Wat is waterstof en hoe wordt waterstof gemaakt?

Waterstof kan een belangrijke bijdrage leveren in de energietransitie, als een alternatief voor fossiele brandstoffen. Waterstof is aan een opmars bezig, maar tegelijk is er nog veel onduidelijk. Gaslicht.com legt uit wat waterstof is, hoe het ingezet kan worden en wat de voor- en nadelen zijn.

Ga snel naar:

• Wat is waterstof eigenlijk?
• Wat is grijze, blauwe en groene waterstof?
• Gasunie start aanleg landelijk waterstofnetwerk
• Waar wordt waterstof voor gebruikt?
• Waterstof als duurzame stroom voor auto en verwarming huis
• Van cv-ketel naar waterstofketel?
• Waterstof opslaan
• Hoe wordt waterstof geproduceerd?
• Hoe veilig is waterstof?
• De toekomst van waterstof

Wat is waterstof eigenlijk?

Waterstof (H2) is een geurloos en kleurloos gas. Op planeet aarde verbindt waterstof zich aan zuurstof, waardoor water ontstaat (H2O). De productie van waterstof moeten we dus zelf realiseren. Dat gebeurt door water op te splitsen in waterstofgas en zuurstof.  Omdat waterstof niet van nature voorkomt maar wel energie kan bevatten, noemen we het een energiedrager en geen energiebron.

Waterstof wordt het nieuwe 'duurzame' gas als het aan de Europese Commissie en het Nederlandse kabinet ligt. Maar waterstof is alleen 'groen' als het gemaakt wordt van duurzaam opgewekte elektriciteit. 

Wat is grijze, blauwe en groene waterstof?

Waterstof komt niet in de natuur voor, zoals gas of olie. Het moet altijd eerst gemaakt worden. Om waterstof te maken heb je een grondstof nodig, bijvoorbeeld aardgas of water. Vervolgens is er energie nodig om het te maken, bijvoorbeeld aardolie of elektriciteit. Hoewel waterstof kleurloos en geurloos is, spreken we toch over groene, grijze en blauwe waterstof. Die kleurbenamingen zeggen iets over het soort energie waarmee de waterstof is gemaakt.

Grijze waterstof

Wereldwijd wordt momenteel vooral grijze waterstof geproduceerd, uit aardgas en kolen. Hierbij komt CO2 vrij en daardoor is deze vorm van waterstof niet duurzaam. Volgens MilieuCentraal wordt in Nederland ongeveer 80 procent van de geproduceerde waterstof gemaakt uit aardgas. Het voordeel van deze methode is dat het goedkoop is. Ook kan er in korte tijd relatief veel waterstof worden geproduceerd. De overige 20 procent van de in Nederland geproduceerde waterstof ontstaat als bijproduct in de chemische industrie. Als nadeel wordt genoemd dat met aardgas gemaakte waterstof voor een heel klein deel verontreinigingen bevat. Dat schijnt voor gebruik in de industrie geen probleem te zijn, maar voor gebruik in een waterstofauto moet de grijze waterstof extra gezuiverd worden.

Blauwe waterstof

Blauwe waterstof is hetzelfde als grijze, met één verschil: de C02 die vrijkomt bij de productie wordt gebruikt of opgeslagen. CO2 kan bijvoorbeeld opgeslagen worden in lege gasvelden, bijvoorbeeld onder de Noordzee. Deze techniek wordt slechts op kleine schaal toegepast. Er worden in Nederland wel verschillende mogelijkheden voor opslag en gebruik van de CO2 onderzocht. Het wordt gezien als tussenoplossing op weg naar groene waterstof, waarvoor nu nog te weinig groene stroom beschikbaar is.

Groene waterstof

Rondom waterstof zijn de ogen nu vooral gericht op groene waterstof. Voor de productie van groene waterstof  is een duurzame energiebron nodig, zoals wind- of zonne-energie of waterkracht. Met deze groene stroom kan groene waterstof gemaakt worden. De methode om met behulp van elektriciteit water om te zetten in waterstof, heet elektrolyse. Er komt geen CO2 vrij bij dit proces. Wereldwijd groeit de overtuiging dat duurzame waterstof de energiedrager van de toekomst is. In Nederland wordt momenteel op zeer kleine schaal groene waterstof gemaakt. Bijvoorbeeld in de provincie Groningen. De elektrische energie voor deze waterstof komt van zonnepanelen. 

Gasunie start aanleg landelijk waterstofnetwerk

Op 27 juni 2023 maakt de minister voor Klimaat en Energie nieuwe plannen bekend voor de aanleg van een landelijk transportnetwerk voor waterstof. Gasunie zal het waterstofnetwerk in Nederland de komende jaren gaan aanleggen.  Ook krijgt het de rol van beheerder van het waterstofnetwerk. Daarnaast zal Gasunie een rol spelen in de opslag en import van waterstof. Gasunie heeft aangekondigd in oktober 2023 te beginnen met de aanleg van het waterstofnetwerk. Hynetwork Services, de dochteronderneming van Gasunie, gaat vanaf 2030 de grote industriële regio’s in Nederland, Duitsland en België met elkaar verbinden. 

Het eerste deel is 30 kilometer lang en loopt van de Tweede Maasvlakte naar Pernis en wordt als alles volgens plan verloopt in 2025 in gebruik genomen. Het hele netwerk moet klaar zijn in 2030. Het krijgt een lengte van 1200 kilometer, kost 1,5 miljard euro en gaat de Eemshaven, Zeeland, Rotterdam, Limburg en het Noordzeekanaalgebied verbinden. Daarnaast worden de zoutcavernes bij Zuidwending aangesloten op het netwerk. Ook krijgt het netwerk vertakkingen naar België en Duitsland.

Hergebruik aardgasleidingen

In Rotterdam wordt waterstof geproduceerd en geïmporteerd, maar de meeste waterstof zal in de Eemshaven worden geproduceerd. Daar komt ook een terminal voor de aanvoer van groene waterstof uit het buitenland. Bij de ontwikkeling van het waterstofnetwerk worden vooral bestaande leidingen gebruikt die beschikbaar komen omdat er in de komende jaren steeds minder aardgastransport is. Het landelijke waterstofnetwerk zal voor circa 85% bestaan uit bestaande aardgasleidingen, die na kleine aanpassingen bruikbaar zijn voor waterstof. Dat is goed voor het milieu en er zijn relatief weinig nieuwe graafwerkzaamheden nodig. Dit hergebruik is aanzienlijk goedkoper dan nieuwe leidingen aanleggen.

De eerste tankers met waterstof moeten in 2025 de haven van Rotterdam binnenvaren. Naar eigen zeggen kan Rotterdam in 2030 Noordwest-Europa van tenminste 4,6 megaton  waterstof voorzien. Dat is veel meer dan tot op heden verwacht werd. Gebruik van 4,6 miljoen ton waterstof staat gelijk aan 46 miljoen ton CO2-reductie én vergroot de energie-onafhankelijkheid van Europa. 

In de podcast Wie? Wat? Waterstof! van de haven van Rotterdam wordt meer verteld over de oorsprong, mogelijkheden en toekomst van waterstof.

Waar wordt waterstof voor gebruikt?

De Nederlandse productie van waterstof bedraagt zo'n 10 miljard kubieke meter per jaar. Hierbij is voor 80% sprake van niet-duurzame grijze waterstof, met zo'n 13 miljoen ton CO2-uitstoot. In Nederland wordt waterstof voornamelijk gebruikt voor het maken van chemische producten, waaronder kunstmest. Op kleine schaal wordt groene waterstof al toegepast als brandstof in waterstofauto's. Waterstof tanken doe je in kilo's, zo'n 5 tot 8 kilo per personenauto. Een kilo waterstof kost nu ongeveer 10 euro. In de toekomst moet waterstof ook dienen als geschikte brandstof voor zwaar transport zoals vrachtauto's en schepen.

Waterstof als duurzame stroom voor auto en verwarming huis

Voormalig US-president George W. Bush wond er in zijn tijd al geen doekjes om: Amerika zou vooroplopen in de ontwikkeling van schone waterstofauto’s. Voormalig minister van Economische Zaken en Klimaat Eric Wiebes noemde het al ‘de energiedrager van straks’. Uitlaatgassen verdwijnen waar waterdruppels verschijnen. Bovendien: waterstof zit barstensvol duurzame energie waarmee we onze huizen kunnen verwarmen en voorzien van groene elektriciteit. Wachten is niet nodig. Waterstofgas kan nu al bijgemengd worden in de bestaande gasleidingen met zeker 20 tot 30% zonder aanpassingen aan de cv-ketel. Evenals aardgas is waterstofgas ook een gas die door leidingen kan lopen. Nederland heeft door haar bestaande aardgasnetwerk een enorme voorsprong.

Van cv-ketel naar waterstofketel?

De tradionele cv-ketel inruilen voor een waterstofketel? Op dit moment komen cv-ketels op de markt die waterstof-ready zijn. De cv-ketel stoot dan geen CO2 meer uit, maar waterdruppels. In verschillende wijken in Nederland worden proeven gedaan waar woningen worden aangesloten op een waterstofnetwerk. Een belangrijk verschil tussen aardgas (via de cv-ketel) en waterstofgas (via de waterstofketel) is dat aardgas een veel hogere energiedichtheid heeft. Het bevat driemaal zoveel energie als waterstofgas. Bijmengen van waterstof in het bestaande gasnetwerk is een logische eerste stap in de energietransitie.

Waterstof opslaan

Het grote voordeel van waterstof is dat je het kunt opslaan, in een zogeheten waterstoftank. Daarin kan waterstof worden opgeslagen als gasvormige waterstof of als vloeibare waterstof. Dat is momenteel het probleem bij energie uit zon en wind: eenmaal opgewekt, moet deze energie meteen worden gebruikt. Denk aan windmolens die ’s nachts draaien, terwijl vrijwel niemand die gewonnen energie op dat moment nodig heeft. En zonnepanelen presteren op hun best rond 12 uur ’s middags, ook dan is de energievraag in de industrie en bij gezinnen thuis bepaald niet op haar hoogtepunt. De opgewekte energie door zon en wind opslaan in accu’s is mogelijk, maar tegelijk ook extreem kostbaar en gecompliceerd. Accu’s hebben een bepaalde levensduur en de opslagkracht loopt steeds verder terug. Denk maar eens aan de batterijduur van smartphones. Daarnaast zijn er voor de productie van accu’s zware metalen en grondstoffen nodig, met alle gevolgen voor het milieu van dien. De meest duurzame oplossing is overtollige groene energie omzetten in waterstof en deze opslaan. Door waterstof in de toekomst op te slaan in lege zoutkoepels of gasvelden, kan op die manier een energiebuffer worden opgeslagen.

Hoe wordt waterstof geproduceerd?

Groene waterstof wordt geproduceerd door middel van elektrolyse. Dat is een chemisch proces waarbij water wordt opgesplitst in waterstofgas en zuurstof door er elektriciteit door te laten lopen. Bij dit proces komt geen CO2 vrij. Toch is er uit verschillende hoeken kritiek op deze methode, vanwege de forse hoeveelheid stroom die elektrolysers verbruiken. De productiekosten voor groene waterstof zijn daardoor hoog. Anders bekeken: de ontwikkeling van grootschalige elektrolyse draagt bij aan de groeiende vraag naar elektriciteit en stimuleert zodoende de groei van duurzame energie.

Hoe veilig is waterstof?

Net als bij alle brandstoffen brengt het gebruik van waterstof risico’s met zich mee:  

• Waterstof is moeilijk waar te nemen, omdat het kleurloos en geurloos is. Het kan zich daarom ongemerkt ophopen in ruimtes.
• Waterstof kan ontbranden bij kleine hoeveelheden in de lucht.
• Er is weinig energie nodig om waterstof te laten ontbranden.
• Waterstof kan erg veel energie bevatten, waardoor een explosie erg krachtig kan zijn.
• In tanks wordt waterstof opgeslagen onder hoge druk, wat ook risico’s met zich meebrengt.

 Verschillende partijen werken samen aan een Waterstof Veiligheid Innovatie Programma (WVIP) waarin duidelijke regels en voorschriften worden vastgelegd voor het gebruik van waterstof. Naar verwachting kan waterstof dan ook in vervoer of woningen veilig gebruikt worden.

De toekomst van waterstof

De hamvraag luidt: hoe creëren we, op duurzame wijze, voldoende elektriciteit om op grote schaal waterstof te winnen? Door een overvloed aan energie te creëren. Het bouwen van een kerncentrale behoort tot de mogelijkheden. Alle energie die wordt opgewekt, evenals door zon en wind, kan vervolgens door elektrolyse worden omgezet in waterstof en worden opgeslagen. Veilig en verantwoord. De ontwikkeling van de bekritiseerde elektrolyzers staat niet stil, net als de computers van 30 jaar geleden ook zijn doorontwikkeld tot hedendaagse hyperintelligente machines. Door ons bestaande gasnetwerk hebben we een grote voorsprong om uit te groeien tot Waterstofland. In theorie kunnen we morgen starten met 20 tot 30% waterstof bijmengen bij het aardgas. Voor de next big step moeten dan zeker aanpassingen worden gedaan, de energietransitie verloopt dan ook ‘stap voor stap’.