Waterstof en het ‘struisvogel ei dilemma’

René Schutte, program manager hydrogen bij Gasunie, is verantwoordelijk voor het HyWay27 project dat de realisatie van de zogeheten ‘waterstofbackbone’ onderzoekt en de aanpassing van het gasnet daarvoor. Barthold Schroot, programmamanager advies & innovatie EBN, ging met hem in gesprek.

Buzzword waterstof

CO₂-vrije waterstof is met groen gas een noodzakelijke schakel in de verduurzaming van ons huidige op aardgas gebaseerde systeem. Om waterstof in alle sectoren te kunnen benutten zijn innovatie, kostenreductie en bovenal opschaling nodig. Randvoorwaarde voor de ontwikkeling van de waterstofketen is dat er een infrastructuur komt die vraag en aanbod verbindt. René Schutte, program manager hydrogen bij Gasunie, is verantwoordelijk voor het HyWay27 project dat de realisatie van de zogeheten ‘waterstofbackbone’ onderzoekt en de aanpassing van het gasnet daartoe. Barthold Schroot, programmamanager advies & innovatie EBN, ging met hem in gesprek. Barthold doet onder meer verkenningen naar de bijdragen die o.a. groen gas, waterstof en ondergrondse energieopslag (waaronder waterstofopslag) kunnen leveren aan het toekomstige energiesysteem.

Hoe verbinden jullie morgen met vandaag?

René: Verbinden van vandaag en morgen is elkaar opzoeken, in gesprek raken en kijken waar je samen stappen kunt zetten. Zo leidt mentale verbinding tot fysieke projecten.

Barthold: Met onder meer aardwarmte en CO₂-opslag slaat EBN al een brug van vandaag naar morgen. Ook vormen we ons een integraal beeld van ons toekomstige energiesysteem. In dat kader verkennen we de rol van waterstof.

Hoe groot wordt waterstofopslag in de toekomst?

Barthold: EBN heeft onder meer i.s.w.m. Gasunie onderzoeken gedaan naar waterstofopslag in de diepe ondergrond in lege gasvelden en in zoutcavernes (speciaal gemaakte holtes in een zoutlaag in de diepe ondergrond). Centrale vraag is hoe groot waterstofopslag wordt. Wat is hier jouw visie op?

René: In het toekomstige energiesysteem hebben we naast elektriciteit (elektronen) ook nog gassen (moleculen) nodig, onder meer om energie in grote volumes te kunnen opslaan, met name voor seizoensopslag. We weten echter nog niet precies hoe de situatie er in 2050 uitziet in Nederland, Europa en daarbuiten. Waar gaan we waterstof maken en waar gaan we de opslag realiseren? Het energiesysteem van de toekomst is geen één op één vervanging van wat we vandaag kennen. We gaan naar een nieuwe balans toe.

Met de studie HyWay27 kijken we onder welke voorwaarden we het aardgasnet kunnen inzetten voor transport van waterstof. Daarin is opslag een belangrijke component. Voor één gigawatt wind op zee hebben we één zoutcaverne opslag nodig om het systeem in balans te houden. Cavernes zijn op dit moment de enige direct beschikbare mogelijkheid. In 2050 zouden we tientallen nodig hebben. Centrale vraag is of Nederland de hubfunctie die het nu voor Europa voor aardgas vervult ook gaat vervullen voor waterstof. De positie van Nederland is economisch kansrijk. Willen we met een opslagfunctie inspelen op exportkansen? En: Wat zijn andere technologieën die grootschalige opslag mogelijk gaan maken?

Wat wordt het aandeel elektriciteit in het eindgebruik in 2050?

Barthold: Hoeveel waterstof in het systeem gaat komen is onder meer afhankelijk van het aandeel elektriciteit in het eindverbruik. Scenario’s laten zien dat er zeker 400 petajoule (dat is 20% van ons totale energieverbruik) aan waterstof als energiedrager en als grondstof nodig gaat zijn. Een scenario waarin Nederland een rol speelt in internationale handel komt op bijna 600 petajoule uit. Hoe kijk jij hiernaar?

René: Ik denk dat we naar 50% moleculen en 50% elektronen toegaan. Elektrificatie gaat de komende jaren toenemen. Zon en wind wordt over het algemeen eerst in elektronen omgezet. Groen gas is uiteraard ook onderdeel van de toekomstige energie- en grondstoffenmix. Voor die vijftig procent duurzame gassen hebben we nog een hele stap te zetten, onder meer in het geschikt maken van toepassingen voor gebruik van waterstof. Denk aan nieuwe chemische processen, verbrandingsprocessen maar ook aan CO₂-vrije elektriciteitsproductie met waterstof. Die verschillende gebieden zijn voor een deel afhankelijk van opslag. Vanuit een systeemperspectief gaat het om de vraag ‘welke energiedrager kunnen we op de meest efficiënte wijze op de plek krijgen waar we die nodig hebben?’

Wat is de rol van import?

Barthold: Aan de ene kant zijn er partijen die vinden dat Nederland in haar eigen energiebehoefte en dus ook waterstofbehoefte moet voorzien. Anderen redeneren dat het veel goedkoper zal zijn om waterstof elders te maken, inclusief transportkosten. Of dat werkelijk zo is en wanneer, is nog onzeker. Mij lijkt dat we ook in binnenlandse productie moeten investeren. Wat denk jij?

René: We hebben nu een energiesysteem met een internationale afhankelijkheid en een internationale markt die functioneert. Die internationale aansluiting op import en ook op export moeten we behouden voor een economisch rendabele energie- en grondstoffenmarkt.

Nederland heeft veel potentie voor het maken van waterstof met wind op zee, op kunstmatige eilanden en ook op land. Door haar ligging aan zee heeft Nederland een kansrijke positie voor het maken van waterstof voor eindgebruikers op verschillende industrielocaties en wellicht ook andere sectoren en andere landen. Duitsland, bijvoorbeeld, heeft minder locaties voor duurzame opwek en heeft volgens zijn waterstofstrategie import nodig. Nederland kan een hubfunctie vervullen in een internationaal import- en exportsysteem. Of dat een Europees of wereldwijd systeem wordt zal de tijd leren.

Hoe ver is de ontwikkeling van de waterstofinfrastructuur, de zogenaamde waterstofbackbone?

René: We hebben voor aardgas een groot systeem in Nederland, ook gericht op export en transit. Vanwege de afnemende productie van aardgas kunnen we daar leidingen uit vrij gaan maken voor transport van waterstof. In 2018 hebben we in Zeeland al een eerste stuk aardgasinfrastructuur omgebouwd. Op basis van de uitkomsten van de studie HyWay27 kan het kabinet een besluit nemen om de ontwikkeling van de infrastructuur verder mogelijk te maken. Dan kunnen we in 2030 een waterstofinfrastructuur op basis van het bestaande aardgasnet gereed hebben voor verbinding van de industriële clusters en voor export. Randvoorwaarde is dat de ontwikkeling van opslag gelijk opgaat.

Uiteindelijk bepaalt de ontwikkeling van vraag en aanbod door partijen die waterstof willen inbrengen in of onttrekken aan het waterstofnet wat er daadwerkelijk aan infrastructuur nodig is. In elk industriegebied, zeker in de kustgebieden, zijn op dit moment partijen bezig met projecten voor het maken en gebruiken van waterstof. Die projecten kunnen doorgaan als duidelijk is dat de infrastructuur er komt. Een principebesluit van het kabinet dat de infrastructuur wordt gerealiseerd is belangrijk om die keten in beweging te krijgen.

Wat is het belangrijkste dilemma?

René: Het grootste is het ‘kip ei dilemma’, of het ‘struisvogel ei dilemma’. Het is een groter probleem omdat het om een gehele waardeketen gaat. De waterstofmarkt moet voor nieuwe toepassingen concurreren met andere markten en is nog nu nog niet competitief. Ondersteuning in de vorm van subsidies en risicoverdeling is nodig. De drie prioriteiten zijn ‘opschaling, opschaling, opschaling’. Om de schaalgrootte te bereiken die we nodig hebben moeten we heel veel stappen zetten. Die kunnen we snel achter elkaar zetten, maar we moeten ze wel allemaal zetten. Dit is niet iets wat een partij alleen kan, de hele keten moet tegelijkertijd dezelfde stappen zetten. Alle partijen zijn nodig in een publiek-private samenwerking van overheid en bedrijfsleven, ieder in zijn eigen rol, om de transitie te realiseren.

Waar gaat de waterstof gemaakt worden? Offshore of onshore?

René: Eerst onshore omdat daar de technologieën verder ontwikkeld zijn. Offshore wordt gekeken naar mogelijkheden om op kunstmatige eilanden of een platform waterstof te maken. In de energietransitie is het niet ‘of’ het is ‘en’ en er zit een volgordelijkheid in. Voor de ontwikkeling van de waterstofketen moet er voldoende duurzame opwek voor waterstof aangewezen worden. Alle windparken die nu zijn gepland zijn bestemd om elektrisch in te voeden. Als we in Nederland waterstof op een duurzame manier willen maken, hebben we daarvoor dedicated wind- en zonparken nodig en dat zijn er meer dan er nu neergezet worden voor elektriciteit.

Hoe groot wordt waterstoftransport over grote afstanden?

René: Met bedrijven in Europa hebben we gekeken naar de inzet van bestaande aardgasinfrastructuur voor een Europese waterstofinfrastructuur waarmee vraag en aanbod, met name de industriegebieden, met elkaar verbonden worden. Het gaat om leidingverbindingen van Noord-Europa naar Zuid-Europa die in het volgende decennium gereed kunnen komen. Niet overal kan, zoals in Nederland, al op vrij korte termijn aardgasinfrastructuur beschikbaar gemaakt worden. Naast pijpleidingtransport zijn voor internationale verbindingen ook ketens over zee nodig. Welke vorm waar de voorkeur heeft weten we nog niet precies, onderzoek en ervaring zullen dit leren. Dat we alle ketens nodig hebben is evident.

Wat is het aandeel blauwe waterstof?

Barthold: We moeten in Nederland zelf waterstof maken om niet nu al alleen van import afhankelijk te zijn. Zelfs bij een hele ambitieuze uitrol van zon en wind duurt het nog een tijd voordat er voldoende duurzame elektriciteit wordt opgewekt om via elektrolyse voldoende groene waterstof te maken. Om snel emissies te reduceren moeten we mijns inziens ook inzetten op blauwe waterstof. Hoe zie jij dit?

René: We moeten volop inzetten op de ontwikkeling van groene waterstof om een volledig CO₂-vrij gas te verkrijgen. Waterstof is natuurlijk geen doel op zich. Het kan een sleutelrol vervullen in CO₂-reductie. Ook met blauwe waterstof gemaakt uit aardgas en stoom waarbij de CO₂ wordt afgevangen, kunnen we CO₂-uitstoot verminderen. Het verandert de visie op de backbone niet. Over de snelheid van ontwikkeling van groene en blauwe waterstof verschillen de meningen. De markt zal de efficiëntste methode kiezen.