Warme woning en energieopslag dankzij waterstof
Groen waterstof gaat een veelbelovende toekomst tegemoet. Ruwweg zijn er vier sectoren waar waterstof meer en meer een rol van betekenis gaat spelen. Welke toepassingen heeft het gas in deze terreinen? Welke pilots lopen er en wat zijn de ambities? Vandaag de laatste twee sectoren: de gebouwde omgeving en de energiesector.
In de gebouwde omgeving
Huizen verwarmen zonder aardgas: hoe doe je dat? De vraag stellen is eenvoudiger dan deze beantwoorden. De transitie naar een aardgasvrije gebouwde omgeving brengt grote uitdagingen met zich mee.
Elektrisch verwarmen met behulp van warmtepompen is een goed alternatief, maar niet voor iedereen. Want dat zou prijzige uitbreiding vragen van het elektriciteitsnetwerk. Gebruikmaken van warmte uit oppervlaktewater, de aarde of reststromen uit de industrie is een andere optie.
Hoewel deskundigen het er niet over eens zijn, lijkt de kans groot dat ten minste een deel van de huizen in de toekomst waterstof gaat gebruiken. De leidingen om het gas te vervoeren liggen er immers al, alleen de moleculen die erdoorheen gaan zullen moeten veranderen.
Op meerdere plaatsen in Nederland zijn proeven gaande met waterstof. Zo startte in 2018 het project de WaterstofStraat in The Green Village, een proeftuin voor innovaties op de campus van de TU Delft. Over ongeveer een halfjaar moet er waterstof naar de woningen in de straat stromen.
Serge Santoo, woordvoerder van The Green Village, legt uit dat er in de tussentijd een hoop is gebeurd. „Technisch is het niet zo moeilijk om een huis met waterstof te verwarmen. Op de achtergrond is er echter veel regelwerk nodig.”
WaterstofStraat
Zo ontwikkelden de initiatiefnemers van de WaterstofStraat –Alliander, Enexis en Stedin– samen met omgevingsdiensten en Staatstoezicht op de Mijnen een protocol. Santoo: „Er is namelijk nog geen wet- en regelgeving rond waterstof. Sinds juli staan er kaders op papier zodat verwarmen op waterstof kan voldoen aan veiligheids- en milieueisen.”
Het project moet juist zulke hobbels wegnemen, zegt Santoo. Dan kan waterstof in de toekomst snel op grotere schaal worden toegepast. „We willen ook laten zien dat verwarmen met waterstof gewoon kan. Dat bijvoorbeeld de cv-ketel niet zomaar ontploft. In een van de proefwoningen woont een student die gaat aantonen dat het comfortabel, prettig en veilig wonen is met waterstof.”
Cadeau
In Rozenburg, een wijk van Rotterdam, is ook een proefproject aan de gang. Onder de rook van de industrie van Europoort en wat weggestopt achter een sportveldje wordt waterstof gemaakt. Projectleider Albert van der Molen van netbeheerder Stedin laat de elektrolyser zien, die niet veel groter is dan een wasmachine. „Het is geen grote installatie, er wordt hier 4 kuub waterstof per uur gemaakt. Daar kunnen we een cv-ketel van 20 kW mee laten draaien.”
Op 25 juni stroomde er voor het eerst waterstof naar het appartementencomplex naast de installatie. Daarmee waren deze woningen de eerste in Nederland die met pure waterstof werden verwarmd. Van der Molen: „De bewoners krijgen het waterstof cadeau. De gewone cv-ketel hoeft dankzij het gratis gas minder werk te doen, en dat bespaart de bewoners weer iets op de energierekening.”
In het bewuste appartementencomplex hangen drie testketels. Drie fabrikanten maakten een prototype cv-ketel voor waterstof. Tijdens de pilot, die loopt tot uiterlijk 2023, zullen de waterstofketels uitgebreid worden getest.
Het project in Rozenburg staat niet op zichzelf. Al sinds 2013 wordt er op de locatie waterstof gemaakt. De eerste tests spitsten zich toe op het maken van synthetisch aardgas uit waterstof en CO2. Daarvoor liep er al een project op Ameland, waarbij groen waterstof werd ingemengd in de aardgasleidingen. Daaruit bleek dat tot 20 procent waterstof bijmengen geen enkel probleem vormt.
De pilot in Rozenburg vormt een opmaat naar een groter project op Goeree-Overflakkee. „Als er voldoende draagvlak is onder inwoners worden in 2025 in Stad aan ’t Haringvliet 550 bestaande woningen verwarmd met waterstof. Een forse ambitie. Daar gaat het serieus worden en kunnen we niet meer makkelijk terug.”
Netbeheerder Stedin zet fors in op waterstof. Dit komt volgens Van der Molen niet per se voort uit lijfsbehoud. Volgens hem gaat waterstof in de toekomst werkelijk een belangrijke rol spelen. „Het is waar dat we deels zullen overgaan op elektriciteit, maar nooit helemaal. Dat is logisch als je in gedachten houdt dat het huidige piekvermogen van het elektriciteitsnet 20 GW is en dat van het gasnet 200 GW. Wil je compleet overstappen? Dat kan, in theorie, maar dan moet je een hele hoop kabels gaan leggen.”
Tegelijk beseft Van der Molen dat waterstof niet het nieuwe aardgas is. „Er zijn plekken waar betere opties zijn: bijvoorbeeld all-electric met warmtepompen, of een collectief warmtenet met restwarmte uit de industrie. Maar er zijn ook plekken waar het verstandig lijkt om waterstof niet direct overboord te gooien. Denk aan panden die lastig goed te isoleren zijn, bijvoorbeeld in oude stadscentra.”
Behalve in Delft en Rozenburg startte in Hoogeveen vorige maand een ”living lab” rond waterstof. De nieuwe woonwijk Nijstad-Oost moet worden uitgerust met 100 procent waterstofgestookte cv-ketels.
Zelfvoorzienend
Particuliere initiatieven zijn er ook. Veelbelovend is het Innovathuis van het bedrijf Hylife Innovations. Het huis is de eerste, zelfvoorzienende waterstofwoning en staat in Stad aan ’t Haringvliet. In de zomer wordt er met groene stroom waterstof gemaakt. Het waterstof wordt opgeslagen in een ondergrondse opslagtank van 1200 liter in de tuin. Met het gas kan in de winter het huis worden verwarmd.
Alles bij elkaar omvat het systeem de grootte van een Amerikaanse koelkast: de elektrolyser die groene stroom en water omzet in waterstof, de brandstofcel die waterstof weer omzet in elektriciteit, en een katalytische boiler die met elektriciteit voor de verwarming en warm tapwater zorgt.
In de energiesector
Netbeheerders luidden begin dit jaar de noodklok. Het stroomnet raakt op steeds meer plekken overbelast, klonk het signaal. Reden? Het massaal aansluiten van zonneparken. Hoewel de opwekking van duurzame energie positief is, trekt dit –op momenten dat de zon uitbundig schijnt– een wissel op het net. „Nederland kent een van de betrouwbaarste elektriciteitsnetten ter wereld, maar ons systeem is niet ingericht op het ongecoördineerd oppoppen van zonneparken overal in ons land”, zegt Allianderwoordvoerder Peter Hofland.
Volgens hem kan een netbeheerder ervoor kiezen om het elektriciteitsnet flink te verzwaren. Dat kost echter veel geld. Tegenwoordig is er een tweede oplossing: lokaal waterstof maken. Juist in juli werd bekend dat Alliander daar twee pilots voor start. Bij een verdeelstation in het Noord-Hollandse Oterleek en bij een zonnepark in het Friese Oosterwolde zal waterstof worden gemaakt. Hofland: „Het gaat om twee plekken waar het stroomnet volloopt. Zo proberen we het net op die plaatsen te ontlasten.” Het teveel aan elektriciteit wordt gebruikt om een elektrolyser aan te drijven die water opsplitst in waterstof en zuurstof. De energie wordt als het ware in de vorm van waterstof opgeslagen en kan op een later moment weer worden gebruikt. Waterstof heeft in de elektriciteitssector de rol als buffer, als energieopslag.
Hofland benadrukt dat het om pilots gaat. „Er is dus niet sprake van een renderend businessmodel. Maar dat mag bij pilots. Daar investeren we in. Als netwerkbedrijf geloven we in een toekomstige rol voor waterstof. We willen die rol bijtijds verkennen en er ervaring mee opdoen.”
Windeiland
Waar Alliander waterstof op kleine schaal gaat produceren, liggen er ook plannen voor de productie van het gas op grotere schaal. Bijvoorbeeld op een eiland in de Noordzee, een zogeheten North Sea Wind Power Hub (NSWPH).
Michiel Müller van netwerkbeheerder TenneT is programmadirecteur van NSWPH. Hij legt uit dat de plannen aansluiten bij de geplande, grootschalige opwekking van groene stroom met windturbines op de Noordzee. „Nu staat er 12 GW aan windparken op zee, vooral dicht bij de kust. Maar in de toekomst wordt dit waarschijnlijk wel 150 GW. Dat is een vertienvoudiging. Opwekking zal ver op zee gebeuren.”
Het plan is dat deze windparken geconcentreerd bij elkaar liggen rond zogeheten power hubs – oftewel energieknooppunten. Zo’n power hub kan op een eiland komen of op grote stalen pijlers in zee.
Om al de opgewekte groene stroom naar het vasteland te krijgen kunnen energiebedrijven twee dingen doen: dikke elektriciteitskabels aanleggen of de stroom opslaan in de vorm van waterstof. Het waterstof kan dan verscheept worden of door (bestaande) gasleidingen stromen. Waterstof is in dat geval niet alleen een buffer, maar ook de drager, het transportmiddel om grote hoeveelheden energie over langere afstand te verplaatsen.
Een bijkomende reden om de knooppunten aan te leggen is de stabiliteit van de stroomnetten van de omliggende landen. Eventuele overschotten van stroom kunnen via de power hubs makkelijker worden uitgewisseld.
Of en hoe de power hubs worden gerealiseerd is nog onzeker, zegt Müller. „Belangrijkste hobbel is de internationale samenwerking. De NSWPH is een consortium waarvan ook een Deense netbeheerder deel uitmaakt. Als landen rond de Noordzee moeten we gezamenlijk gaan optrekken, hiervoor is een langetermijnvisie van beleidsmakers nodig. Realisatie zal tot 2030 zeker op zich laten wachten.”
Zoutberg
Om waterstof als buffer in te kunnen zetten, moet het gas op grote schaal worden opgeslagen. Dat gaat ook gebeuren, weet Peter-John Stehouwer, technisch manager bij EnergyStock en HyStock. „We realiseerden al een 1 MW-elektrolyser voor groen waterstof. Nu gaan we –zodra we de vergunning hebben– beginnen met een pilot om waterstof op te slaan onder het Groningse Zuidwending. In dat plaatsje zitten we op een zoutberg zo groot als de Mont Blanc. Holtes in die zoutlaag –cavernes geheten– worden al gebruikt om aardgas in op te slaan.”
Volgende zomer start EnergyStock met het testen van het injecteren van waterstof in de eerste caverne. In een holte past volgens Stehouwer 1 miljoen kubieke meter water of 6100 ton H2, wat gelijkstaat aan 240 GWh vermogen. „Een waterstofauto neemt ongeveer 6 kilogram van het goedje mee. Dus dat zijn serieuze hoeveelheden. De cavernes zijn van het formaat waar de Eiffeltoren in zou passen. Op deze waterstofvoorraad is terug te vallen als er tekort is aan elektriciteit of voor verwarming van gebouwen in de winter.”
serie Waterstof
Waterstof gaat een belangrijke rol spelen in het duurzame energiesysteem van de toekomst. Deel 4 (slot): toepassing in gebouwde omgeving en de energiesector.
