Waterstof kan een belangrijke rol spelen in een duurzame energievoorziening. Hiervoor is echter wel een nieuwe infrastructuur nodig. ECN doet onderzoek naar de opties die er zijn voor een waterstofinfrastructuur. Zo is ECN ook betrokken bij het Europese project NaturalHy dat wordt gecoördineerd door de Nederlandse Gasunie. “Centraal binnen dit project staat de vraag in hoeverre het mogelijk is waterstof als mengsel met aardgas via het aardgasnet te transporteren”, zegt ECN-onderzoeker Marcel Weeda van Waterstof, Transitie & Infrastructuur.
Waterstof heeft alle eigenschappen om een belangrijke energiedrager te worden in een duurzame en flexibele energievoorziening. Het past in een CO2-arme energievoorziening, en in de transitie daar naar toe, omdat het een koolstofloze energiedrager is die met behulp van zowel fossiele als hernieuwbare energiebronnen kan worden geproduceerd. Verder kan het helpen bij de inpassing van grote hoeveelheden energie uit discontinue bronnen zoals wind en zon omdat het eenvoudig is op te slaan. Daarnaast kan waterstof efficiënt en zonder schadelijke emissies worden omgezet in elektriciteit en warmte in een brandstofcel. Enig nadeel: er is nog geen infrastructuur voor transport en distributie van waterstof.
In het Europese project NaturalHy wordt nu onderzoek gedaan naar de mogelijkheid om waterstof te transporteren via de bestaande aardgasinfrastructuur. In het project dat wordt gecoördineerd door Gasunie werken bijna veertig bedrijven en onderzoeksinstellingen samen. Marcel Weeda: “Er zijn diverse werkpakketten. Een belangrijk deel van het onderzoek bekijkt of de materialen van de pijpleidingen voor aardgastransport, ook geschikt zijn voor transport van waterstof. Maar er is bijvoorbeeld ook onderzoek naar de verbrandingseigenschappen van aardgas/waterstofmengsels, en of die mengsels wel werken in bestaande gasfornuizen en verwarmingsketels. ECN is binnen het project betrokken bij het vergelijken van de NaturalHy-optie om met allerlei andere manieren waterstof te transporteren.”
Ketenanalyses in het kader van het NaturalHy-project
Ketenanalyse
De rol van ECN binnen NaturalHy is het beoordelen van de energie- en CO2-emissie-effecten wanneer waterstof en aardgas als mengsel door het aardgasnet stromen. ECN voert daarvoor zogeheten ketenanalyses uit. Hierbij wordt voor elke stap vanaf de bron (van de waterstof) tot en met het eindgebruik nagegaan wat het energieverbruik is en welke emissies er vrijkomen. Weeda: “Energieverbruik en emissies worden opgeteld over de hele keten en dan vergeleken met de referentieketen, het conventionele alternatief. Zo beoordelen we of de alternatieve optie leidt tot verbetering of niet.”
De analyse start met het in kaart brengen van alle processen die een rol spelen. Waar en hoe wordt de bron voor waterstof bijvoorbeeld gewonnen, en hoe wordt waterstof geproduceerd? Bij het gemengd transporteren is het belangrijk om te weten op welke plaats waterstof aan het aardgasnet wordt toegevoegd en waar de waterstof er weer aan wordt onttrokken. Uit de analyse die hiervoor is gedaan kwam naar voren dat de afstand waarover waterstof via het aardgasnet kan worden getransporteerd eigenlijk heel beperkt is. Dit is het gevolg van de structuur en de opbouw van het aardgasnetwerk. Weeda: “Hoe verder je komt in het aardgasnet, hoe lager de druk wordt. En dan is het des te lastiger om de waterstof uit het aardgas/waterstofmengsel te halen. Daarnaast geldt ook dat hoe langer je wacht met waterstof er uit halen, hoe meer je kwijtraakt via vertakkingen in het netwerk.”
Vergroening aardgas
Volgens de ECN-ketenanalyses heeft het transport van waterstof als mengsel met aardgas via het aardgasnet geen positief energie-effect ten opzichte van andere manieren van waterstoftransport. Gelukkig is er wel een positieve CO2-emissiereductie, mits je de waterstof produceert met behulp van duurzame bronnen. Dit effect is groter naarmate er minder waterstof aan het mengsel wordt onttrokken. Dit leidt tot de conclusie dat toevoeging van waterstof aan het aardgasnet dan ook vooral moet worden gezien als optie om aardgas te vergroenen. Weeda: “Voorwaarde is dan wel dat er bij de productie van waterstof minder CO2 vrijkomt per eenheid energie dan bij de inzet van aardgas. Dit kan door productie van waterstof met behulp van duurzame bronnen, maar ook door productie van waterstof uit fossiele brandstof in combinatie met afvang en opslag van CO2.”
Vervoer
Het gebruik van waterstof als brandstof biedt goede vooruitzichten op duurzame mobiliteit gekoppeld aan auto’s die net zo gebruikvriendelijk zijn als de huidige auto’s. Vrijwel alle grote automobielfabrikanten hebben nu elektrische auto’s rondrijden op basis van waterstof en brandstofcellen. Daarbij is er een ontwikkeling te zien van prototypes naar series van enkele honderden auto’s die in de alledaagse praktijk worden uitgetest. Maar wat hebben we straks aan deze auto’s als we geen waterstof kunnen tanken. ECN doet onderzoek naar de mogelijkheden en heeft in het kader van het Europese project NaturalHy bekeken of transport van waterstof via het aardgasnet een bijdrage kan leveren aan de opbouw van de benodigde waterstofinfrastructuur.
Contact
Marcel Weeda
ECN Waterstof en Schoon Fossiel
Tel.: 022 456 4495
E-mail: Marcel Weeda
