Wat is de situatie?
Waterstof (de groene versie) biedt veel kansrijke toepassingen in diverse sectoren vanwege zijn veelzijdigheid als energiedrager en schone brandstof. Voorbeelden van mogelijke toepassingen waar veel over gesproken en geschreven wordt, zijn:

• Transport en dan met name zware voertuigen
  Waterstof wordt beschouwd als een veelbelovende brandstof voor vrachtwagens, bussen en schepen, omdat batterijen voor elektrische voertuigen vaak te zwaar en inefficiënt zijn voor langeafstandsvervoer.
• Seizoensopslag van energie
  Waterstof kan worden gebruikt om overtollige hernieuwbare energie (zoals zonne- en windenergie) op te slaan, vooral wanneer de productie hoger is dan de vraag. Dit is bijzonder nuttig voor seizoensgebonden energieopslag, waarbij energie uit de zomer kan worden gebruikt in de winter met de inzet van brandstofcellen.
• Balanceren van het elektriciteitsnet
  Waterstof kan een rol spelen bij het stabiliseren van elektriciteitsnetten door energieopslag te bieden wanneer de vraag fluctueert.
• Energie-intensieve industrie
  Waterstof kan een rol spelen in bijvoorbeeld de keramische industrie, de chemische industrie en de staalindustrie.
• Verwarming van gebouwen
  Waterstof kan worden gemengd met aardgas of volledig worden gebruikt om huizen en gebouwen te verwarmen zonder CO2-uitstoot.

Hoewel waterstof veelbelovend is, zijn er echter ook uitdagingen, zoals de hoge kosten van groene waterstofproductie (dus geproduceerd met behulp van elektriciteit afkomstig van hernieuwbare energiebronnen zoals zonne- of windenergie), infrastructuurvereisten en de noodzaak om op grote schaal opslag- en distributiemogelijkheden te ontwikkelen. De productie van groene waterstof staat eigenlijk nog in de kinderschoenen en er zijn verschillende uitdagingen die moeten worden overwonnen voordat er genoeg beschikbaar is voor grootschalige toepassingen in transport, industrie en energieopslag. De productie van groene waterstof vereist tevens grote hoeveelheden hernieuwbare energie. Tegelijkertijd is er al een grote vraag naar groene elektriciteit voor directe toepassingen zoals de elektrificatie van huizen, voertuigen en industrieën. Dit betekent dat er concurrentie is tussen verschillende sectoren om dezelfde beperkte hoeveelheid groene energie.

Dan rijst de vraag wat dan zinvolle toepassingen van groene waterstof zijn?

Welke toepassingen van waterstof zijn zinvol, en welke niet?
Hoewel er op dit moment niet genoeg groene waterstof beschikbaar is, wordt verwacht dat de productie de komende decennia zal toenemen. Volgens sommige scenario’s van het International Energy Agency (IEA) zou waterstof in 2050 verantwoordelijk kunnen zijn voor 10-12% van het wereldwijde energiegebruik, maar dat is dan nog steeds beperkt en vraagt om het maken van keuzes.

Wat in mijn optiek in ieder geval zeker géén zinvolle toepassing van waterstof is, is de inzet van waterstof voor de verwarming van gebouwen. Waterstof is daar een te hoogwaardige energiedrager voor. Voor de gebouwde omgeving ligt de oplossing hoofdzakelijk in het reduceren van de energievraag én elektrificatie van de warmteopwekking.

Wat vooralsnog eveneens ook géén zinvolle toepassing lijkt, is de inzet van waterstof in de transportsector. In de transportsector lijkt elektrificatie de toekomst te worden en wordt hard gewerkt aan een voldoende laadinfrastructuur met innovatieve Megawatt Charging systemen.

Een derde minder geschikte toepassing van waterstof is de inzet bij het balanceren van het elektriciteitsnet. Voor kortetermijnopslag en regelmatige cycli van opladen en ontladen zijn accu’s meer geschikt. Accu’s zijn ideaal voor kortetermijnbalancering en opslag over een dag of enkele dagen. Ze kunnen worden ingezet om pieken en dalen in de vraag en aanbod op te vangen en zijn dan weer minder geschikt voor langdurige energieopslag. Een voorbeeld van een dergelijke toepassing is het  energieopslagsysteem in de Johan Cruijff Arena. Dit systeem speelt een belangrijke rol bij het balanceren van vraag en aanbod van energie in de Johan Cruijff ArenA als ook het elektriciteitsnet; dit zowel in Amsterdam als op nationaal niveau. Voor meer informatie zie: https://www.johancruijffarena.nl/nieuws/net-positive/mega-batterij/

Wat zeker wél zinvol lijkt is de inzet van waterstof in de genoemde energie-intensieve industrieën. Gezien de grote benodigde vermogens in combinatie met het overvolle stroomnet lijkt dat vooralsnog één van de weinig oplossingen om ook in deze sector invulling te geven aan de energietransitie (en dus het stoppen met de inzet van fossiele energie).

Wat echt een voor de hand liggende oplossing van de inzet van waterstof is, is seizoensopslag van energie. Daarmee bedoelen we dan de opslag van overtollige hernieuwbare energie in de zomermaanden om deze te gebruiken in de wintermaanden. Voor seizoensopslag van energie is waterstof duidelijk geschikter dan accu’s, voornamelijk vanwege de schaalbaarheid, lange opslagduur zonder significante verliezen en lagere kosten bij grootschalige en langdurige opslag. Een mooi voorbeeld van een dergelijke smart energy hub heeft ons bureau onlangs gerealiseerd bij de nieuwbouw van het Rijnstate Ziekenhuis in Elst. Dit ‘Ziekenhuis van de toekomst’ zal hierdoor ongeveer 60 procent zelfvoorzienend zijn.

Voor meer informatie zie:
https://www.rijnstate.nl/media/2616671/infographic_duurzame_energie_elst.jpg

Een laatste zinvolle toepassing van waterstoftechnologie is het leveren van een bijdrage aan het oplossen van netcongestie. Door overtollige hernieuwbare energie op te slaan in een mix van accu- en waterstofopslag en deze later te gebruiken wanneer de vraag hoog is of het aanbod laag, kan de druk op het elektriciteitsnet aanzienlijk worden verminderd. Bovendien helpt waterstof dan bij het decentraliseren van energieopslag en -gebruik, dat leidt tot minder behoefte aan netuitbreidingen en lagere piekbelastingen. Hierdoor kan waterstof een cruciale rol spelen in het verbeteren van de flexibiliteit en veerkracht van het elektriciteitssysteem. Hierbij is het vinden van een optimale mix van batterij- en waterstofopslag cruciaal.

Conclusie
Gezien de beperkte beschikbaarheid van groene waterstof en het ontbreken van een waterstof-infrastructuur is waterstoftechnologie vooral geschikt voor de energietransitie bij energie-intensieve industrieën, seizoensopslag van hernieuwbare energie en het bijdragen aan het decentraal oplossen van netcongestie.