Waarom hebben we het over “groene” waterstof?
Waterstof: een niet zo nieuw gas
Waterstof is het eerste chemische element in het universum. Dit onzichtbare, reukloze en lichte gas wordt al heel lang gebruikt in verschillende industriële sectoren. In Frankrijk en elders wordt het gebruikt in de chemische, raffinage-, meststoffen- en ruimtevaartindustrie. Het grote publiek is echter nog niet erg bekend met waterstof.
Tot nu toe werd waterstof voornamelijk geproduceerd uit fossiele bronnen (olie, kolen, aardgas). Deze processen zijn efficiënt, maar stoten veel koolstof uit, wat indruist tegen de logica van de energietransitie. Dit is waar groene waterstof om de hoek komt kijken, verkregen uit water en hernieuwbare energiebronnen, een echte revolutie op dit gebied.
De verschillende “kleuren” waterstof
We hebben het vaak over de “kleuren” vanwaterstof om onderscheid te maken tussen productieprocessen.
- Grijze waterstof: wordt geproduceerd uit de stoomreforming van aardgas en is goed voor 95% van de wereldwijde productie. Maar elke kilo genereert ongeveer 10 kilo CO₂.
- Blauwe waterstof: identiek aan grijs, maar de koolstof wordt gedeeltelijk opgevangen en opgeslagen.
- Turquoise waterstof: verkregen door pyrolyse van methaan.
- Groene waterstof: het meest veelbelovend, omdat het gebaseerd is op de elektrolyse van water met behulp van hernieuwbare elektriciteit (zon, wind, waterkracht, biomassa). Dit proces stoot geen koolstof uit en biedt een duurzame oplossing om onze sectoren koolstofvrij te maken.
Deze classificatie illustreert duidelijk wat er op het spel staat: alleen groene waterstof voldoet volledig aan de doelstellingen van duurzame ontwikkeling en het verminderen van emissies.
Een antwoord op de uitdagingen van klimaatverandering
In het licht van de opwarming van de aarde en de toenemende uitstoot van broeikasgassen wordt groene waterstof gezien als een belangrijke oplossing. Het produceert hernieuwbare energie die kan worden opgeslagen en getransporteerd en kan worden gebruikt in een groot aantal sectoren: mobiliteit, verwarming, industrie of het elektriciteitsnet.
In Frankrijk zijn er steeds meer projecten om deze toepassing te ondersteunen, in lijn met het Europese beleid voor energietransitie. Het doel is duidelijk: dit gas gebruiken om fossiele brandstoffen geleidelijk te vervangen, het energiebeheer te verbeteren en onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verminderen.
Hoe wordt groene waterstof geproduceerd uit water?
Elektrolyse: een sleuteltechnologie
Waterelektrolyse is het proces dat het mogelijk maakt om groene waterstof te produceren. Het principe is eenvoudig te begrijpen: er wordt een elektrische stroom door water geleid om de twee componenten te scheiden: waterstof en zuurstof.
- De geproduceerde waterstof kan worden opgeslagen in tanks en worden gebruikt als brandstof.
- Zuurstof, een natuurlijk bijproduct van het proces, kan veilig in de atmosfeer worden vrijgelaten.
Er zijn verschillende soorten elektrolysers: alkaline, protonuitwisselingsmembraan of hoge temperatuur. Elk van deze technologieën heeft zijn eigen voordelen op het gebied van energie-efficiëntie, kosten en levensduur.
De cruciale rol van hernieuwbare energiebronnen
Groene waterstofproductie is gebaseerd op hernieuwbare elektriciteit. Zonder hernieuwbare energiebronnen (wind, zon, waterkracht, biomassa, koolstofarme kernenergie) verliest elektrolyse elk belang.
Door bijvoorbeeld fotovoltaïsche panelen rechtstreeks op een elektrolyser aan te sluiten, kan waterstof uit de zon worden geproduceerd. Op dezelfde manier kan waterkracht of geothermische energie worden gebruikt om het systeem van energie te voorzien.
Op deze manier wordt groene waterstof een flexibele energieoplossing, die in staat is om overtollige hernieuwbare elektriciteit op te slaan tijdens perioden van hoge productie, en vervolgens vrij te maken met brandstofcellen of verbranding.
Huidige limieten
Ondanks de voordelen heeft groene waterstof te maken met een aantal uitdagingen:
- Hoge kosten van elektrolyse en aanleg van infrastructuur.
- Energie-efficiëntie nog steeds beperkt in vergelijking met fossiele brandstoffen.
- Behoefte aan de nieuwste materialen en technologieën om de productie te verbeteren.
In Frankrijk, net als in andere landen, financiert de overheid proefprojecten om de kosten te drukken en industrialisatie aan te moedigen. Het idee is dat de massaproductie van groene waterstof binnen een paar jaar concurrerend zal zijn met fossiele brandstoffen.
Welke toepassingen voor groene waterstof in de toekomst?
In transport
Een van de belangrijkste toepassingen van groene waterstof is mobiliteit. Dankzij de brandstofcel kan dit gas voertuigen aandrijven (auto’s, bussen, treinen, vrachtwagens).
In tegenstelling tot een elektrische batterij zet een brandstofcel waterstof onmiddellijk om in elektriciteit, zonder directe verbranding, en de uitlaat stoot alleen water uit.
Er lopen al projecten in Frankrijk, met name om regionale treinen en stadsbussen uit te rusten, met de steun van de regering. Deze sector zou een belangrijke oplossing kunnen zijn om het openbaar vervoer koolstofvrij te maken en de milieu-impact van steden te verminderen.
In industrie en gebouwen
Groene waterstof kan ook fossiele brandstoffen in de industrie vervangen. In de staalindustrie kan het bijvoorbeeld kolen vervangen om emissies te verminderen. In de verwarmingssector kan het aardgas aanvullen of vervangen.
In gebouwen kan waterstof geproduceerd door elektrolyse worden gebruikt voor woningverwarming, in aanvulling op warmtepompen of hybride thermische systemen. Deze oplossingen bevinden zich nog in een experimenteel stadium, maar ze bieden een reëel potentieel om het energieverbruik in woningen te verminderen.
Naar een wereldwijde energierevolutie?
Op lange termijn zou groene waterstof een centrale energiedrager kunnen worden op dezelfde manier als elektriciteit. Het biedt een unieke manier om energie op te slaan en te herverdelen naargelang de sectorale behoeften.
Veel landen investeren massaal in deze technologie, waaronder Japan, Duitsland, Zuid-Korea en Australië. In Frankrijk worden een aantal belangrijke projecten uitgevoerd door bedrijven, lokale overheden en verenigingen, met de steun van de regering en de Europese Unie.
De toepassing van groene waterstof maakt deel uit van een bredere visie op energietransitie, gericht op het koolstofvrij maken van onze systemen en het verminderen van onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen.
Water, de energiebron van de toekomst?
Groene waterstof, geproduceerd uit water en hernieuwbare energiebronnen, is nog geen wonderoplossing. Maar het is wel een geloofwaardig antwoord op de uitdagingen van de energietransitie en de klimaatverandering.
Dankzij de vooruitgang in de technologie, de dalende kosten en de steun voor proefprojecten, zou het een belangrijke rol kunnen spelen bij het verminderen van emissies, het beheren van hulpbronnen en het vormgeven van de toekomst van de wereldwijde energieproductie.
Van brandstofcellen tot grote industriële netwerken, waterstof wordt een belangrijke speler. Met andere woorden, deze schone energie uit water zou ons dagelijks leven wel eens kunnen veranderen in de komende jaren.
