Waterstof uit Vlaamse lucht is prachtig, maar meer ook (nog) niet

Maxime Bhm, via Unsplash Public Domain

Onderzoek aan de Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven) heeft een paneel opgeleverd dat uit lucht en zonlicht direct waterstof produceert. Op een gemiddelde dag in België produceert het Solar fuel-prototype 250 liter duurzame waterstof.

Ronkende kop maakt nog geen doorbraak

De Vlaamse omroep VRT maakte een mooi verslag over het waterstofpaneel en plaatste daar de aansprekende kop “Belgische wetenschappers kraken de code voor betaalbare groene waterstof” boven.

Dit stuk kreeg ik vandaag vanuit alle hoeken en gaten toegestuurd, vermoedelijk omdat ik de afgelopen maanden een en ander geschreven heb over de kansen van waterstof in de energietransitie. Een kort blogje om de twee meest gestelde vragen over dit Vlaamse concept en enkele voor de hand liggende vervolgvragen te beantwoorden.


1.Wat vind ik ervan?

Top natuurlijk. Dit is onderzoek dat prikkelt en misschien daadwerkelijk uitgroeit tot een aantrekkelijke route om waterstof te produceren. Waterstof behoort in 2050 welhaast zeker tot de belangrijkste energiedragers ter wereld. Elke innovatie die de schaalbare productie van CO2-vrije waterstof in potentie dichter bij brengt is knoepertje welkom.


2.Is dit een doorbraak?

Nee. Hoe het paneel van de KU Leuven precies werkt maakt het verslag van de VRT niet duidelijk maar waterstof direct uit zonlicht is op labschaal niets nieuws. Ook productie van waterstof uit lucht, met zonlicht, is geen nieuw idee. Het Nederlandse kennisinstituut Differ presenteerde nog geen twee weken eerder een sterk vergelijkbaar concept.

Hoewel de VRT spreekt van een wereldrecord is ook het genoemde rendement van 15% geen doorbraak. Het Amerikaanse onderzoeksinstituut NREL bereikte in 2017 een rendement van 16,2% voor het direct splitsen van water met zonlicht. Het Duitse Fraunhofer behaalde in 2018 19,3% en ook elders op de wereld werken vele onderzoeksgroepen al jaren aan dit concept. Allemaal nog op laboratorium- of prototypeschaal.


3.Is waterstof direct uit zonlicht kansrijk?

Lastig te zeggen. Het idee is dat deze directe ‘Solar Fuel‘ route efficiënter en/of goedkoper is dan eerst met een gewoon zonnepaneel elektriciteit maken en met die elektriciteit in een gewone elektrolyser waterstof te produceren. Vooralsnog is dat vooral een idee. Als je een hoogwaardig maar standaard zonnepaneel neemt met een rendement van 20% en een standaard elektrolyser van 75% dan haal je net als de KU Leuven al een totaalrendement van 15%. Met het belangrijk verschil dat je vandaag de spullen kunt kopen en op serieuze schaal kunt bouwen.

Als je net als de Solar Fuel-onderzoekers de vrijheid neemt om het beste uit het lab te gebruiken dan kun je gaan voor een (misschien alweer gedateerd) recordzonnepaneel van 24,1% en een elektrolyser van zo’n 80%. Daarmee evenaar je dan het totaalrendement van de directe route door Fraunhofer.

Voordeel van gescheiden zonnepanelen en elektrolyse is dat je op basis van de marktprijs kunt kiezen om de zonnestroom direct aan het net te leveren of om te zetten in waterstof. Ook kun je met losse zonnepanelen en losse elektrolysers het systeem als geheel optimaliseren, bijvoorbeeld met een elektrolyser die half zoveel capaciteit heeft als de zonnepanelen kunnen leveren, aangevuld met een accupakket om de pieken in zonnestroom op te vangen.


4.Wat kun je met 250 liter waterstof?

Het prototype van de KU Leuven produceert gemiddeld 250 liter waterstof per dag. Normaal gesproken reken je met waterstof in kilo’s. Een kilo waterstof staat onder gewone druk en temperatuur gelijk aan 12 kuub. Met 1 kilo waterstof produceer je via een aangepaste CV-ketel (100% HHV) ongeveer evenveel warmte als met 4 kuub aardgas. Via een brandstofcel (55% LHV) levert 1 kilo waterstof ongeveer 20 kilowattuur aan stroom.

De dagproductie van het Vlaamse prototype staat dus gelijk aan ruwweg 22 gram waterstof per dag en 8 kilo per jaar. De claim dat een huishouden met 20 van deze panelen zelfvoorzienend kan zijn voor elektriciteit of warmte, vergt dus veel fantasie. Met 160 kilo waterstof mag je blij zijn als je alleen je elektriciteitsverbruik dekt.

5.Code voor betaalbare groene waterstof gekraakt?

Waterstof gemaakt uit aardgas (grijze waterstof) kost € 1 à 2 per kilo. De dagproductie van 22 gram per waterstofpaneel is in dat licht dus 2 tot 4 cent waard. Als we aannemen dat het ‘betaalbaar’ uit de titel betekent ‘niet duurder dan het fossiele alternatief’ dan zou de code voor betaalbare groene waterstof gekraakt zijn als de panelen maximaal € 400 per stuk kosten en zeker 25 jaar meegaan. Het zou fantastisch zijn als dat lukt.

Als de onderzoekers al enig gevoel voor een prijspunt bij schaalproductie hadden gehad, was dat vast genoemd in het VRT-artikel. Dat deze info ontbreekt maakt dat ik nog niet kan meefeesten over deze misschien-wel-doorbraak.

Hoe graag ik dat ook zou willen.

ImagecreditMaxime Bhm, via Unsplash Public Domain

Dit vind je misschien ook leuk...