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 CO₂-neutrale 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 de geschiedenis van waterstof. Grofweg kunnen we stellen dat Nederland op dit moment ongeveer 14 miljard m³ per jaar aan grijze 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 CO₂-neutrale 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?
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.
Vraag - aanbod analyse waterstof
Bij de opstelling van het Klimaatakkoord in november 2018 is door de cross-sectorale werkgroep waterstof een inschatting gemaakt van de potentiële vraag en het potentiële aanbod van waterstof in 2030 in Nederland. Daarvoor zijn destijds vraagscenario’s gemaakt voor de verschillende sectoren met een laag, midden en hoog variant. Daarnaast zijn verschillende aanbodscenario’s geschetst.
Achtergrondnotitie elektriciteit- en industrie waterstof (publicatie in 2019)
Eind 2019 zijn deze scenario’s gefinetuned naar de laatste cijfers en inzichten. Een zeer belangrijke bevinding was dat de huidige productie van waterstof veel hoger is dan tot nu toe gedacht. Dit is vastgelegd in onderstaande update, waarin de in 2018 gebruikte aannames zijn getoetst aan de nieuwste inzichten voor vraag en aanbod van waterstof richting 2030.
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. CO₂-neutrale 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.
Achtergrondinformatie H₂ vraag en aanbod
Duurzame energiebronnen industrie
Project steel-to-chemicals
Waste-to-chemicals
Europese Alternative fuels directive
Op weg met waterstof
Waterstoftrein Alstom
CV-ketels op waterstof
Pilot Rozenburg
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 van blauwe waterstof afgevangen, getransporteerd en opgeslagen (en/of hergebruikt) moeten worden. Met bijbehorende additionele kosten. De producent hoeft dan geen kosten te maken voor het uitstoten van CO₂. Groene waterstof wordt momenteel geproduceerd tegen een prijs van rond de € 5 per kilogram.
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.
