Waterstofeconomie en technologische revolutie
Wiebe Eekman

Waterstofeconomie en technologische revolutie

woensdag 28 november 2018 21:18

Waterstofeconomie en technologische revolutie

Wiebe Eekman, 16 november 2018

Inleiding:

2030 is binnen twaalf jaar. Tegen dan zouden de emissies van broeikasgassen met meer dan de helft gedaald moeten zijn. Dat is zo drastisch, dat het een revolutionair karakter krijgt.

De transitie naar een klimaatvriendelijke economie heeft vele maatschappelijke organisatorische aspecten én technologische aspecten. Hier willen we het technologisch aspect er uit lichten en toelichten. Waterstof blijkt een sleutelrol te spelen. Dat is al breed bekend in de ingenieursmiddens, maar nog niet in de politieke middens.

Voor de klimaatkwestie is het doorslaggevend om naar een waterstofeconomie over te schakelen. Tegelijk spelen ook andere aspecten mee. We willen de luchtvervuiling stoppen. We willen een betrouwbare en betaalbare energievoorziening. Tenslotte willen we ook een behoud van industriële tewerkstelling in onze regio. De piste van een technologische revolutie naar een waterstofeconomie heeft een positief antwoord voor al deze zorgen.

  • Waterstof is een oplossing om hernieuwbare energie van windmolens en zonnepanelen te maximaliseren en op te slaan voor later gebruik.
  • Waterstof is een oplossing om het evenwicht op ons elektriciteitsnet te waarborgen
  • Waterstof is een oplossing om onze zware industrie te vergroenen
  • Waterstof is een oplossing om heel ons transportsysteem te vergroenen

Laten we de uitleg hierover stap voor stap opbouwen.

Bekijk ons energiegebruik eens wat van dichterbij.

Met ‘primaire’ energiebronnen zoals aardgas, petroleum, steenkool, biomassa en ook een beetje uranium wordt nuttig beschikbare energie geproduceerd, onder de vorm van elektriciteit die uit het stopcontact komt of onder de vorm van geraffineerde brandstof die we aan de pomp tanken. Bij de omzetting naar die finaal beschikbare energievormen, gaat onderweg ruim twee derde van de primaire energie verloren. Algemeen heeft ons huidig energiemodel maar een efficiëntie van 30 à 40%. De rest gaat verloren als warmte die we de lucht insturen of naar onze rivieren. Elke besparing op ‘finaal’ gebruikte energie geeft een drievoudige besparing op ‘primaire’ energie. Dus ook een besparing op broeikasgassen in dezelfde verhouding. Onze maatschappij zo inrichten dat we veel energie kunnen besparen is een politieke kwestie, waar veel over te zeggen valt. Hier wil ik het hebben over de revolutionaire technologische aspecten.

Een eerste aspect is de integratie van de verschillende energienetwerken: elektrische stroom, gas onder zijn verschillende vormen, warmte, perslucht,…. We gebruiken onze ‘finale’ energiebronnen voor drie soorten toepassingen: Ten eerste elektrische stroom voor verlichting en allerlei apparaten. Ten tweede gebruiken we energie voor aandrijving van motoren en voertuigen. Ten derde gebruiken we vooral energie om warmte op te wekken. Warmte voor huisverwarming, sanitaire water, koken…. Maar nog veel meer om de ovens aan te houden van de industriële productie in de petrochemie, in de staal, in de cement, enzovoorts… We gebruiken ruim twee keer zoveel energie voor de warmte vraag als voor de elektriciteitsproductie.  Zowel bij de productie van elektrische stroom als bij productie van warmte in afzonderlijke productie-eenheden gaat veel primaire energie verloren. Het “Ei van Columbus” is de integratie van warmteproductie met stroomproductie. Cogeneratie wordt dat genoemd of ook warmtekrachtkoppeling. Door met één machine zowel elektrische stroom als hitte te produceren, besparen we ruim 30 à 40 % primaire energie tegenover de afzonderlijke productie.

Dat veralgemenen vergt natuurlijk overleg over de verschillende sectoren en afzonderlijke gebouwen en fabrieken heen. Dat vergt een planning die de verschillende energienoden in kaart brengt en op elkaar afstemt. Natuurlijk ook investering in koppeling van de netwerken.

Naast warmte krachtkoppeling hebben we nog een andere technische en organisatorische besparingsmogelijkheid op energie. Onze industrie heeft hitte op hoge temperatuur nodig in ovens en voor industriële distillatieprocessen. De eindproducten worden weer gekoeld. Daarbij sturen zij veel restwarmte op lagere temperatuur naar hun koeltorens en schoorstenen. Die restwarmte op ‘lagere’ temperatuur is nog vaak 80 à 120° Celsius heet. Meer dan genoeg om nagenoeg alle gewone bewoning te warmen en van sanitair warm water te voorzien. Maar ook dat vergt een planning om de verschillende noden in kaart te brengen en op elkaar af te stemmen. En investering in het leggen van de warmtenetwerken. Eénmaal voltooid geeft dat een enorme besparing op brandstofkosten.

100% hernieuwbare energie op zon en wind, wat houdt ons tegen?

Elektriciteit is een heel handige en veelzijdige energievorm. Bovendien geen luchtvervuiling of broeikasgas op de plaatsen waar je de stroom verbruikt. Dat is mooi meegenomen. Maar natuurlijk wel luchtvervuiling daar waar de elektriciteit geproduceerd wordt uit verbranding van aardgas, petroleum, steenkool, of uit biomassa. En elektriciteit uit kernenergie? Naast andere redenen om tegen kernenergie te zijn, is kernenergie absoluut niet broeikasgas vrij, als we de hele cyclus in overweging nemen. Enkel elektriciteit en warmte geproduceerd met zon en wind is redelijk proper te noemen.

De klimaatoplossing die zich aandient lijkt zo evident: nagenoeg alle energieverbruik overschakelen op elektriciteit en die elektriciteit enkel en alleen aanmaken met zon en wind. Wat houdt ons tegen?

Zouden we niet genoeg zonnepanelen en windmolens kunnen plaatsen om alle onze noden te dekken? Tegenstanders van de technologische omschakeling durven dat losweg te beweren. Maar enkel de zon alleen al kan virtueel ettelijke malen meer energie leveren dan we nodig hebben. Windmolens zijn een welkome aanvulling. Het huidig marktgericht beleid maakt de inplanting van zonnepanelen chaotisch. Individuele personen worden afgeraden van ‘te veel’ panelen te plaatsen. Dat ‘te veel’ slaat enkel op hun eigen gebruik en terugverdientijd van de installatiekosten. Beter zou zijn dat een overheidsdienst planmatig alle geschikte oppervlakten voor zonnepanelen zou benutten. De overheid blijft best eigenaar van de installaties. Private eigenaars lenen hun dakoppervlakte uit aan de overheid, tegen het verkrijgen van goedkope elektrische stroom.

Als ik zeg dat de zon ‘virtueel’ meer dan genoeg kan produceren, dan bedoelen we dat gemiddeld over een heel jaar meer dan genoeg geproduceerd kan worden. Dan kijken we even niet naar de grote onregelmatigheid in zonneschijn, over de dag en over het jaar. Anderzijds varieert ook het gebruik van de stroom heel sterk over de dag. Nu al hebben we bij momenten te veel productie uit zon en wind. De stroom uit zonnepanelen wordt dan naar de aarde afgevoerd en windmolens worden stilgelegd. Dat is verspilling van goede energie.

Het eerste technisch-organisatorisch probleem is dat de geproduceerde elektrische stroom steeds in evenwicht moet zijn met de verbruikte stroom. Ons distributienet van stroom wordt op 240 volt gehouden met een afwijking van 20 volt naar boven en naar beneden. Wordt er meer afgenomen dan geproduceerd, dan daalt het voltage en vallen toestellen uit. Wordt er andersom meer geproduceerd dan afgenomen, dan verhoogt het voltage en vallen installaties uit op beveiliging. Dan springen de zekeringen of branden de kabels door, met alle risico’s van dien.

Het is een enorme uitdaging voor de beheerders van het hoogspanningsnet en van de distributienetten op lagere spanning om dat evenwicht van kwartier tot kwartier te bewaken, soms zelfs van minuut tot minuut. Wanneer de stroomspanning te veel daalt, moeten zij bijkomende elektriciteitsbronnen inschakelen. Omgekeerd stijgt de spanning te veel dan moeten zij bronnen uitschakelen. Vaak worden windmolens als eerste stilgelegd omdat dit het eenvoudigst gaat.

Door de” liberalisering van de elektriciteitsmarkt” is dit evenwicht bewaken nog meer gecompliceerd. Let op het woordgebruik! De elektriciteitsproductie is niet meer een dienst die gerechtvaardigde noden tegemoet komt, maar een markt waar in de eerste plaats winst gemaakt moet worden. Grote producenten als Electrabel trekken het zich niet aan dat het net uit balans is. De overheid moet daarom met heel hoge vergoedingen kleine producenten verleiden om die tekorten  van korte duur op te vullen. Tegelijk krijgt ook Electrabel haar geleverde stroom aan een hogere prijs betaald, zonder dat daar een meer prestatie tegenover staat. Het maakt het allemaal veel duurder dan nodig.

Het tweede technische probleem is dat de kabel-infrastructuur de verdeling van de elektrische stroom naar de gebruiker moet aankunnen. Bij helder weer kan een concentratie aan zonnepanelen de kabels van de buurt doen doorbranden. Hetzelfde met windmolens die te hard draaien. In het verleden begon het distributienet met dikkere koperen kabels bij de productiebron en steeds dunnere koperen kabels naargelang het net verder vertakte naar de gebruikers. Nu de gebruikers zelf producent worden, zouden die dunnere kabels verzwaard moeten worden. Een hoge investeringskost. Tenzij een andere oplossing gezocht wordt: de lokaal geproduceerde stroom ook lokaal verbruiken, zodanig dat de verdeelkasten in de wijk niet overbelast worden. Hier stoten we weerom op de bestaande marktregeling. Je mag de stroom die je zelf produceert en niet zelf nodig hebt, wel op het net sturen, maar je mag ze niet aan je buur leveren. Nochtans zou dit de technische problemen van overbelasting stevig verminderen. Dit is een politiek strijdpunt van vele energiecoöperatieven.

Opslag van energie uit zon en wind is de sleutel

Een andere oplossing voor dit technisch probleem in de distributie-infrastructuur is de elektrische stroom van windmolens bijvoorbeeld niet over het netwerk te sturen maar lokaal nuttig te gebruiken. Heel wat toepassingen lenen zich hiertoe, zoals koelkamers en diepvriesinstallaties. Dat is opslag van energie in koude. Maar evengoed zou dit gaan met lokale installaties om water te splitsen in waterstof en zuurstof. Waterstof kan dan bijgestoken worden in de bestaande leidingen voor aardgas. Nederland doet dit al. Dat geeft een besparing op aardgas én op emissie.

Op het ene moment produceren zon en wind veel te veel, en op het andere moment te weinig. Logisch toch dat we dan het teveel bewaren voor later gebruik, niet? Het technisch probleem is dat elektrische stroom niet als pure elektriciteit kan opgeslagen worden. Elektrische energie is niet meer dan elektronen die door een kabel bewegen. Elektrische energie kan enkel opgeslagen worden door het omzetten naar een andere vorm van energie.

Vele vormen van opslag in andere energievormen worden al lang toegepast. Maar zijn beperkt hetzij in capaciteit, hetzij in tijd van opslag. Neem nu een vliegwiel. Met elektrische stroom kan je een motor laten draaien die een groot zwaar wiel aan hoge snelheid doet draaien, dat is opslag in de kinetische vorm van energie, of bewegingsenergie. Dat kan heel hoge capaciteit aan, maar slechts over enkele seconden. Toch nuttig voor kortstondige storingen van fracties van seconden.

Chemische opslag in batterijen is al lang gekend. Maar eveneens is de tijdsduur van opslag hier beperkt tot uren of maximaal enkele dagen.

De meest gekende opslagmethode is het oppompen van water naar grotere hoogte, om het nadien over een turbine terug naar beneden te laten stromen. Frankrijk past dit algemeen toe. In België hebben we de dammen van Coo en Eau d’Heure. Die kunnen enkele uren piekverbruik in België opvangen. Uitbreiding van de opslag in waterhoogte is nog beperkt mogelijk in België. Er bestaan studies om oude mijnschachten daarvoor te gebruiken of energieatollen aan te leggen voor de kust.

In Denemarken wordt warmtekrachtkoppeling algemeen en decentraal toegepast. Met hun warmtekrachtkoppelingen op biomassa, biogas of aardgas produceren zij per wijk de nodige elektriciteit, wanneer de windmolens of de zonnepanelen niet genoeg leveren. De warmte wordt opgeslagen in grote geïsoleerde warmwater citernes. Daarmee wordt met een ondergronds warmtenet de woningen verwarmd en warm sanitair water gemaakt. Omgekeerd, als de zonnepanelen  en windmolens te veel stroom leveren, dan worden de warmtekrachtkoppelingen stil gelegd en wordt het teveel aan stroom gebruikt om heet water te maken. Zij hebben begrepen dat het combineren en integreren van verschillende stroombronnen de oplossing is. Denemarken is het beste Europese voorbeeld hoe je energieproductie uit wind en zon maximaal kan uitbreiden. Denemarken staat ook bekend voor het meest betrouwbare distributienetwerk van Europa.

En dan komen we naar België. Wij hebben een veel dichtere bevolking dan Denemarken en veel meer zware industrie, die energie vreet. Wereldwijd komt 45% van de CO2-emissie uit puntbronnen zegt de KVAB, en in Vlaanderen is dat wel 51%. Puntbronnen? Zeg maar de hoge industriële schoorstenen van een 220tal bedrijven. Dat is de elektriciteitsproductie, de petrochemie, de staalproductie, de non-ferro industrie, de cementproductie, de glasproductie,…   Slechts 220 bedrijven en meer dan de helft van de emissie? Toch logisch dat we deze bedrijven als eerste betrekken en daar de oplossing voor de vergroening van onze industrie zoeken?

Onze Belgische petrochemie is nu al een groot verbruiker van waterstofgas. Er ligt een uitgebreid ondergronds leidingnet voor waterstof doorheen België, meer dan 800 km, beheerd door Air Liquide. Maar deze waterstof wordt nog steeds op een vuile manier geproduceerd door het kraken van aardgas. Met een zware uitstoot aan CO2.

Technisch kan waterstof evengoed zuiver geproduceerd worden door elektrolyse van water. Op heel eenvoudige wijze kan water (H2O)met stroom van wind en zon chemisch gesplitst worden in waterstofgas (H2)en zuurstofgas (O2). De technologie bestaat al meer dan een eeuw. In de Kempen , in Oevel staat het bedrijf Hydrogenics dat deze elektrolyse installaties wereldwijd maakt.

Elektrolyse van water is voor België de ideale weg om overtollige elektrische stroom uit zon en wind op te slaan. Waterstofgas kan net zoals aardgas gemakkelijk op grote schaal opgeslagen worden. Ook zonder noemenswaardige capaciteitsverlies. Daarmee is waterstof de kampioen om zonne-energie uit de zomer op te slaan voor gebruik in de winter.

Omgekeerd kan waterstof gemakkelijk terug omgezet worden in elektrische stroom door het gebruik van “brandstofcellen”. Een brandstofcel is een eenvoudig apparaat , zonder bewegende onderdelen, waarin waterstof weer combineert met zuurstof tot gewone waterdamp. Dat met vrijmaking van elektrische stroom. Het grote voordeel van brandstofcellen tegenover batterijen is dat zij lange tijd aan een stuk door kunnen stroom leveren en veel minder plaats in nemen dan batterijen.

Kader: Waterstof

Waterstof is het eerste element in het Periodieke Systeem van Mendelejev. Het atoom waterstof, symbool H, is het lichtste element, met de rijkste energie-inhoud. Waterstofgas, symbool H2, is niet giftig.

Waterstofgas is lichter dan alle andere gassen en daardoor heel vluchtig. Zou waterstofgas lekken, dan hoopt het zich niet op zoals benzine dampen of aardgas. Daardoor is het risico op explosie heel miniem. In onze industrie wordt massaal veel waterstof gebruikt, ondanks dat hoor je nagenoeg  niets over waterstof-incidenten.

Waterstof komt samen met koolstof voor in de chemische samenstelling van alles dat organisch is: alle biomassa, steenkool, petroleum, aardgas, en alle afgeleide producten. Vandaag wordt de meeste waterstof H2 geproduceerd door het kraken (‘reforming’) van het methaan in aardgas, symbool CH4. Voor 1 kg H2 wordt 11 kg van het beruchte broeikasgas CO2 uitgestoten. Daarom wordt dit ook ‘grijze waterstof’ genoemd.

Grote hoeveelheden van die grijze waterstof worden gebruikt in de productie van ammoniak, de basis voor kunstmest. Ammoniak NH3 is de chemische verbinding van 1 atoom stikstof N met 3 atomen waterstof H.

Waterstof kan evengoed gehaald worden uit water, symbool H2O. Door elektrische stroom te jagen door water wordt de binding van waterstof met zuurstof gebroken en kan zowel waterstof als zuurstofgas opgevangen worden. Deze elektrolyse methode wordt gebruikt als er zeer zuivere waterstof nodig is.

Kader: Huidig gebruik van waterstof

Wereldwijd wordt de helft van de waterstof gebruikt in de productie van ammoniak (NH3), een kleine 40% wordt gebruikt door de petrochemische industrie (raffinaderijen) en de resterende ruime 10% wordt gebruikt in de voedingsindustrie (hydrogenatie van vetten, margarines), de productie van methanol, de productie van glas, ….

In de petroleumraffinaderijen wordt waterstof gebruikt voor het ontzwavelen van brandstoffen (benzine, diesel, stookolie,…)

In de voedingsindustrie wordt waterstof gebruikt binnen de olie- en vettensector. Zoals het maken van margarine uit plantaardige olie. Dan zie je op de verpakking bij de ingrediënten ‘geharde vetten’ staan.

Verder wordt waterstof gebruikt in bedrijven/processen waar gewerkt moet worden onder een gecontroleerde atmosfeer. Voorbeelden hiervan zijn de fabrikanten van glas, de behandeling van staal en de productie van halfgeleiders waar zeer zuivere waterstof nodig is.

Waterstof, de groene redding van onze petrochemie en andere zware industrie

Waterstof is op velerlei wijzen de groene redding voor onze zware industrie en de petrochemie in het bijzonder. Op voorwaarde natuurlijk, dat deze waterstof door elektrolyse uit water gemaakt is, en dat met hernieuwbare stroom uit zon en wind.

Waterstof kan industrieel op grote schaal opgeslagen worden en voor de nodige bedrijfszekerheid in de energievoorziening zorgen. De sites van Doel en Tihange kunnen bij het sluiten van de kerncentrales omgeturnd worden tot grootschalige opslag van waterstof.

We zagen al dat de petrochemie en de raffinaderijen op grote schaal grijze waterstof gebruiken voor de productie van ammoniak en voor de ontzwaveling van brandstoffen. Zouden ze die grijze waterstof door groene waterstof uit elektrolyse vervangen, dan zou de Belgische emissie al met ruim 1 à 4 % verminderen.

Er is meer. Met waterstof kan de chemische verbrandingsreactie omgekeerd worden. Waterstof kan in de industriële installaties van de chemie reageren met het broeikasgas CO2. Dan wordt er methanol gevormd. Methanol is nu als tussenproduct al de basis voor ruim 80% van de petrochemie. Zo kan CO2 uit rookgassen afgevangen worden en weer nuttig omgevormd tot grondstof ter vervanging van aardolie en aardgas. Theoretisch en technisch gezien, zou de chemie zo een bijna gesloten kringloop kunnen zijn. Pas dit toe op de 220 hoge schoorstenen in Vlaanderen en de Belgische emissie daalt dan met 20% à 40%. Natuurlijk vergt dit een planning over alle afzonderlijke bedrijven heen. Natuurlijk vergt dit ook grote investeringen. Het zou een geweldige opsteker zijn voor de tewerkstelling : machinebouwers, pompmechaniciens, elektriciens, pijpfitters, operatoren,… Allemaal werk van hoge kwaliteit, dat goed betaald moet worden. Jobs in de sectoren waar nu al een hoge syndicalisatiegraad is.

Maar er is nog meer. Ook het pure zuurstofgas dat vrijkomt bij elektrolyse van water is nuttig bruikbaar. Een eerste gebruik is in waterzuivering. Met zuivere zuurstof gaat het afbreken van schadelijke verbindingen stukken sneller en beter dan met gewone omgevingslucht. Verder kan zuivere zuurstof ook gebruikt worden in alle grote ovens om de gewone omgevingslucht te vervangen. De verbranding wordt heviger en sneller. Maar vooral er ontstaan bij die verbranding geen stikstofoxides NOx meer. Stikstofoxides ontstaan bij verbranding op hoge temperatuur (1500°C en meer) doordat het stikstofgas uit de omgevingslucht reageert met de aanwezige zuurstof.

Stikstofoxides zijn een sterker broeikasgas dan het gekende CO2. Ze zijn een bron van zure regen. En ook een bekende luchtvervuiling die op de ademhaling pakt. Stikstofgas is wel bekend van de dieselgate. In de industriële zones zorgen de bedrijven voor een sterke achtergrond van luchtvervuiling met NOx. Dit kan vermeden worden door zuivere zuurstof te gebruiken in plaats van omgevingslucht in de ovens. Sommige bedrijven in de Antwerpse haven doen dit al.

Waterstof en brandstofcellen voor verdere vergroening van ons transport en mobiliteit

Ons huidig verkeerbeleid is gebouwd op de overheersing van de individuele auto. Zonder een eigen auto geraken velen niet meer op hun werk. Op vele plaatsen is het kilometers rijden naar de winkels. Dat is geen technisch probleem, maar een maatschappelijk probleem van ruimtelijke ordening en urbanisatieplanning. Bovenop schept dit autoverkeer een geweldig probleem van luchtvervuiling.

Vanuit klimaatstandpunt is het streefdoel dat tegen 2030 geen auto’s meer verkocht worden met een verbrandingsmotor. Dus tegen 2030 geen nieuwe wagens meer op benzine of op diesel.

Elektrische wagens dan maar? Alle brandstofauto’s vervangen door elektrische wagens op batterijen, is ook niet echt een oplossing. Het fileprobleem blijft bestaan en deels ook de luchtverontreiniging met fijn stof. Bovendien scheppen we een nieuw grondstoffenprobleem als we op zo grote schaal voor al die auto’s batterijen produceren. Batterijen kunnen beter voorbehouden blijven voor kleinere toepassingen als elektrische fietsen en scooters.

Door een vooruitziende urbanisatieplanning met verbetering van openbaar collectief vervoer en met investeren in betere fietswegen, kunnen veel auto’s overbodig gemaakt worden.

Openbaar vervoer met trein, tram, metro of trolleybus is het hart van de mobiliteit. De grootschalige opslag van waterstof waarborgt de veilige toelevering van elektrische stroom van zon en wind. Vele treinsporen kunnen ook een overkoepeling met zonnepanelen gebruiken, waardoor zonne-energie rechtstreeks kan gebruikt worden en er minder opslag nodig is.

Blijft het zwaarder vervoer over: autobussen, vrachtwagens, rangeerlocomotieven, bulldozers, enzovoorts… Allemaal voertuigen op hoofdzakelijk diesel. Daar kan de verbranding van diesel vervangen worden door elektrische aandrijving. Niet op batterijen, want die nemen voor de nodige kracht teveel plaats in en zouden bovendien te zwaar doorwegen. Brandstofcellen op waterstof zijn hier de oplossing. De aandrijfkracht is nog steeds een elektrische motor, maar de nodige elektrische stroom wordt hier aangemaakt in het voertuig zelf, door waterstofgas onder druk doorheen een brandstofcel te laten jagen. Dat levert stroom op en zuivere waterdamp als uitlaatgas. In Neder-Saksen in Duitsland werd onlangs een waterstoftrein ingezet op een niet geëlektrificeerde spoorlijn.

Autobussen met waterstof en brandstofcel rijden al her en der in de wereld en worden ook in onze eigen land gebouwd. De overheid zou bij aankoop van nieuwe bussen het milieu aspect moeten laten doorwegen en enkel nog bussen op waterstof aankopen.

Personenwagens met brandstofcel op waterstof worden nu al geproduceerd door Toyota en Hyundai. In een hoge prijsklasse. Ze zijn performanter dan de elektrische wagens op batterijen. Ze rijden autonoom even ver als de huidige benzinewagens en het tanken van waterstof duurt ook niet langer. De overheid zou de prijs naar beneden kunnen halendoor afspraken met de fabrikanten, onder toezegging dat heel de vloot aan overheidswagens overgeschakeld wordt naar waterstof.

Minister Marghem beloofde vorig jaar dat er tegen 2025 over heel België 20 openbare waterstoftankstations zouden gebouwd worden. Dat is een begin. In Nederland zijn er ook privé ondernemers die nu al waterstoftankmogelijkheden bouwen. Daar waar een waterstofleiding ondergronds loopt, kan er afgetapt worden voor een tankstation. Maar op vele plaatsen zal het eenvoudiger zijn van ter plaatse een elektrolyse installatie neer te zetten en die te voeden met stroom uit zon en wind vanuit de buurt.

Blijft nog de scheepvaart en het luchtverkeer over. Ook hun emissie, die nu nog in stijgende lijn is, moet drastisch naar beneden.

Vrachtboten op de binnenvaart, die dagelijks pendelen tussen twee havens, zouden kunnen overschakelen op batterijen. Als hun laad- en lostijd voldoende is om de batterijen terug op te laden. Zoals gezegd, batterijen zijn sterk genoeg om de boten aan te drijven, maar slechts over korte tijden.

Voor het groter werk en de zeescheepvaart wordt door de reders nu gekeken om op korte termijn zware stookolie te vervangen door aardgas. Dat zou de emissie van CO2 halveren en ook de uitstoot van verzurende zwaveloxide verhelpen. Op langere termijn is ook hier de oplossing brandstofcellen op waterstofgas.

En de luchtvaart? Veel binnenlands en inter-Europees luchtverkeer zou al vervangen kunnen worden door een democratisering van de hoge snelheidslijnen op het spoor. Blijft het intercontinentaal luchtverkeer. Huidige koepelorganisaties van de luchtvaart denken aan synthetische  brandstoffen ter vervanging van de kerosine. Dat is nuttig in zoverre er geen bijkomende aardolie voor ontgonnen hoeft te worden, maar het blijft natuurlijk CO2 die op grote hoogte in de atmosfeer uitgestoten wordt, waar hij nog schadelijker is.

Andere ingenieurs merken fijntjes op dat de ruimtevaart al jaar en dag waterstofgas gebruikt om met raketten satellieten in een baan om de aarde te sturen. Met de nodige technische aanpassingen zouden ook vliegtuigen met straalmotoren op waterstof kunnen.

Kader: auto’s op waterstof

Productie van groene waterstof kost circa 3€ per kg H2. Terwijl de productie van grijze waterstof 1,5€ bedraagt. Aan de pomp zou je kunnen tanken voor 4€ /kg H2. Met 1 kg H2 rijdt een waterstofauto circa 100 km ver. De huidige modellen nemen 6 kg waterstof mee en kunnen 600 km autonoom rijden.

Waterstof wordt getankt op 700 bar druk voor personenwagens en op 300bar druk voor vrachtwagens.  Waterstof heeft ruim driemaal meer energie inhoud per kg dan benzine of diesel, maar is ook samengedrukt meer volumineus

Kader: de efficiëntie van de energieomzetting via waterstof

Een veelgehoorde tegenwerping: ‘elektriciteit opslaan in waterstof om terug elektriciteit te maken geeft veel verlies’. Jawel, maar in eindgebruik nog steeds minder dan alle andere vormen van energieomzetting om een motor aan te drijven. Je dient niet enkel het verlies in de productie van de finale energie te bekijken maar ook het verlies bij het gebruik zelf. Combineer je beide verliesposten dan komt de brandstofcel op waterstof gecombineerd met een elektromotor als de winnaar uit de vergelijking, dubbel zo efficiënt als de combinatie diesel-verbrandingsmotor.

Besluit: de technologische revolutie is al bezig en kan versneld worden

Iemand zei: ‘het stenen tijdperk is ook niet gestopt door een gebrek aan stenen’. Ons huidig economisch systeem dat druipt van de fossiele olie zal ook niet stoppen door een gebrek aan petroleum of aardgas. Integendeel, de voorraden zijn meer dan genoeg om eeuwen door te gaan. Genoeg om heel onze planeet meermaals te vergiftigen met luchtverontreiniging en om helemaal kapot te laten gaan aan de klimaatontaarding.

Om het roer om te gooien zal er veel geïnvesteerd moeten worden op vele terreinen. Ook zullen we bijkomende technologische scholing moeten aanbieden op grote schaal. Het in elkaar passen van de verschillende mogelijkheden vergt grondige planning. Studieburelen hebben, in opdracht van de overheid, deze investeringskost op 11 miljard  euro per jaar geschat voor België. De maatschappij moet op oorlogsvoet gezet worden.

De volkse mobilisatie is een nieuwe drijfkracht om de nieuwe technologie in te voeren. Om het met de woorden van Karl Marx te zeggen: de ontwikkeling van de productiemiddelen is rijp. Het zijn de politieke productieverhoudingen die afremmen.

Grafiek  overgenomen uit www.ballard.com  Fuel cell solutions for zero emission ships: Hier zie je dat waterstof de hoogste energie inhoud heft per kg gewicht, maar laag scoort in energie per volume.

dagelijkse newsletter

take down
the paywall
steun ons nu!