Waterstof wordt al lang aangeprezen als een potentiële game-changer in de zoektocht naar een schonere, duurzamere energietoekomst. Het is niet alleen een zeer veelzijdig en overvloedig element, maar als brandstof heeft het een streepje voor op vele alternatieven. Zo produceert waterstof bij het gebruik als brandstof alleen water en warmte als bijproducten. Ondanks de belofte is de wijdverspreide acceptatie van waterstof als brandstof echter traag op gang gekomen. In deze blogpost onderzoeken we de huidige staat van waterstof als brandstof en onderzoeken we de kansen en uitdagingen die voor ons liggen.
Waterstof is geen energiebron
Soms verwarren mensen waterstof met andere energiebronnen zoals fossiele brandstoffen. Waterstof is echter geen energiebron omdat het niet van nature voorkomt op aarde in een vorm die we gemakkelijk kunnen gebruiken om energie op te wekken. In plaats daarvan is waterstof het resultaat van een proces genaamd elektrolyse of stoomreforming uit andere bronnen van energie, zoals aardgas, biomassa of water.
Dat betekent dus dat de productie van waterstof ook energie kost. Die energie kan afkomstig zijn van fossiele brandstoffen, kernenergie, wind- of zonne-energie, enz. Daardoor staat waterstof eerder bekend als een energiedrager in plaats van een energiebron.
Eenmaal geproduceerd kan waterstof worden opgeslagen en vervoerd. Op die manier kan waterstof dienen als brandstof voor verschillende toepassingen, zoals brandstofcellen, elektrische voertuigen en verwarmingssystemen. Wanneer waterstof wordt gebruikt als brandstof, reageert het met zuurstof in een brandstofcel en wordt er elektriciteit geproduceerd, samen met water als bijproduct.
Productie van waterstof
Een van de grootste uitdagingen bij het gebruik van waterstof als brandstof zijn de kosten en efficiëntie van de productie ervan. Momenteel wordt de overgrote meerderheid van waterstof geproduceerd via een proces dat steam methaan reforming (SMR) wordt genoemd, waarbij aardgas met stoom wordt verwarmd om een mengsel van waterstof en koolmonoxide te produceren. Dit mengsel wordt vervolgens gescheiden om zuivere waterstof te produceren.
SMR is echter niet echt een duurzame of kosteneffectieve methode om waterstof te produceren, omdat het bijzonder energie-intensief is. Bovendien leidt het productieproces tot de productie van koolstofdioxide als bijproduct. Om het potentieel van waterstof als brandstof echt tot uiting te doen komen, moet de sector de alternatieve productiemethoden verder ontwikkelen.
Een veelbelovende benadering is wat producenten dan vaak 'groene' waterstof noemen. Voor groene waterstof maakt de producent gebruik van hernieuwbare energiebronnen, zoals wind en zon, om de productie van waterstof aan te drijven via een proces genaamd elektrolyse. Hierbij wordt een elektrische stroom door water geleid om het te scheiden in de samenstellende elementen waterstof en zuurstof. Hoewel het nog steeds relatief duur is, wordt verwacht dat de kosten van elektrolyse zullen dalen naarmate hernieuwbare energie betaalbaarder en toegankelijker wordt.
Uitdagingen en beperkingen
Ondanks zijn belofte zijn er een aantal uitdagingen en beperkingen waarmee de wijdverbreide acceptatie van waterstof als brandstof wordt geconfronteerd. Een van de belangrijkste zijn de kosten en efficiëntie van de productie, zoals eerder besproken. Een andere is het gebrek aan infrastructuur voor het produceren, opslaan en distribueren van waterstof.
Naast deze uitdagingen zijn er ook zorgen over de veiligheid van waterstof als brandstof. Waterstof is zeer brandbaar en kan bij een lek moeilijk te detecteren zijn, wat een risico kan vormen voor mens en milieu. Met de juiste behandelings- en opslagprocedures kunnen deze risico's echter worden beperkt.
Tot slot zijn er ook zorgen over de algehele duurzaamheid van waterstof als brandstof. Hoewel waterstof bij verbranding geen uitstoot veroorzaakt, veroorzaakt de productie van waterstof uit aardgas of andere fossiele brandstoffen nog steeds een aanzienlijke uitstoot van broeikasgassen. Om het potentieel van waterstof als brandstof echt te ontsluiten, moeten alternatieve productiemethoden worden ontwikkeld die niet afhankelijk zijn van fossiele brandstoffen.
Toepassingen van waterstof als brandstof
Ondanks de uitdagingen die gepaard gaan met de productie ervan, zijn er een aantal veelbelovende toepassingen voor waterstof als brandstof. Een van de meest opvallende is in de transportsector. Waterstof-brandstofcelvoertuigen (FCV's) zijn een veelbelovend alternatief voor traditionele benzinevoertuigen, aangezien ze alleen waterdamp uitstoten en een groter bereik hebben dan elektrische voertuigen. De infrastructuur voor de productie en distributie van waterstof staat echter nog in de kinderschoenen, waardoor FCV’s voorlopig een nichemarkt zijn.
Een andere mogelijke toepassing van waterstof is in de energieopwekkingssector. Waterstofbrandstofcellen kunnen worden gebruikt om elektriciteit te produceren met een grotere efficiëntie en minder uitstoot dan traditionele generatoren op fossiele brandstof. Dit maakt ze tot een veelbelovend alternatief voor afgelegen gebieden of off-grid toepassingen waar de toegang tot traditionele stroombronnen beperkt is.
Ondanks potentieel, nog niet klaar voor massale adoptie
Ondanks de uitdagingen en beperkingen waarmee de wijdverbreide acceptatie van waterstof als brandstof wordt geconfronteerd, zijn de potentiële voordelen te groot om te negeren. Van transport tot energieopwekking, waterstof heeft het potentieel om een belangrijke rol te spelen in een schonere, duurzamere energietoekomst. Om dit potentieel te realiseren zijn echter forse investeringen nodig in de ontwikkeling van nieuwe productiemethoden en infrastructuur, evenals in onderzoek naar de veiligheid en duurzaamheid van waterstof als brandstof.