Onze vertrouwde gasleidingen vormen straks de ruggengraat van een waterstofnetwerk

De ambities van de overheid wat betreft waterstof zijn groot. Het Nationale Waterstof Programma laat zien dat de overheid vol voor waterstof als energiesysteem van de toekomst wil gaan. Maar, hoe staat onze waterstofsamenleving en -economie er eigenlijk voor? In de zomerserie ‘Nederland, waterstofland’ bespreken we met technici en wetenschappers de stand van zaken aan de hand van thema’s uit het Nationale Waterstof Programma. In de tweede aflevering: elektriciteit, distributie en opslag. Hier de hele serie tot nu toe.

We kunnen Nederland volgooien met zonnepanelen en de Noordzee met windparken, maar daarmee lossen we het elektriciteitsprobleem niet op. Het waait niet altijd en in Nederland is het vaak bewolkt. Er moeten andere oplossingen komen, ook omdat de vraag naar elektriciteit alleen maar toeneemt. Een van de oplossingen is waterstof.

In het NWP staat dat Nederland het Green Powerhouse Noordzee wil ontwikkelen, met tot 60 GW opwek in 2050, die deels zal worden omgezet naar waterstof. Het is een van de veranderingen in het Nederlandse energiesysteem om het gebruik van aardgas af te laten nemen. Er zijn verschillende beschouwingen en energiescenario-studies gewijd aan de rollen van waterstof in het toekomstige energiesysteem. “Waterstof kan een grote rol spelen, zegt Kornelis Blok, hoogleraar Energy  Systems Analysis aan de TU Delft. “Maar dat is nog een lang ontwikkeltraject.”

Elektriciteit

“Nu is het zo dat ons huidige energie gebruik voor 80 procent uit brandstof bestaat en 20 procent uit elektriciteit. Dat is zo’n beetje wat jij en ik, alle gebouwen, de industrie en auto’s bij elkaar verbruiken. Door onder meer gebouwen te isoleren en efficiëntere transportmiddelen en processen, gaan we op de eerste plaats zuiniger om met onze energie.” 

De Nederlandse netbedrijven geven in het rapport ‘Het Energiesysteem van de Toekomst’ een gedetailleerde beschrijving van hoe onze energiehuishouding er in 2050 uit kan zien. Daarin staat te lezen dat de vraag naar elektriciteit zal verdubbelen. Mede door de elektrificatie van ons vervoer en van processen in de industrie, wat bijdraagt aan meer efficiënter gebruik, stelt Blok.

“Dat komt goed uit, want we hebben veel bronnen voor elektriciteit.” De belangrijkste bronnen zijn zon en wind, aldus Blok, “dat was tien jaar geleden wel anders”. “Tegenwoordig zijn het relatief goedkope bronnen. Dat wil niet zeggen dat er andere dingen geen rol kunnen spelen zoals waterstof, bio energie en kernenergie.” Al zijn die laatste twee opties meer omstreden, voegt de hoogleraar toe. “Waterstof is minder omstreden, maar dat is nog maar in heel bescheiden mate beschikbaar. Zelfs bij de grote uitbreidingsplannen van 3 tot 4 gigawatt in 2030, is het nog maar een paar procent van het energieverbruik. Terwijl we tussen de 50 en 60 procent van ons energie verbruik nodig hebben.”

Flexibiliteit

Zonne- en windenergie hebben als nadeel dat de hoeveelheid geproduceerde elektriciteit bepaald wordt door het aanbod. Daarnaast kent de vraag naar elektriciteit een redelijk vast patroon. Blok: “We hebben flexibiliteit in ons netwerk nodig.” Flexibilisering van het energiesysteem is een van de doelen uit het NWP. Daarbij is de ontwikkeling van CO₂-vrije regelbare productie tot 17 TWh vereist in 2030. De inzet van CO₂-vrije waterstof in gascentrales is een optie om duurzaam regelbaar vermogen te leveren.

TenneT, beheerder van het hoogspanningsnetwerk van Nederland, breidt haar netwerk momenteel sterk uit vanwege de groei van duurzame elektriciteitsproductie. Dat doet zij onder meer vanuit haar wettelijke verplichting om aangeslotenen voldoende transportcapaciteit te kunnen bieden, zegt Gert van der Lee, adviseur bij de afdeling energy system planning van TenneT. 

“Door de groei van zonne- en windenergie, ontstaan er momenten dat dit productievermogen elektriciteit aan het net levert waar geen afnemer voor is. Een flexibele vraag, batterij-opslag en conversie kan dan een oplossing bieden.”

Ook zijn er veel initiatieven om met zonne- en windenergie waterstof te maken, stelt Van der Lee. “Alleen de prijs voor de geproduceerde groene waterstof zal zeker de komende jaren nog hoog zijn, dus wie gaat het afnemen? Gebruik van groene waterstof in de industrie is alleen mogelijk met toekenning van veel subsidie, iets waarvoor de overheid zich wel achter de oren zal krabben.”

Distributie

Tennet werkt nauw samen met Gasunie, dat het gasnet van Nederland beheert. In de nieuwe, duurzame energievoorziening zullen stroom en gassen elkaar aanvullen om het systeem betrouwbaar en betaalbaar te houden, aldus Van der Lee. Eind juni kondigde staatssecretaris Yeşilgöz-Zegerius van Economische Zaken en Klimaat aan dat Gasunie een landelijke waterstofinfrastructuur gaat ontwikkelen Dit besluit was een reactie op het rapport HyWay27 dat concludeert dat het haalbaar, veilig en kostenefficiënt is om bestaande gasleidingen te hergebruiken voor waterstof.

Die infrastructuur, de zogenoemde back-bone, heeft onder meer als doel om de vijf industriële clusters in Nederland met elkaar te verbinden. Het besluit van de staatssecretaris, is volgens Bert Stouwie, projectmanager bij Gasunie, een belangrijke stap in het verder brengen van waterstof. “Er lopen allerlei projecten, maar om zo’n project echt van de grond te kunnen laten komen heb je wel toevoer van waterstof nodig. Daar heb je een infrastructuur voor nodig.”

Opslag

Zelf werkt Stouwie aan een haalbaarheidsstudie naar de opslag van waterstof in zoutcavernes, in het Groningse Zuidwending. Er zijn in eerste instantie vier cavernes mogelijk. Een zo’n caverne voor waterstof is een holte waarin de Eiffeltoren rechtop kan staan, legt Stouwie uit. “We moeten zorgen dat het waterstof die daar onder in het zout niet langs allerlei routes naar boven kruipt en ontsnapt.” De test moet aantonen dat het mogelijk is. “Opslag van waterstof heeft, vergeleken met accu’s en batterijen als voordeel dat je het langdurig kunt bewaren zonder dat het aan energie verliest.” 

Het is voor die zoutopslag is wel noodzakelijk dat die back-bone er komt, zegt Stouwie. “Als die back-bone niet klaar is, dan hoeven wij ook niets op te slaan. De enige mogelijkheid is om zo’n grote caverne serieus in bedrijf te hebben, is als de energie aangeleverd wordt met een grote pijpleiding.”

Als waterstof een vlucht neemt, zijn er wel meer locaties voor opslag nodig, voegt Stouwie toe. “In Zuidwending kunnen we beginnen met vier zoutcavernes. Maar als dit serieuze business wordt dan zullen we als BV Nederland – waar Gasunie voor werkt – heel veel opslagen moeten vinden. Dat kan voor een groot deel via zoutcavernes, maar het zal ook moeten via andere, nog te ontwikkelen opslagvarianten.”

Lokaal gebruik en opslag

Het aanbod van energie uit zon en wind blijft de komende decennia groeien. Daarom is er behoefte aan flexibele opwekcapaciteit. Daarvoor worden huidige energiecentrales aangepast, zoals de Magnum elektriciteitscentrale in Eemshaven. of nieuwe gebouwd. Ook heeft het NWP als doel initiatieven te ontplooien om lokale energie-opwek te combineren met productie, gebruik en opslag van waterstof. Zoals op Goeree-Overflakkee waar onder meer de bedrijven Eneco, Deltawind en Hygro een samenwerking aangegaan om waterstof te produceren met een windturbine met ingebouwde elektrolyse. Waterstof is hier een rechtstreeks product dat de huizen in Stad aan ’t Haringvliet moet gaan verwarmen.