Op 8 juli 2020 heeft de Europese Unie de details bekendgemaakt van haar energiestrategie, die erop gericht is om tegen 2050 koolstofneutraliteit te bereiken. Daartoe wil zij een beroep doen op waterstoftechnologie als energiebrandstof.
Vandaag is 75% van de CO2-uitstoot van de EU afkomstig van energieproductie. Waterstof zal daarom een sleutelrol spelen bij het koolstofvrij maken van de sectoren die het moeilijkst op elektrificatie kunnen overschakelen.
Volgens het EU-rapport zouden de cumulatieve investeringen in hernieuwbare waterstof in Europa tegen 20501 kunnen oplopen tot 470 miljard euro. Uiteindelijk zou de verkoop van waterstof volgens het rapport 630 miljard euro per jaar kunnen bereiken2. Een enorme markt waarvan alle bedrijven in de sector in de komende jaren zullen profiteren.

Ook in Azië is waterstof in opmars, met Japan op kop. In december 2020 heeft Tokio zijn energiestappenplan gepubliceerd, waarin twee doelstellingen zijn opgenomen:

• het aandeel van waterstof in de elektriciteitsmix te verhogen tot 10%; en
• het gebruik ervan in sterk verontreinigende sectoren (voornamelijk vervoer en staalproductie) tegen 2050.
  Tot slot kunnen we ook de Waterstofraad noemen, die in 2017 door een tiental bedrijven is opgericht. Deze zakelijke alliantie heeft tot doel de investeringen in de ontwikkeling en de commercialisering van de waterstofindustrie te versnellen.
  Vier jaar later telt de organisatie meer dan 100 aangesloten bedrijven. 19 miljard en biedt werk aan meer dan 6 miljoen mensen.

Zoals u ziet, worden kolossale middelen aangewend om deze industrie te ontwikkelen. Verwacht wordt dat de gehele waterstofwaardeketen de komende jaren een kolossale groei zal doormaken.

Groene waterstof: hoe hernieuwbare energiebronnen waterstof weer in de mode hebben gebracht
Al in 1874 voorspelde Jules Verne de ongelooflijke energiekracht van waterstof in zijn roman Mysterious Island: “Ja, mijn vrienden, ik geloof dat water ooit als brandstof zal worden gebruikt, dat de waterstof en de zuurstof waaruit het bestaat, alleen of tegelijk gebruikt, een bron van onuitputtelijke warmte en licht zullen vormen met een intensiteit die steenkool niet kan hebben.
Bijna 150 jaar later lijkt zijn voorspelling uit te komen. De klimaatuitdaging zet landen overal ter wereld ertoe aan hun investeringen in de energietransitie te versnellen.
Terwijl er in de media veel wordt gesproken over zonne- en windenergie, wordt waterstof vaak over het hoofd gezien. Toch zou waterstof een beslissende rol kunnen spelen in de energietransitie.
In Europa zal het aandeel van waterstof in de energiemix naar verwachting stijgen van minder dan 2% nu tot 14% in 2050 (d.w.z. het huidige aandeel van kernenergie).

Hoe werkt de productie van waterstofenergie?
Verschillende chemische processen worden gebruikt om waterstof te produceren.

• Omvorming: bij dit proces worden koolwaterstoffen (aardgas, methanol, biogas) omgezet in waterstof. In dit geval spreken we van “grijze” waterstof omdat deze nog steeds sterk afhankelijk is van fossiele brandstoffen. Water wordt toegevoegd en onder hoge druk verhit om de waterstof te isoleren en op te slaan. Deze productiemethode wordt momenteel het meest gebruikt, wat problematisch is omdat zij zeer vervuilend is door het verbruik van fossiele brandstoffen.
• Elektrolyse: water wordt gemengd met een geleidende vloeistof (zouten, zuren, basen) die het transport van ionen mogelijk maakt. Deze oplossing wordt vervolgens geëlektriseerd. Het water wordt dan afgebroken tot waterstof en zuurstof.

In totaal wordt wereldwijd 60 miljoen ton waterstof geproduceerd (waarvan 900.000 ton in Frankrijk). Het probleem is dat 95% nog steeds wordt geproduceerd uit fossiele brandstoffen.

Gebruik van waterstof
In de praktijk wordt waterstof vooral gebruikt voor de productie van ammoniak voor kunstmest en in de olie-industrie voor de verwijdering van zwavel, dat van nature in brandstoffen aanwezig is.
Maar het is waarschijnlijk als energiedrager dat het de grootste toekomst heeft, aangezien 1 kg waterstof evenveel energie oplevert als 3 kg olie.
Met andere woorden, waterstof heeft het potentieel om de brandstof van de toekomst te worden.

Momenteel wordt vrij veel waterstof gebruikt in de ruimtevaartsector (1% van het mondiale waterstofverbruik). Maar binnenkort moet het worden uitgebreid tot het dagelijks vervoer, te beginnen met auto’s en vrachtwagens.
Daartoe worden voertuigen uitgerust met brandstofcellen. Waterstof wordt gecombineerd met zuurstof uit de lucht om elektriciteit te produceren, waarbij alleen water vrijkomt.
De elektriciteit veroorzaakt geen vervuiling bij het gebruik ervan: geen broeikasgassen, geen deeltjes en geen lawaai. Waterstof biedt dus een concrete oplossing voor de uitdaging van schoon vervoer en draagt bij tot de verbetering van de luchtkwaliteit.

Voordelen van waterstof
Waterstof is het meest voorkomende chemische element in ons zonnestelsel.
Op aarde is waterstof in de vorm van zuiver gas zeer zeldzaam. Het wordt bijna uitsluitend in gebonden vorm gevonden: in water, olie, aardgas, mineralen, enz., zodat het een bijna onbeperkte hulpbron is.

Zoals we hebben gezien, wordt waterstof in elektriciteit omgezet door een elektrochemische reactie met behulp van een brandstofcel. De op deze wijze geproduceerde energie is a priori zeer ecologisch, aangezien brandstofcellen alleen waterdamp als afvalproduct uitstoten.
Het probleem met waterstof is dat het eerst moet worden geproduceerd voordat het kan worden verbruikt. Daar is energie voor nodig. En afhankelijk van het soort energie dat bij de productie wordt gebruikt, kan waterstof uiteindelijk leiden tot de uitstoot van broeikasgassen.
Wanneer waterstof wordt geproduceerd uit fossiele energie (b.v. methaan), wordt het “grijze” waterstof genoemd.
Als in plaats daarvan echter hernieuwbare energie wordt gebruikt, stoot het hele productieproces bijna geen broeikasgassen uit. Dit staat bekend als hernieuwbare of “groene” waterstof.

Op papier lijkt waterstof een essentiële hulpbron te zijn om onze energiemix koolstofvrij te maken.
Beter nog: het slaat twee vliegen in één klap. Omdat de productie van waterstof een ander probleem zou kunnen oplossen: dat van de opslag van hernieuwbare energie.
Laat me het uitleggen.
Tegenwoordig produceren windturbines, waterturbines en zonnepanelen met tussenpozen elektriciteit. Soms produceren ze te veel energie voor wat nodig is.
Het resultaat is dat de energie wordt verspild omdat zij niet kan worden opgeslagen (de opslagtechnologie is zeer beperkt).
Maar stel je voor dat je deze overtollige energie gebruikt om waterstof te produceren. Als het niet kan worden opgeslagen, zou het worden “omgezet” in waterstof, dat gemakkelijk kan worden opgeslagen en vervoerd.
Met andere woorden, waterstof stelt ons indirect in staat hernieuwbare energie op te slaan die anders verspild zou worden.

Een ander voordeel van waterstof ten slotte is dat het in elk land ter wereld kan worden geproduceerd, waardoor het probleem van de energie-onafhankelijkheid kan worden aangepakt. Dit geldt vooral voor landen die niet over koolwaterstofreserves beschikken.
Met waterstof zouden landen niet langer afhankelijk zijn van de grote energiekartels, zoals bijvoorbeeld de OPEC-landen.
En ik heb het niet over een hypothetische ideale toekomst. De waterstoftechnologie is al zeer ver gevorderd.
Waterstofauto’s zijn al op de weg. De eerste waterstoftreinen zijn gepland voor 2025 in Frankrijk. De verovering van de ruimte door Jeff Bezos en Elon Musk zal worden aangedreven door waterstof.
Het zal een grote rol spelen in de energietransitie die aan de gang is.