Wat is waterstof?

Hier op aarde bevinden zich grote aantallen waterstofatomen in water, planten, dieren en natuurlijk mensen. Maar terwijl het aanwezig is in bijna alle moleculen in levende wezens, is het als gas zeer schaars – minder dan een deel per miljoen volume.

Waterstof kan worden geproduceerd uit een verscheidenheid van bronnen, zoals aardgas, kernenergie, biogas en hernieuwbare energie zoals zonne-energie en windenergie. De uitdaging is om waterstof als gas op grote schaal in te zetten als brandstof voor onze huizen en bedrijven.

Waarom is waterstof belangrijk als toekomstige schone energiebron?

Een brandstof is een chemische stof die kan worden ‘verbrand’ om nuttige energie te leveren. Verbranding betekent normaal gesproken dat de chemische bindingen tussen de elementen in de brandstof worden verbroken en dat de elementen zich chemisch verbinden met zuurstof (vaak uit de lucht).

Al vele jaren gebruiken we aardgas om onze huizen en bedrijven te verwarmen, en voor elektriciteitscentrales om elektriciteit op te wekken; momenteel is 85% van de huizen en 40% van de elektriciteit in het VK afhankelijk van gas. Methaan is het hoofdbestanddeel van ‘aardgas’ uit olie- en gasvelden.

We zijn aardgas blijven gebruiken omdat het een gemakkelijk beschikbare bron is, het is kosteneffectief en het is een schoner alternatief voor steenkool – de vuilste fossiele brandstof waarop we in het verleden vertrouwden voor verwarming en om elektriciteit op te wekken.

Wanneer aardgas wordt verbrand, levert het warmte-energie. Maar een afvalproduct naast water is kooldioxide, dat wanneer het vrijkomt in de atmosfeer bijdraagt tot de klimaatverandering. Wanneer we waterstof verbranden, is het enige afvalproduct waterdamp.

Wat is het verschil tussen blauwe waterstof en groene waterstof?

Blauwe waterstof wordt geproduceerd uit niet-hernieuwbare energiebronnen, met behulp van een van de twee primaire methoden. Stoomreforming van methaan is de meest gebruikte methode om waterstof in bulk te produceren en neemt het grootste deel van de wereldproductie voor zijn rekening. Deze methode maakt gebruik van een reformer, die stoom bij hoge temperatuur en druk laat reageren met methaan en een nikkelkatalysator om waterstof en koolmonoxide te vormen.

Aternatieve autothermische reforming gebruikt zuurstof en kooldioxide of stoom om met methaan te reageren tot waterstof. Het nadeel van deze twee methoden is dat ze koolstof als bijproduct produceren, zodat koolstofopvang en -opslag (CCS) essentieel is om deze koolstof op te vangen en op te slaan.

Groene waterstof wordt geproduceerd door elektriciteit te gebruiken om een elektrolyser aan te drijven die de waterstof van watermoleculen splitst. Dit proces levert zuivere waterstof op, zonder schadelijke bijproducten. Een bijkomend voordeel is dat, omdat bij deze methode elektriciteit wordt gebruikt, het ook mogelijk is overtollige elektriciteit – die moeilijk kan worden opgeslagen (zoals overtollige windenergie) – om te leiden naar elektrolyse, waarmee waterstofgas wordt gemaakt dat kan worden opgeslagen voor toekomstige energiebehoeften.

Wordt waterstof al als brandstof gebruikt?

Ja. Er zijn al auto’s die rijden op waterstofbrandstofcellen. In Japan zijn er 96 openbare waterstoftankstations, waar u kunt tanken net als bij benzine of diesel en in hetzelfde tijdsbestek als bij een traditionele brandstofauto. Duitsland heeft 80 van deze waterstofstations en de Verenigde Staten is derde met 42 stations.

Waterstof is ook een opwindende lichtgewicht brandstofoptie voor weg-, lucht- en scheepstransport. De internationale koeriersdienst DHL heeft al een vloot van 100 “H2 panel vans”, die 500 km kunnen afleggen zonder bij te tanken.

Wat zijn de mogelijke remmen om het gebruik van waterstof als schone energie te versnellen?

Om waterstof een levensvatbaar alternatief voor methaan te laten zijn, moet het op schaal en op economische wijze worden geproduceerd en moet de huidige infrastructuur worden aangepast.

Het goede nieuws is dat waterstof door gaspijpleidingen kan worden vervoerd, waardoor de verstoring tot een minimum wordt beperkt en er minder dure infrastructuur nodig is om een nieuw waterstoftransmissienetwerk aan te leggen. Er zou ook geen cultuurverandering in ons huiselijk leven nodig zijn, aangezien mensen gewend zijn aardgas te gebruiken voor koken en verwarming, en waterstofequivalenten in opkomst zijn.

Wat doet National Grid om waterstof als alternatieve groene brandstof te bevorderen?

We hebben ons gecommitteerd aan het bereiken van netto nul in 2050, wat betekent dat we ons moeten gaan voorbereiden op het veranderen van ons gasgebruik in de komende jaren. Een van de manieren waarop we voorstellen dit te doen is door middel van waterstof.

Het huidige National Transmission System (NTS) transporteert aardgas door het hele Verenigd Koninkrijk, en mensen, bedrijven en industrie vertrouwen op ons netwerk.

Het NTS is een uniek en complex netwerk dat stalen pijpen gebruikt om aardgas onder hoge druk te vervoeren. We moeten volledig begrijpen welke gevolgen blootstelling aan waterstof onder hoge druk kan hebben voor de pijpen, voordat het netwerk kan worden omgebouwd. Uitgebreide tests en gedetailleerde proeven zijn nodig om vast te stellen welke aanpassingen we eventueel moeten maken om waterstof veilig te vervoeren.

Onder de vlag van HyNTS – Hydrogen in the NTS – hebben we al verschillende projecten uitgevoerd om te kijken naar de fysieke mogelijkheden van de NTS om waterstof te vervoeren. Bij deze projecten is niet alleen gekeken naar de impact die waterstof zou kunnen hebben op onze pijpleidingen, maar ook op alle bijbehorende apparatuur zoals compressoren en kleppen, en naar de manieren waarop een waterstofnetwerk in de toekomst wellicht anders zou moeten werken.