Waterstof: hoe zetten we het in

In deze longread kunt u veel vinden over de functies van waterstof en hoe je waterstof kunt maken, transporteren en opslaan. Waterstof is als energiedrager geen doel op zich, maar een middel. Het is een middel om verregaande CO₂-reductie te realiseren en om de uitdagingen van de verduurzaming van de energiesector het hoofd te bieden. In dit onderdeel besteden we aandacht aan de vraag waarvoor waterstof kan worden ingezet. We gaan dieper in op de verschillende kwantitatieve analyses die er zijn over de toekomstige inzet van waterstof. En we vergelijken de verschillende vraagscenario’s met het potentiële aanbod van waterstof.


De huidige toepassingen van waterstof kunt u lezen in lezen in de geschiedenis van waterstof. Grofweg kunnen we stellen dat Nederland op dit moment ongeveer 10 miljard m³ per jaar aan waterstof gebruikt. Daarmee is ons land de op een na grootste gebruiker van waterstof in Europa. De industrie zet die waterstof vooral in voor de productie van kunstmest en methanol en in de raffinagesector.

De vraag naar waterstof

De vraag naar waterstof zal zich de komende decennia verder ontwikkelen. Het exacte verloop is natuurlijk niet te voorspellen; daarom werken verschillende onderzoekers met scenario’s. In die scenariostudies kijkt men bijvoorbeeld vooruit richting 2030 en 2050. In dit hoofdstuk laten we zien welk breed palet aan prognoses, voorspellingen en scenario’s er zijn voor de waterstofvraag in Nederland. Aan de hand van de bevindingen van de cross-sectorale klimaatakkoord werkgroep waterstof gaan we dieper in op de vraag binnen de verschillende marktsectoren en op het potentiële aanbod.

Vergelijking studies

De vele bestaande vraag/aanbodstudies van waterstof tonen een grote spreiding van de mogelijke vraag naar waterstof. Van vrijwel 0 tot 1.900 PJ in 2050. Die grote discrepanties laten zich verklaren door de verschillende uitgangspunten in de studies. Kijken de studies alleen naar de vraag naar het energetisch verbruik? Dat is nu bijna nihil. Of nemen ze ook het niet-energetisch gebruik mee? Dat resulteert meteen in een startwaarde van zo’n 110 PJ per jaar.

Total hydrogen use in the Netherlands (values for other countries or regions are GDP corrected)
Bron: ISPT HyChain study. Klik voor een vergroting.

Kijken we naar de onderliggende trend in de analyses, dan zien we gemiddeld een stijgende vraag naar waterstof. De grote variatie in de cijfers laat zien dat er nog veel onzekerheid bestaat over de toekomstige rol van waterstof. Als we inzoomen op de verdeling van de vraag over de marktsegmenten dan komt een duidelijker beeld naar voren: de grootste potentie ligt bij industrie, elektriciteitsopwekking en mobiliteit.

Hydrogen use per sector in 2050, categorized per type of study
Bron: ISPT HyChain. Klik voor een vergroting.

Vraaganalyse cross-sectorale werkgroep waterstof

Recent heeft de cross-sectorale werkgroep waterstof van het klimaatakkoord, op basis van bestaande studies en aangekondigde projecten, een eigen nationale analyse gemaakt van de te verwachten waterstofvraag in 2030. Voor ieder marktsegment zijn 3 vraagscenario’s vastgesteld: laag, midden en hoog. Waar mogelijk geven de scenario’s ook een doorkijk naar 2050. Schattingen van andere partijen zijn in de vorm van een stip opgenomen in de grafieken.

In vrijwel alle marktsegmenten kan waterstof een rol gaan spelen als energiedrager en/of als grondstof. Deze grafiek geeft de totale vraag in de drie scenario’s weer. In het midden-scenario verwacht de werkgroep voor waterstof tussen nu en 2030 een verdubbeling van de huidige vraag. In het hoge scenario is een verdrievoudiging mogelijk.

Totaaloverzicht drie vraagscenario’s
Bron: Waterstof in het klimaatakkoord; 16 januari 2019, cross-sectorale werkgroep waterstof. Klik voor een vergroting.

We gaan hieronder in op de verschillende ontwikkelingen per marktsegment.

Industrie: waterstof als grondstof

Momenteel gebruikt de industrie waterstof voornamelijk als industriële grondstof in de raffinagesector en bij de productie van kunstmest en bio-methanol. Dat is overwegend waterstof die is geproduceerd uit fossiele brandstoffen, met name uit aardgas.


De vraag naar waterstof in de industrie voor bestaande toepassingen zal naar verwachting niet afnemen, maar wel in toenemende mate CO₂-vrij zijn. Daarnaast is waarschijnlijk meer waterstof nodig voor nieuwe toepassingen in de industrie. Bijvoorbeeld bij de productie van nieuwe duurzame chemische producten, zoals biobrandstoffen en bioplastics. In die processen speelt waterstof samen met koolstof een belangrijke rol. In eerste instantie wordt waterstof gecombineerd met CO₂ en later mogelijk met CO om nieuwe producten te maken.

Hieronder geven wij enkele voorbeelden van het gebruik van waterstof voor nieuwe duurzame processen in de industrie:


  • Project steel-to-chemicals
  • Project waste-to-chemicals

Uit de scenario’s valt dus af te leiden dat er significante groei van de waterstofvraag vanuit de industrie mogelijk is. De vraag zou alleen kunnen dalen als er een verandering in het gebruikspatroon ontstaat en de vraag vanuit de raffinagesector afneemt.

Scenario’s vraag naar waterstof als grondstof.
Bron: Waterstof in het klimaatakkoord; 16 januari 2019, cross-sectorale werkgroep waterstof. Klik voor een vergroting.

Het midden-scenario voorziet een constante vraag naar waterstof als grondstof tot 2050. Dat komt door een afname van traditionele waterstof processen zoals raffinage, gecompenseerd door nieuwe toepassingen zoals steel-to-chemicals en waste-to-chemicals.


Het hoog-scenario gaat uit van een toename van 12% per 5 jaar, door meer vraag naar CO₂-vrije waterstof voor bestaande raffinageprocessen en ammoniak, gecombineerd met een sterk toenemende vraag naar waterstof voor nieuwe duurzame chemische processen zoals biomethanol, synthetische brandstoffen, Steel2Chem en Waste2Chem.

Industrie: waterstof voor verhitting

Op dit moment dient vooral aardgas als brandstof voor een grote verscheidenheid aan verhittingsprocessen in de industrie. Onderzoeksbureau DNV GL heeft in opdracht van Gasunie onderzocht welke processen over kunnen gaan op waterstof en welke processen makkelijk zijn te elektrificeren.


Naar verwachting is vervanging van aardgas door waterstof geschikt voor de niet of erg lastig te elektrificeren processen die zeer hoge temperaturen vereisen. Denk maar aan de productie van keramiek of glas, sommige droogprocessen en gieterijen. Deze inzichten zijn meegenomen in de vraaganalyse van dit marktsegment. Onderstaande tabel geeft de belangrijkste inzichten weer.

Samenvatting DNV GL-studie
Bron: DNV GL. Klik voor een vergroting

DNV GL heeft voor 9 deelsectoren de potentiële vraag naar waterstof geanalyseerd aan de hand van 3 scenario’s. Het laag scenario voorziet vooral elektrificatie, variërend per deelsector, en slechts voor het resterende deel een rol voor waterstof. In het hoog scenario neemt waterstof relatief veel de plaats in van aardgas. Het midden-scenario is een gemiddelde van die 2 scenario’s.

Scenario’s vraag naar waterstof voor industrieverhitting
Bron: DNV GL. Klik voor een vergroting.

Mobiliteit: waterstof als brandstof

Waterstof kun je ook inzetten als milieuvriendelijke energiedrager voor het aandrijven van voertuigen. In een brandstofcel wordt met waterstof elektrische energie opgewekt. De voordelen vergeleken met elektrisch rijden op accu’s: je kunt relatief veel energie opslaan in tanks. Je kunt, ook bij grotere hoeveelheden, snel tanken. En hoge kosten voor de versterking van de elektrische infrastructuur zijn niet nodig. Samen met batterijen biedt de combinatie brandstofcellen en waterstof in potentie de mogelijkheid al het wegverkeer te elektrificeren. De cross-sectorale werkgroep waterstof voorziet voor 2030 dat zo’n 300.000 personenauto’s rijden op waterstof. De Europese Alternative fuels directive stimuleert deze ontwikkeling met stevige doelen voor de EU-lidstaten.

Zware voertuigen en treinen

Waterstof is erg geschikt voor zware voertuigen, zoals: bussen, vrachtwagens en andere voertuigen voor zware klussen. Een accu zou voor dergelijke voertuigen al snel te zwaar worden en de voertuigen rijden vele uren achter elkaar; stilstaan om te laden kost vervoerders geld. Waterstofbussen voor het openbaar vervoer zijn nog iets minder ver ontwikkeld, maar staan wel sterk in de belangstelling. Deze toepassing heeft hoge prioriteit, want Nederland streeft ernaar om alle OV-bussen voor stad- en streekvervoer CO₂-vrij te hebben in 2030. Ook op het gebied van waterstoftreinen zien we beweging. Alstom startte vijf jaar geleden al met het deze ontwikkeling. Sinds kort loopt op het traject Groningen-Leeuwarden een proef met een waterstoftrein van Alstom. Het innovatieproject onderzoekt of de waterstoftrein op termijn hier de dieseltreinen kan vervangen.

Op basis van al deze gegevens heeft de cross-sectorale werkgroep de volgende 3 scenario’s opgesteld voor het aantal voertuigen op waterstof:


  • Midden-scenario: 375.000 voertuigen; 300.000 auto’s, 65.000 bestelbusjes, 7700 vrachtwagens en 1700 bussen in 2030.
  • Laag scenario: totaal 132.000 voertuigen, zelfde verdeling als het midden-scenario.
  • Hoog scenario: totaal 696.000 voertuigen, zelfde verdeling als het midden-scenario.

De vertaling naar de waterstofvraag van de mobiliteit hebben we weergegeven in de onderstaande twee grafieken. De eerste grafiek zich richt op 2030; de tweede grafiek geeft een doorkijk naar 2050.

Scenario’s vraag naar waterstof voor mobiliteit 2030
Bron: Waterstof in het klimaatakkoord; 16 januari 2019, cross-sectorale werkgroep waterstof.
Klik voor een vergroting.

Scenario’s vraag naar waterstof voor mobiliteit 2050
Bron: Waterstof in het klimaatakkoord; 16 januari 2019, cross-sectorale werkgroep waterstof.
Klik voor een vergroting.

Brandstoffen voor internationale zeevaart en luchtvaart

De cross-sectorale werkgroep heeft het onderdeel scheep- en luchtvaart buiten beschouwing gelaten, omdat deze sectoren niet binnen de huidige Nederlandse doelstelling voor CO₂-reductie vallen. Deze sector consumeert zeer grote hoeveelheden energie. Daarom besteden we in dit tekstvak kort aandacht aan deze sectoren.


In totaal wordt momenteel in Nederland zo’n 500 PJ aan brandstof gebruikt voor de internationale zeevaart. Voor luchtvaartbrandstoffen in Nederland betreft dit zo’n 160 PJ. Volgens de eerdergenoemde HyChain-studie van ISPT kan er, om deze fossiele brandstoffen te vervangen, vanuit de internationale zeevaart en luchtvaart een vraag naar waterstof in Nederland ontstaan van maximaal 700 PJ in 2050. Dit is twee keer zoveel als de totale vraag in het hoog scenario van de cross-sectorale werkgroep. Als deze vraag inderdaad komt, zal dat een forse impact hebben.


In 2022 moet in Delfzijl de eerste grootschalige productiefaciliteit van duurzame brandstof voor de luchtvaartsector gereed zijn. Groene waterstof wordt hier gemengd met afval- en reststromen zoals gebruikte frituurolie. Daarmee wordt 100.000 ton duurzame vliegtuigbrandstof en 15.000 ton bio-lpg per jaar geproduceerd.

Gebouwde omgeving: waterstof als brandstof

Goede isolatie is de snelste en meest efficiënte manier om de gebouwde omgeving te verduurzamen. Bestaande woningen en andere gebouwen kunnen we na-isoleren en nieuwe panden kunnen we meteen energiezuinig bouwen. De resterende warmtevraag kunnen we klimaatneutraal invullen. Door verwarming van nieuwe, energiezuinige woningen en gebouwen met elektrische warmtepompen bijvoorbeeld. Ook de aanleg of uitbreiding van warmtenetten in nieuwbouw is relatief eenvoudig.

Voor de bestaande bouw (waarvan 80% er nog zal zijn in 2050) zijn deze opties minder eenvoudig te realiseren. Hier ligt een enorme opgave: zowel in het aantal woningen en in de omvang van isolatiemaatregelen, als in de aanleg van nieuwe warmte-infrastructuur of aanpassing van de bestaande elektriciteitsinfrastructuur. Waterstof kan een bijdrage leveren aan de productie van warmte voor woningen, gebouwen en bedrijfspanden. Als brandstof in verwarmingsketels, maar ook als brandstof in centrales voor warmtenetten, bijvoorbeeld op wijkniveau.

Een eenvoudige rekensom laat zien dat de warmtevoorziening van een zeer goed geïsoleerde woning met een grondgebonden warmtepomp over de keten heen efficiënter is dan een ketel op waterstof in datzelfde huis. Waar dat efficiënt is, kan de bewoner beter voor die eerste oplossing kiezen. Maar de meeste woningen zijn niet optimaal geïsoleerd. En de meeste kunnen ook niet worden uitgerust met een warmtepomp die zijn energie onttrekt aan grondwater. Het antwoord op de vraag of een elektrische of een waterstoftoepassing efficiënter is, hangt dus sterk af van de specifieke situatie van de woning.

Maar waterstof toepassen in de gebouwde omgeving is lastiger dan in een aantal andere sectoren. Dat komt door de opbouw van de huidige infrastructuur; je kunt niet zomaar het ene huis in de straat omzetten naar waterstof en het andere huis nog verwarmen met aardgas. Op dit moment lopen een aantal pilots met het toepassen van waterstof in de gebouwde omgeving, bijvoorbeeld die in Hoogeveen en Rozenburg. En enkele staan nog op stapel. Na 2030, en zeker richting 2050, kan waterstof veel woningen verwarmen.

Dit alles in overweging nemende heeft de cross-sectorale werkgroep de volgende scenariocomponenten gedistilleerd. De hieruit volgende vraag staat weergegeven in de grafiek.

  • In 2050 gebruikt 10% (laag scenario) tot 30% (hoog scenario) van het woningbestand waterstof.
  • Het woningbestand groeit naar 8 miljoen.
  • Het startpunt in 2020 is 45-135 huizen (laag/hoog).
  • Per 5 jaar een verdrievoudiging (laag) tot vertienvoudiging (hoog) van het aantal woningen dat omschakelt naar waterstof.
  • Waterstofverbruik equivalent aan 1500 m³ aardgas per jaar.
  • In 2030 2.800 /11.000 (laag/hoog) huizen op waterstof, die minder dan 1 PJ gebruiken. In 2035 17.000/65.000 huizen (laag/hoog), die 1 tot 3 PJ gebruiken.
  • In 2050 zijn er 0,75 tot 2,3 miljoen huizen op waterstof, die 40 tot 120 PJ gebruiken.

Scenario’s vraag naar waterstof in de gebouwde omgeving.
Bron: Waterstof in het klimaatakkoord; 16 januari 2019, Cross-sectorale werkgroep waterstof.
Klik voor een vergroting.

Elektriciteitssector: waterstof als brandstof voor het maken van elektriciteit

De verschillende toekomstscenario’s kijken ook naar waterstof voor de opwekking van CO₂-neutrale elektriciteit. Bestaande gascentrales kunnen daartoe worden omgebouwd naar waterstofcentrales: we noemen dat gas-to-power. Het eerste gas-to-power project, bij de Magnumcentrale in de Eemshaven, is voorzien voor 2025.


De scenario’s voor de elektriciteitssector gaan uit van de ombouw van gascentrales naar waterstofcentrales om het CO₂-plafond voor de elektriciteitssector te halen. En tegelijkertijd om aan de vraag naar elektriciteit te voldoen door CO₂-vrij regelbaar vermogen. In het laag scenario is er geen sprake van ombouw van gascentrales, bijvoorbeeld omdat waterstof onvoldoende beschikbaar komt of vanwege overheidsbeleid. In het midden-scenario volgt per ombouw van een 450 MW-centrale een waterstofvraag van 13 PJ per jaar (uitgaande van 4.000 draaiuren). Dit scenario voorziet dat in 2025 1 unit is omgebouwd, en in 2030 3 units (12 TWh). Een groter aantal waterstofcentrales komt er in het hoog scenario, zoals Lelystad, Rotterdam, Eemshaven (25 TWh; 90 PJ; 7 x 450 MW-eenheden). In dit scenario komen er geen biomassacentrales. In de grafiek staan de uitkomsten van deze scenario’s weergegeven.

Scenario’s vraag naar waterstof van de elektriciteitssector
Bron: Waterstof in het klimaatakkoord; 16 januari 2019, Cross-sectorale werkgroep waterstof.
Klik voor een vergroting

Vraag-aanbodanalyse

Door de vraagscenario’s uit de vorige paragraaf te combineren met de doelen uit het klimaatakkoord over de productie van waterstof (zoals de 3-4 GW elektrolyse) kunnen we vraag en aanbod met elkaar vergelijken.

In de onderstaande grafieken vergelijken we de vraagscenario’s laag, midden en hoog met drie verschillende aanbodscenario’s van de cross-sectorale werkgroep.

Aanbodscenario Waterstof Coalitie

In dit scenario heeft de cross-sectorale werkgroep aangenomen dat een programmatische aanpak voor groene waterstofproductie volgens de voorstellen van de Waterstof Coalitie, succesvol is. Dit betekent dat wordt toegewerkt naar 4 GW aan elektrolysecapaciteit in 2030.

De combinatie van dit aanbodscenario en de verschillende vraagscenario’s maakt duidelijk dat er waarschijnlijk te weinig aanbod van waterstof is in 2030 om aan de vraag in het midden-scenario te kunnen voldoen.

Aanbodscenario Waterstof Coalitie
Bron: Waterstof in het klimaatakkoord; 16 januari 2019, cross-sectorale werkgroep waterstof
Klik voor een vergroting.

Aanbodscenario Waterstof Coalitie + CO₂-afvang en -opslag (CCS)

Ook dit scenario van de cross-sectorale werkgroep gaat uit van een succesvolle programmatische aanpak om het doel van 4 GW elektrolyse te realiseren, maar hier aangevuld met 40 PJ blauwe waterstof. Deze blauwe waterstof kan bestaan uit nieuwe productie (bijv. aardgas met ATR en CCS) die grijze waterstof vervangt. Ook het afvangen van de CO₂ bij bestaande installaties is mogelijk óf een combinatie.


De 40 PJ blauwe waterstof vertaalt zich in een CO₂-productie van 2,9 Mton per jaar (uitgaande van een conversierendement van 70% en CO₂-afvangrendement van 90%).


De combinatie van dit aanbodscenario en de verschillende vraagscenario’s maakt duidelijk er waarschijnlijk nog steeds te weinig aanbod van waterstof is in 2030 om aan de vraag in het midden-scenario te kunnen voldoen.

Aanbodscenario Waterstof Coalitie + CO₂-afvang en -opslag (CCS)
Bron: Waterstof in het klimaatakkoord; 16 januari 2019, cross-sectorale werkgroep waterstof. Klik voor een vergroting.

Scenario Waterstof Coalitie + CCS + gas-to-power + import

Dit is het meest uitgebreide aanbodscenario, met twee extra bronnen van aanbod. Het scenario voorziet in de productie van 100 PJ blauwe waterstof in Noord-Nederland. Dit vertaalt zich in een CO₂-productie van 7,3 Mton per jaar. Daarnaast wordt jaarlijks met 73 schepen waterstof geïmporteerd (uitgaande van 1,4 PJ vloeibaar waterstof per schip, zoals Kawasaki nu biedt). Dit kan bijvoorbeeld door waterstofproductie met grootschalig opgewekte zonne-energie in woestijngebieden.

De combinatie van dit aanbodscenario en de verschillende vraagscenario’s maakt duidelijk dat import van waterstof nodig is om aan een hoge vraag naar CO₂-vrije waterstof te kunnen voldoen.

Aanbodscenario Waterstof Coalitie + CCS + gas-to-power + import
Bron: Waterstof in het klimaatakkoord; 16 januari 2019, cross-sectorale werkgroep waterstof.
Klik voor een vergroting.

Wat kost waterstof?

Waterstof kan meestal niet een-op-een een andere energiedrager vervangen. Voordat we waterstof kunnen inzetten, zullen we allerlei stappen in de keten moeten aanpassen. Bij de toekomstige kostenontwikkeling van waterstof spelen deze verschillende kostenelementen van bron tot eindgebruik een rol. Hieronder richten we ons op de kostprijs van waterstof.


Verschillende factoren spelen mee bij het bepalen van de kostprijs van waterstof. Denk maar aan de kosten voor de te gebruiken energiebron, zoals aardgas en elektriciteit uit zonne- en windenergie. Verder natuurlijk de investering in de technische installatie en de operationele kosten daarvan.


De Nederlandse industrie produceert momenteel waterstof uit aardgas -overwegend SMR zonder CO₂-afvang - voor een prijs van rond de € 1,5 per kilogram. De verwachting is dat de prijs van deze grijze waterstof omhooggaat als de bijbehorende CO2-uitstoot zwaarder wordt belast, bijvoorbeeld via het ETS-systeem.

Omdat we CO₂-uitstoot bij de conversie van aardgas naar waterstof willen vermijden, zal de CO₂ afgevangen, getransporteerd en opgeslagen (en/of hergebruikt) moeten worden. Met de additionele kosten voor gedecarboniseerd waterstof die daarbij horen. De producent hoeft dan geen kosten te maken voor het uitstoten van CO₂.


Hernieuwbaar waterstof wordt momenteel geproduceerd tegen een prijs van rond de € 5 per kilogram. De productieprijs van hernieuwbaar waterstof wordt grofweg voor 2/3 bepaald door de prijs van elektriciteit en voor 1/3 door de kosten van de elektrolyser. Verwacht wordt dat de prijs van elektriciteit (gemiddeld gezien) zal dalen. Daarmee nemen de kosten voor elektrolyse af. De verwachte prijs van hernieuwbaar waterstof ligt rond 2030 op € 2 per kilogram en zal naar verwachting nog verder dalen.

Als we de analyse van verschillende onderzoeks- en adviesbureaus op een rijtje zetten, komen we uit op een prijsontwikkeling zoals weergegeven in onderstaande grafiek.

Prijsontwikkeling waterstof
Bron: Gasunie pitch voor de Elektriciteitstafel, gebaseerd op ECN 2017.