Waterstof maakt Europa groen
Als we van de fossiele brandstoffen af willen, is duurzame energie van zon en wind niet genoeg. Daarom heeft de EU een plan: waterstof moet de laatste witte plekken op de kaart invullen en het Europa van 2050 helemaal groen maken.
Het dorp Cappelle-la-Grande in Noord-Frankrijk ziet er heel gewoon uit. Maar het bijzondere is dat leidingen onder de straten niet alleen aardgas vervoeren, maar ook waterstof, gemaakt met energie van windmolens en zonnecellen.
Net als het aardgas wordt het gestookt in de lokale energiecentrale, die stroom en warm water levert aan de circa 8000 inwoners.
Door een deel van het aardgas door
De overstap op waterstof wordt de grootste energierevolutie sinds de industrialisatie.
Het Franse dorp laat dus zien wat groene waterstof de komende decennia voor onze energievoorziening kan betekenen en hoe we het doel van de EU kunnen bereiken: een volledig groen Europa in 2050.
De overstap op waterstof wordt de grootste revolutie in onze energievoorziening sinds steenkool de industrialisatie op gang bracht.
Opslag van zonne- en windenergie
Waterstof is het simpelste
Waterstof wordt toegepast in allerlei chemische verbindingen, zoals water, en zuivere waterstof kunnen we makkelijk isoleren van de zuurstof in watermoleculen. Dit proces, elektrolyse geheten, houdt gewoon in dat er via twee elektroden stroom door water loopt.
Die stroom splitst de watermoleculen in waterstof en zuurstof, die in gasvorm elk bij een elektrode worden opgevangen. Zo kunnen we de elektriciteit die we uit windturbines en zonnecellen halen opslaan tot we die nodig hebben. En dat is van groot belang als we willen overstappen op duurzame energie.
De kern van de waterstofsamenleving is elektrolyse, waarbij elektriciteit uit duurzame energiebronnen water (H2O) splijt, met als resultaat zuurstof (O2) en waterstof (H2).
© Shutterstock & Lotte Fredslund
Zonne- en windenergie is helaas instabiel. Als de zon schijnt en de wind waait, hebben we er genoeg van, terwijl er op bewolkte en windstille dagen te weinig van is.
Als we de stroom opslaan in de vorm van waterstof, kunnen we de elektriciteitsvoorziening stabiel maken zonder die aan te hoeven vullen met energie uit fossiele brandstoffen.
Maar zelfs als we alle auto’s, huizen, winkels, kantoren en bedrijven zo van groene stroom voorzien, nemen we maar 80 procent van de huidige CO2-uitstoot weg.
Zware industrie als cement-, staal- en glasfabrieken hebben hitte nodig die elektriciteit niet kan leveren. Maar we kunnen wel groene waterstof verstoken in gasturbines.
Verder is de productie van kunststoffen, meststoffen en veel chemicaliën nog afhankelijk van olieproducten en aardgas. Ook hier zou de productie van waterstof via de nieuwe elektrolysemethoden kunnen helpen, en tevens groene brandstof voor vliegtuigen leveren.
Elektrolyse geeft ons zuivere waterstof en groene producten
Elektriciteit van zon en wind kan water splitsen in zuurstof en waterstof. Als CO2 in het water gepompt wordt, creëert elektrolyse klimaatneutrale brandstoffen. En door toevoeging van stikstof ontstaat groene mest.
© Shutterstock & Lotte Fredslund
Zonne- en windenergie omgezet in waterstof
In grote elektrolyse-installaties wordt stroom uit duurzame bronnen als zon en wind gebruikt om watermoleculen te splitsen in zuurstof (O2) en waterstof (H2). De waterstof wordt een energieopslag waaruit we kunnen putten wanneer de bronnen te weinig leveren.
© Shutterstock & Lotte Fredslund
Broeikasgas wordt groene brandstof
CO2 uit elektriciteitscentrales of uit de atmosfeer kan een groene hulpbron worden. De elektrolyse-installatie splitst water en CO2 in atomen, waarna koolstof en waterstof in ketens samengaan tot bijvoorbeeld benzine of kerosine (C10H22).
© Shutterstock & Lotte Fredslund
Stikstof uit de lucht wordt groene kunstmest
Groene waterstof uit de elektrolyse van water kan ook reageren met stikstof (N2) uit de lucht. Het resultaat is ammoniak (NH3), dat gebruikt wordt in mest en andere producten. Nu maken we ammoniak uit aardgas in een energieverslindend proces.
Met al deze maatregelen zullen we veel meer waterstof nodig hebben dan we kunnen produceren uit het stroomoverschot van zonnige en winderige dagen. Wil de waterstofsamenleving in 2050 een feit zijn, dan zal een vijfde van onze stroomproductie naar elektrolyse moeten gaan.
Waterstof voor het zware verkeer
Een paar jaar geleden leek het erop dat de waterstofsamenleving zou beginnen met waterstofauto’s, die meer bereik hebben dan elektrische auto’s en snel kunnen tanken. Nu zetten vooral Japan, Zuid-Korea en China in op waterstofauto’s, en samen verwachten deze landen in 2030 een paar miljoen personenauto’s op waterstof te hebben rijden.
