt blauwe waterstof genoemd: wel een fossiele oorsprong, maar nauwelijks CO2-emissies. Het voordeel van blauwe waterstof is dat die vooralsnog veel goedkoper is dan groene waterstof.

Turquoise waterstof

Waterstofprofessor Van Wijk propageert een andere techniek: methaanpyrolyse. Methaan (aardgas) wordt daarbij onder hoge temperatuur gesplitst in waterstof en vaste koolstof. Omdat de koolstofatomen in dit proces niet reageren met zuurstof, ontstaat er geen CO2. Dit levert zogenoemde turquoise waterstof op. De vaste koolstof kan vervolgens nuttig ingezet worden in de chemie (kunststoffen) en in de landbouw en natuur als grondveredelaar. “In de Verenigde Staten maakt die pyrolyse-techniek een sterke ontwikkeling door”, aldus Van Wijk. “Het bedrijf Monolith heeft een miljard dollar aan zachte leningen gekregen voor de grootschalige uitbreiding van hun huidige methaanpyrolysefabriek.” Het doel van die fabriek is om waterstof te produceren, terwijl de oorspronkelijke fabriek juist gebouwd was om koolstof te produceren, met als bijproduct waterstof. De koolstof gebruikt Goodyear om autobanden van te maken, onder meer voor Tesla.”

Alle kleuren waterstof zijn volgens Van Wijk toegestaan, zolang ze de CO2-emissies maar drastisch verminderen en helpen om zo snel mogelijk toe te groeien naar groene waterstof, gemaakt van energie uit wind en zon. “Als je de industrie wil omvormen en verduurzamen, dan heb je zo snel mogelijk groene waterstof nodig. Maar voor het zover is, is methaanpyrolyse een goede tussenoplossing.” Ook biogas, dat gemaakt wordt door biomassa te vergisten, moet volgens Van Wijk worden omgevormd naar waterstof en CO2. “De koolstof uit de CO2 hebben we nodig, bijvoorbeeld om in de chemie plastics te maken. Dat levert dan niet alleen waterstof op, maar vanwege het nuttige gebruik van de koolstof ook een goede business case voor biogas.”

Om snelheid te krijgen in de ontwikkeling van de waterstofeconomie vindt Van Wijk dat ook tankstations aangesloten moeten worden op het waterstofnetwerk, met name om vrachtverkeer van duurzame brandstof te voorzien. “Als je waterstof per tankwagen gaat aanleveren bij de pomp, dan zijn alleen al de transportkosten 3, 4 of zelfs 5 euro per kilo waterstof.” Mede door de hoge transportkosten ligt de prijs van een kilo (grijze) waterstof aan de pomp nu ver boven de 10 euro per kilo. Als waterstof per pijpleiding geleverd wordt, drukt dat de kosten met tientallen procenten.

Omgekeerde brandstofcel

Van Wijk - die van Missie H2 een waterstofmedaille kreeg uitgereikt - is een ware ideeënmachine als het om de mogelijkheden van waterstof in de energietransitie gaat. Zo voorziet hij de opmars van de omkeerbare brandstofcel in bestaande huizen. De brandstofcel levert elektriciteit in huis wanneer de zonnepanelen dat niet doen. Maar levert ook warmte waarmee je ’s nachts een warmwaterboiler kunt vullen voor de verwarming in de winter. Je kunt het proces van deze brandstofcel ook omkeren, dan wordt het een elektrolyser, waarmee in de zomer overtollige zonnestroom om kan zetten in waterstof. Die waterstof kan dan worden teruggeleverd aan het waterstofnetwerk en worden opgeslagen in zoutkoepels voor gebruik in de winter. “Dat geeft flexibiliteit in je energiesysteem. Het verlicht bovendien de druk op het overvolle stroomnet. Voor goed geïsoleerde nieuwbouwhuizen gebruik je warmtepompen, maar voor bestaande woningen is zo’n omkeerbare brandstofcel een goede oplossing”, zegt Van Wijk.

“Mensen denken dat ik een fantast ben als ik dit soort oplossingen schets, maar Panasonic heeft al honderdduizenden brandstofcellen verkocht in Japan, die elektriciteit en warmte leveren. Het werkt gewoon.” Resultaat hiervan is wel dat complete wijken wel van het aardgas af gaan, maar niet van het waterstofnetwerk. “Dat betekent dat we veel minder uitbreiding van het elektriciteitsnet nodig hebben. De combinatie van elektriciteit en waterstof in een geïntegreerd energiesysteem is heel interessant.”

Grootschalige waterstofproductie

Er is nog een hele weg te gaan van de eerste waterstoffabriek van Shell op de Maasvlakte en de eerste 30 kilometer waterstofpijpleiding naar Pernis, naar de uitvoering van de visie van Van Wijk. Tijdens het congres Wind meets Gas onlangs in Groningen, kondigden de energiebedrijven Engie, Equinor, RWE, VoltH2 en HyStock aan een aansluiting te willen krijgen op het waterstofnetwerk. Gasunie start de voorbereidingen op.

Hoewel de investeringsbeslissing nog niet is genomen voor de aansluiting, wordt de aankondiging wel gezien als een belangrijk moment, omdat partijen zich publiekelijk committeren aan waterstof als middel om te verduurzamen. Voor Van Wijk mag het allemaal wel wat sneller, maar de aankondiging brengt de grootschalige waterstofproductie voor de Nederlandse industrie wel een stap dichterbij. Ook in Groningen zal op een dag de schop daadwerkelijk de grond in gaan.

Geïnteresseerd in het boek ‘Groene energie voor iedereen; hoe waterstof en elektriciteit onze toekomst dragen’ van Ad van Wijk. Bestellen kan hier.