Fraunhofer waarschuwt EU voor bijmengen waterstof in aardgasnet
In opdracht van de European Climate Foundation schreef het Duitse onderzoeksinstituut Fraunhofer een uitgebreid rapport over het bijmengen van groene waterstof in Europese gasnetten. Conclusie: doe het niet.
Woningen verwarmen met fossiel aardgas is onhandig als je klimaatverandering wil bestrijden. De CO2-uitstoot afvangen bij elke individuele schoorsteen is geen optie en er zijn veel alternatieven.
Verwarmen van de gebouwde omgeving kan duurzaam met onder meer elektriciteit, biomassa, geothermie en restwarmte en wordt eenvoudiger met verbeterde isolatie, kierdichting, ventilatie en lagetemperatuur-verwarming. In de meerderheid van de gebouwen zal in de toekomst geen gasvlam nodig zijn voor een comfortabele leef- en werkplek en een warme douche.
Als de meeste aansluitingen op het gasnet overbodig raken, wordt de aansluiting voor de resterende gasverbruikers duurder. Ook voor resterende gasverbruikers groeit daarmee de prikkel om de aansluiting ook op te zeggen. Waarna de gasnetbeheerders de kosten voor het gehele gasnet over nog minder aansluitingen moeten omslaan. Enzovoort.
Toevoeging 29 januari 2022: Dit artikel schreef ik op basis van info uit tweede hand over het rapport en eerder opgedane kennis, omdat ik de publicatie zelf nog niet te pakken had. Deze publicatie is nu wel te downloaden (PDF).
Waterstof als laatste strohalm voor de gasnetten in de wijk
Europese gasnetbeheerders hebben voor miljarden aan kapitaal in de grond liggen in de vorm van gasnetten, veel daarvan in wijken en op kantoor- en winkellocaties die medio deze eeuw vrijwel zeker geen gasnet meer nodig zullen hebben.
Geconfronteerd met deze realiteit lobbyen gasnetbeheerders samen met ketelverkopers bij nationale overheden en in Europa voor het bijmengen van groene waterstof in de aardgasnetten. Al een aantal jaar pogen zij aannemelijk te maken dat de meeste gasnetten eenvoudig aan te passen zijn en dat de meeste ketels en fornuizen bij eindgebruikers tot 20% waterstof op het aardgas aankunnen. Een snelle duurzaamheidswinst, kortom.
Op het eerste gezicht klinkt dat voor de consument en politici die hem vertegenwoordigd aantrekkelijk, 20% minder aardgas gebruiken zonder investering of gedragsverandering. Helaas is de potentiële CO2-reductie veel kleiner dan 20%.
Verdunning van aardgas met minimale CO2-reductie
De verbrandingswaarde van waterstof is zo’n 66% kleiner dan die van aardgas. Bijmengen van 20% leidt dus niet tot 20% minder CO2-uitstoot maar slechts tot 6 à 7% minder CO2 uit de schoorsteen. Dit is simpele natuurkunde, maar blijft in de campagne voor het bijmengen doorgaans onbenoemd. Goed dus dat Fraunhofer deze sombere uitkomst bekrachtigt.
Ook deze kleine CO2-reductie is alleen haalbaar als de bijgemengde waterstof daadwerkelijk groene waterstof is. De groene stroom om tot 20% waterstof bij te mengen in Europa is nog lang niet beschikbaar. Daar zou zo’n 200 miljard kilowattuur (kWh) aan waterstof voor nodig zijn, ofwel zo’n 270 miljard kWh aan hernieuwbare elektriciteit. Nederland verbruikt jaarlijks zo’n 120 miljard kWh elektriciteit, en dat verbruik is ook in 2030 nog lang niet allemaal groen.
De liefst 40 gigawatt aan elektrolysers die de EU in 2030 in bedrijf wil hebben, zou niet genoeg zijn om het bijmengpercentage van 20% in dat jaar te halen. In dat licht geeft Fraunhofer terecht aan dat de overheden de beperkte volumes groene waterstof beter gericht kan aanwenden in sectoren die niet zonder kunnen, zoals de industrie en waarschijnlijk de lucht- en scheepvaart.
Toevoeging 11:00: Net zoals in de industrie zou ook waterstof geproduceerd uit aardgas met CO2-opslag (blauwe waterstof in de volksmond) de CO2-uitstoot bij huishoudens kunnen reduceren. In de praktijk betekent dat effectief zo’n 30% extra aardgasverbruik voor verwarming. Gegeven de niet volledig lekdichte productie en distributie en de hoge klimaatimpact van (ontsnapt) aardgas is de kans op een positieve bijdrage aan klimaatbeleid ook bij deze route gering. Bedankt voor de vraag!
Zonde van de kosten en risico op een fossiele lock-in
In het uitgebreide onderzoek van Fraunhofer, waar Recharge over schrijft, stelt het onderzoeksinstituut ook vraagtekens bij het veronderstelde gemak waarmee gasnetten en eindverbruikers kunnen omschakelen naar de mix van waterstof en aardgas. Investeringen in de leidingen, compressors, afdichtingen en meetinstallaties zullen vaak toch nodig zijn.
Ook producenten van glas en keramiek en toch ook een groot aantal huishoudens zullen tenminste een aanpassing aan de branders moeten (laten) doen om met het gemengde gas te kunnen werken. In ondergrondse gasopslagen leidt de blend bovendien mogelijk tot vorming van het giftige waterstofsulfide, uitgescheiden door in de bodem aanwezige waterstof-etende bacteriën. Waterstofsulfide tast de wanden van de opslag aan, en gaat ten koste van de beschikbare waterstof.
Zeker is bovendien dat voor een hoger aandeel waterstof en/of voor de volledige omschakeling naar 100% waterstof veel grotere investeringen nodig zijn, voor en achter de meter.
Met een investering in het bijmengen van tot 20% waterstof dreigt zo een lock-in. Er zijn kosten genomen voor een beperkte CO2-reductie. Dat maakt de drempel om alsnog in een gasvrije oplossing te investeren groter, terwijl de eindgebruiker de eventuele switch naar 100% waterstof niet zelf in de hand heeft.
Waterstof bijmengen behoort volgens Fraunhofer kortom niet tot de no-regret-opties voor 2030. Deze toepassing van waterstof is niet gericht op sectoren waarvan algemeen is geaccepteerd dat zij waterstof nodig hebben na de energietransitie. Ook leidt het bijmengen tot hogere kosten dan welke van toepassing zijn bij direct en zinvoller verbruik van de beperkte volumes groene waterstof. Waterstof moet niet gebruikt worden in toepassingen waar bijvoorbeeld elektriciteit een duurzaam alternatief biedt, aldus het Duitse onderzoeksinstituut.
Imperial College London kwam deze week al tot vrijwel identieke conclusies voor de Britse warmtetransitie. Ook de Britten pleiten voor investeringen in warmtepompen en isolatie, en voorzichtigheid met waterstof. Een rapport van het Joint Research Centre (JRC) van de Europese Commissie was eerder deze maand iets positiever over het bijmengen. Het JRC benadrukt in dit rapport wel de extra moeilijkheid dat de productie van groene stroom en de vraag naar aardgas door het jaar niet gelijk lopen. Simpel gesteld; Een elektrolyser die het aardgasnet voedt en begrenst is op 20% bijmengen heeft in de zomer een probleem.
Bron: Fraunhofer, via Recharge / Imagecredit: Irina, via Unsplash Public Domain
Oprichter WattisDuurzaam en duurzaamheidsadviseur bij We-Boost Transitions.
Onbegrijpelijk dat waterstof nog steeds op een troon staat. Realiseert niemand zich dat het maken van 1 kg ….50 kWh aan stroom kost ? Die stroom kan je beter voor gebruik in een warmtepomp aanwenden. Dat brengt een warmteopbrengst van minstens 200 kWatt.
Bijmengen van waterstof is stokpaardjes berijden door politici zonder verstand van zaken.
Ik ben benieuwd hoeveel mensen dezelfde mening zijn toegedaan. Vol verbazing lees ik geregeld in de dagbladen dat onwetende reageerders denken dat H2 zo uit de grond komt.
Het interessante is dat dát nu juist de laatste tijd ook steeds meer het idee is.
We zijn helaas nog niet klaar met de energiediscussie. Tot nu leven we met enorme opslagreservoirs voor fossiele brandstoffen (zowel opslagtanks bij de havens als ondergrondse aardgasreservoirs). Hoe gaan we dat in de toekomst doen (die zeer snel nadert)? Hoe regelen we dan de opslag? We spreken over “gigantische” elektriciteitsopslag met batterijen. Van wel een halve gigawattuur. Maar één eenheid in een huidige elektriciteitscentrale doet pakweg 500MW. Dus met die zogenaamd gigantische halve gigawattuur (=500MWh) heb je één uur reserveopslag.
Ik denk dat we er niet aan ontkomen om waterstof in zoutcavernes op te slaan. Ik heb het dan over seizoensopslag. Wind en zon zijn ook over de seizoenen heen niet constant. Als iemand het beter weet, alsjeblieft meld je, maar grootschalige waterstofopslag in tanks is not done (want dat moet bij 700bar of cryogeen).
Hoe gaan we met die waterstof Nederland van energie voorzien? Gelukkig heeft de NAM al voorgesorteerd op een waterstofnet als backbone. Met inderdaad zoutcavernes voor de opslag. Gaan we nu centraal gigawatt waterstofbrandstofcellen neerzetten voor elektriciteitsopwekking? En willen we met deze elektriciteit huizen verwarmen (met warmtepompen natuurlijk) en auto’s opladen (helemaal niet vanzelfsprekend, want elektrische auto’s – en hiervan de accu’s- zijn veel te zwaar om duurzaam te zijn)? Gaan we daarvoor onze elektriciteitsnetten verzwaren? Electrische energietransport is veel duurder dan gastransport. (En we hebben inderdaad al een gastransportnetwerk liggen. En ik snap heel goed dat een halfbakken maatregel als waterstofbijmenging niet bijdraagt aan vergroening. Overgang van aardgas op waterstof is een hele operatie, maar dat hebben we vroeger ook al eens gedaan (van kolengas naar aardgas).
Tenslotte: het laatste decennium zijn er twee typen uiterst kleine en hoog efficiënte brandstofmotoren ontwikkeld (de “liquid piston” engine en de “Astron Omega 1” engine). Terwijl zeer zware waterstofbrandstofcellen een vergelijkbaar en zelfs slechtere efficiëntie hebben. Dus: moeten we niet onze warmtepompen én onze auto’s aan gaan drijven met …waterstof?