skip to Main Content

Waterstof

bebouwde omgeving en industrie

HISTORIE

In 1671 ontdekte de chemicus R. Boyle dat er een brandbaar gas vrijkwam bij een reactie tussen ijzer en verdund zuur. Aan dit gas werd later de Latijnse naam Hydrogenium toegekend. Wij kennen dit gas als Waterstof. Begin vorige eeuw was het een algemeen bekend gas en zo bestond bijvoorbeeld het gas voor de stadsverwarming, wat vanaf de lokale gasfabrieken kwam, voor circa 50% uit waterstof. Later is het door de vondst van aardgas verworden tot een onbekende gassoort die alleen nog industriële toepassingen kende. Maar gelet op de huidige Energietransitie is er opnieuw grote belangstelling voor het toepassen van waterstoftechnologie.

SCHEIKUNDIG

Waterstof is het lichtste gas wat we kennen, 14 maal lichter dan lucht en staat in het Periodiek Systeem Der Elementen linksboven met symbool H en atoomnummer 1. Het is een kleurloos gas en is net als bijvoorbeeld gewonnen aardgas ook reukloos.

Het element waterstof is het meest voorkomende element is het heelal en hier op aarde is het grootste deel van de waterstofatomen gebonden in water. Het waterstofmolecuul (H2O) bestaat uit 2 waterstofatomen en 1 zuurstofatoom. Alles wat leeft, alle organismen bestaan er uit en kunnen niet zonder waterstofverbindingen.

PRODUCTIE

Waterstof kan op een aantal manieren gemaakt worden.

GRIJZE waterstof: bijna alle waterstof welke wereldwijd geproduceerd wordt is ‘Grijze Waterstof’. De productie gaat via Steam Methane Reforming (SMR). De reactie van hoge druk stoom (H2O) en aardgas (CH4) geeft als product waterstof (H2) en broeikasgas (CO2). Het negatieve resultaat hiervan is, alleen al in Nederland, jaarlijks ruim 12,5 miljoen ton aan CO2 uitstoot.

BLAUWE waterstof: deze productiemethode wordt ook wel Carbon Capture & Storage (CCS) genoemd. Het betreft hier dezelfde productie methode als bij SMR met dit verschil dat ongeveer 85% van de vrijkomende CO2 wordt afgevangen en opgeslagen. De productie van CCS bevindt zich momenteel nog in een experimenteel stadium.

GROENE waterstof: dit wordt ook wel ‘renewable hydrogen’ genoemd, of te wel waterstof die duurzaam is geproduceerd. De basis ligt in het produceren van waterstof via het principe van elektrolyse. Hier wordt water (H2O) via groene elektriciteit gesplitst in waterstof (H2) en zuurstof (O2).

BLAUWE WATERSTOF VERSUS GROENE WATERSTOF

Groene waterstof, verkregen via elektrolyse, zorgt ervoor dat de grote hoeveelheden aan duurzaam geproduceerde elektriciteit op zee en land goed ingepast kunnen worden in ons bestaande energiesysteem. Alleen bij elektrolyse is er namelijk sprake van een flexibele (vraag gestuurd) omzetting naar waterstof. Afhankelijk van de toepassing  kan men ook tussentijdse opslag van waterstof verkiezen om het op een later moment weer nuttig aan te wenden.

Ook is er een verschil in kwaliteit. Groene waterstof kent een hogere zuiverheid en kan goed direct worden toegepast, bijvoorbeeld tijdens de verbranding in een gaswandketel (CV) voor het verwarmen en leveren van warmtapwater in de bebouwde omgeving. Ook kan het, nadat het onder hoge druk is gebracht functioneren als brandstof voor voer- en/of vaartuigen.

Blauwe waterstof kent een lagere zuiverheid en zal daardoor veelal industriële toepassingen kennen. De productie van blauwe waterstof is een manier om op grote schaal en tegen relatief lage kosten de industrie te ‘decarboniseren’ oftewel de CO2 te reduceren, maar zal altijd nog als basis aardgas hiervoor inzetten

ENERGIETRANSITIE

Anno 2020 is ongeveer 20% van de energie afkomstig van elektriciteit en 80% komt van aardgas of vloeibare fossiele brandstof (diesel/benzine).

Binnen de klimaatdoelstellingen is duidelijk aangegeven dat deze verhouding moet veranderen. Zo wil de Nederlandse overheid in 2030 49% minder CO2 uitstoten ten opzichte van 1990. In 2050 moet dat 95% minder zijn. Dit is nodig om de temperatuur op aarde niet verder te laten stijgen dan anderhalve graad.

Waterstof is niet alles zaligmakend, maar kan weldegelijk een nuttige rol spelen om deze doelstellingen te behalen. Dit door het direct toe te passen in verschillende sectoren zoals bebouwde omgeving en mobiliteit en ook in de vorm van grootschalige opslag tijdens bewolkte en/of windstille momenten.

BEBOUWDE OMGEVING

Door het koppelen van een waterstofgenerator aan een CV installatie of voorzetbrander kunnen de grote ingrepen aan de bouwschil achterwege blijven. Voor een gebouw is de ingreep niet groter dan het aanpassen of vervangen van de bestaande verwarmingsinstallatie zonder dat er in het gebouw iets hoeft te veranderen aan leidingwerk, radiatoren en thermostaat. De bezuiniging op het verbruik van aardgas is afhankelijk van de vrijgave door de ketelfabrikant en varieert van 20% tot ruim 60% inmenging van waterstofgas. Hieraan is ook direct gekoppeld de nagenoeg evenredige reductie aan CO2 uitstoot en een substantiële verlaging aan NOx. De voorziening levert zowel Laag Temperatuur Verwarming (LTV) als Hoog Temperatuur Verwarming (HTV).

WATERSTOFGENERATOR RP-160/100 (L90 x B100 x H200 cm) (AFBEELDING)

UTILITEIT

Bij een wooncomplex, bedrijfsgebouw of zorgcomplex, is er vaak sprake van een centraal gepositioneerde stookruimte van waaruit het complex voorzien wordt van LTV en HTV. Een ideale omstandigheid om in combinatie met CV ketels, dan wel voorzetbranders, de gevraagde warmtelevering te verzorgen. Mocht er bij een wooncomplex sprake zijn van per woning een CV installatie dan zullen er aan de interne infrastructuur ook wijzigingen moeten worden doorgevoerd qua leidingwerk vanuit de centrale waterstof opwekker richting de individuele CV aansluiting. Ook kan er dan voor gekozen worden om over te gaan naar een warmtenetwerk, op die manier zit er geen CV installatie meer in de woning, wat de veiligheid met het oog op mogelijke koolmonoxidevergiftiging ten goede komt.

PROCESINDUSTRIE

Binnen de procesindustrie is er vaak sprake van voorzetbrander-technologie, dit zijn over het algemeen grotere installaties dan in de bebouwde omgeving worden aangetroffen. Hierbij kan gedacht worden aan een steenfabriek, melkpoeder productie, kassenbouw, droging van opgeslagen producten, et cetera. Dat het hier ook vaak nog eens gaat om de grotere verbruikers van aardgas en er sprake is van een substantiële uitstoot aan onder andere CO2 en NOx is evident. Ook zal de gebruiker, in de nabije toekomst, minder CO2 belasting te hoeven afdragen. Hier komt een waterstofgenerator dan ook goed tot zijn recht, omdat hier vaker een continu vraag is zodat er dus volop waterstofgas geproduceerd kan worden en direct verbruikt. Deze doelgroepen beschikken vaak over een centraal stookhuis, waar de waterstofgenerator eenvoudig kan worden gekoppeld aan het bestaande systeem.

PRINCIPE SCHEMA WATERSTOFGENERATOR ( ZIE AFBEELDING)

SUBSIDIE- EN FISCALE MAATREGELEN

Om groene waterstof toepassingen een versnelde markt acceptatie te geven is het van belang dat een aantal regelingen hierop aansluiten. Bij de productie van waterstof volgens het principe van elektrolyse wordt elektriciteit gebruikt en komt de afnemer momenteel in aanmerking voor de volgende restitutie-  subsidie- en/of fiscale maatregelen:

EIA, Energie Investeringsaftrek, fiscale maatregel voor duurzame en energiezuinige technieken,

REB, Regulerende Energie Belasting, stimuleringsregeling op zuinig omgaan met energie,

ODE, Opslag Duurzame Energie, stimuleringsmaatregel voor investering in duurzame energie,

BRONNEN

 

Contouren van een Routekaart Waterstof, Topsector Energie Topsectoren Energie

Waterstof als optie voor een klimaat neutrale warmtevoorziening in de bestaande bouw, TNO TNO

Klimaatakkoord, Rijksoverheid Klimaatakkoord

Small Business Innovation Research (SBIR), Rijksdienst voor Ondernemend Nederland RVO projectoverzicht

Kabinetsvisie waterstof, Ministerie van Economische Zaken en Klimaat kabinetsvisie waterstof

Gas Heating Research Service, Delta (GB) Delta

Waterstof: kansen voor de Nederlandse industrie, FME

 

TIELUK BV, Leeuwarden, augustus 2020

Contact

Tieluk B.V.
Archimedesweg 7
8912 AK Leeuwarden
tel: 058-2030360
info@tieluk.nl

Facebook

Back To Top