Waterstof in het energiesysteem

Waterstof wordt vooral gebruikt in geconcentreerde industriegebieden, zoals de haven- en industrieclusters in Rotterdam en Zeeland. In deze regio’s is waterstof een onmisbare grond- en processtof voor verschillende industriële toepassingen.

Waterstof wordt gebruikt bij de productie van chemische stoffen zoals methanol en andere basisgrondstoffen. Deze stoffen vormen de bouwstenen voor uiteenlopende producten, waaronder kunststoffen, oplosmiddelen, lijmen, coatings en synthetische materialen. Waterstof is nodig om deze stoffen te kunnen maken.

In raffinaderijen wordt waterstof gebruikt om aardolieproducten te bewerken en te zuiveren. Het helpt om zwavel en andere ongewenste stoffen uit olie te verwijderen. Ook zorgt waterstof ervoor dat olieproducten geschikt worden gemaakt voor verdere verwerking tot brandstoffen of chemische producten. Zonder waterstof is dit op grote schaal niet mogelijk.

Waterstof is een essentiële grondstof voor de productie van ammoniak. Ammoniak wordt onder andere gebruikt voor kunstmest en speelt daarmee een belangrijke rol in de landbouw en voedselproductie. De productie van ammoniak vindt op grote schaal plaats in industriële gebieden en vraagt om grote volumes waterstof.

Een groot deel van de waterstof die bedrijven nu gebruiken, is grijze waterstof, geproduceerd uit aardgas. Bij dit productieproces komt CO₂ vrij, die in veel gevallen wordt uitgestoten.

In Nederland wordt daarom ook gekeken naar manieren om deze uitstoot te beperken zolang aardgas nog wordt gebruikt als grondstof. Een voorbeeld daarvan is het afvangen en opslaan van CO₂. In de Rotterdamse haven werken Havenbedrijf Rotterdam, Gasunie en EBN samen aan Porthos, een project voor het transport en de opslag van CO₂ onder de Noordzee. De waterstofproductie zelf verandert daarbij niet, maar de vrijgekomen CO₂ wordt afgevangen en opgeslagen.

Een andere route is overschakelen op duurzame productie. Waterstof wordt dan gemaakt met elektriciteit en water, zonder fossiele grondstoffen en zonder directe CO₂-uitstoot. Deze vorm wordt groene waterstof genoemd.

Daarnaast wordt onderzocht waar waterstof aanvullend kan worden ingezet. Waterstof is daarbij niet voor alle toepassingen geschikt. Voor sommige toepassingen zijn andere oplossingen, zoals directe elektrificatie, beter passend.

Waar elektrificatie, CCS of andere moleculaire energiedragers zoals biomethaan geen passend alternatief bieden, kan waterstof een rol vervullen. Dat geldt voor toepassingen waarbij een fysiek molecuul nodig is, voor vormen van energieopslag over langere perioden en voor industriële processen met specifieke technische eisen. Voor toepassingen zoals personenvervoer of ruimteverwarming zijn (hybride) elektrische oplossingen vaak geschikter.

Of waterstof in deze toepassingen ook daadwerkelijk op grote schaal wordt ingezet, hangt af van randvoorwaarden zoals beschikbare infrastructuur, betaalbare productie en voldoende vraag naar duurzame producten. 

De rol van waterstof verschilt per land en per energiesysteem. Nederland heeft specifieke kenmerken die bepalen waar waterstof een noodzakelijke functie vervult. Dat vormt ook de basis voor de ontwikkeling van een waterstofnetwerk.

Het Nederlandse energiesysteem kent grote seizoensverschillen. In de winter is de energievraag hoger dan in de zomer, terwijl de productie van duurzame elektriciteit kan schommelen. Nederland beschikt nauwelijks over grootschalige mogelijkheden voor waterkracht. In een volledig CO₂-vrij energiesysteem is daarom energieopslag over langere perioden nodig.

In de gezamenlijke scenario’s van de Nederlandse netbeheerders wordt uitgegaan van een energiesysteem waarin elektriciteit en duurzame gassen elkaar aanvullen. Waterstof kan daarin een rol vervullen als energiedrager voor opslag en flexibiliteit over langere perioden.

Nederland speelt een belangrijke rol in internationale lucht- en scheepvaart. Voor deze vormen van transport zijn elektrische alternatieven beperkt beschikbaar. Waterstof is hier vooral relevant als grondstof voor duurzame brandstoffen. Andere opties, zoals biogene brandstoffen, bestaan wel, maar zijn mogelijk te schaars om aan de totale vraag te voldoen. Waterstof kan in dat geval dienen als aanvulling.

Nederland heeft een relatief grote en sterk internationaal verbonden chemische industrie. Voor veel chemische processen is een moleculaire grondstof nodig. Waterstof kan deze rol vervullen bij de productie van chemische materialen en producten. Juist door de omvang en verwevenheid van deze sector is waterstof als grondstof in Nederland extra relevant.

Waterstof kan ook worden ingezet als brandstof in industriële processen waarvoor directe elektrificatie beperkt mogelijk is. Dit geldt onder meer voor delen van de staalindustrie en voor processen die zeer hoge temperaturen vereisen, zoals in de glas- en keramische sector. In deze toepassingen is een moleculaire energiedrager nodig, of is de benodigde elektriciteitsinfrastructuur niet tijdig beschikbaar.