Wat is waterstof voor energiedrager?

Waterstof is het lichtste gas en is kleurloos, reukloos en bovendien zeer ontvlambaar. Het is een tweeatomig gas diwaterstof dat wordt aangeduid met H2 waarbij de letter H staat voor het Latijnse Hydrogenium. Deze term is weer afgeleid van het Oudgriekse ‘hudōr dat staat voor ‘water’ en het woord ‘genes’ dat vertaald kan worden met ‘vormen’ en ‘maken’. Men zou Hydrogenium letterlijk kunnen vertalen met watermaken of watermaker. Dit woord maakt duidelijk dat waterstof gebruikt lam worden om bijvoorbeeld water te maken. Water ontstaat tijdens de reactie tussen zuurstof en waterstof. Met waterstof kan men echter veel meer.

Waterstof in de energietransitie
Waterstof wordt in het kader van de energietransitie genoemd als een mogelijke vervanger voor aardgas. In tegenstelling tot zonlicht, windkracht en waterdruk is waterstof een energiedrager. Voordat men waterstof kan gebruiken zal men dit gas eerst moeten produceren. In een later stadium kan me de waterstof verstoken waardoor hitte vrijkomt die kan worden overgedragen op bijvoorbeeld het leidingwater in een centrale verwarmingsinstallatie. In dit systeem zou waterstof een vervanger kunnen worden van aardgas.

Het produceren van waterstof
Waterstof moet geproduceerd worden. Dat is een voordeel maar ook een nadeel. Het voordeel is dat men door het produceren van waterstof voldoende waterstof kan aanmaken om in een bepaalde energiebehoefte te voorzien. Een nadeel van de waterstofproductie is echter dat het veel energie kost. Men kan waterstof halen uit aardgas maar daarbij komt CO2 vrij. Dat is juist niet gewenst in het kader van een duurzame energietransitie. Daarom moet men waterstof winnen uit water. Daarvoor kan men waterstof doormiddel van elektrolyse verkrijgen.

Tijdens deze elektrolyse wordt water gesplitst in waterstof en zuurstof. Dit proces zorgt niet voor schadelijke uitstoot maar kost wel veel elektriciteit. Dat is het grote nadeel van waterstof, de productie kost veel energie. Daarom zullen veel zonnepanelen en windmolens geplaatst moeten worden om de benodigde elektrische energie op te wekken. Als men deze duurzame energiebronnen niet gebruikt moet men elektrische energie uit kolencentrales en gascentrales halen waardoor het duurzame effect van waterstof teniet wordt gedaan.

Is waterstof rendabel?
Waterstof is dus een energiedrager maar niet een hele effectieve als men kijkt naar het rendement. Als men waterstof weer in een andere energievorm wil brengen gaat er altijd energie verloren. Daarom is het over het algemeen effectiever om energie niet eerst om te zetten in waterstof. Als men bijvoorbeeld de elektrische energie van windmolens direct op het lichtnet zet wordt de elektrische energie veel effectiever benut dan wanneer men deze elektrische energie gebruikt om waterstof als energiedrager te benutten. Dat maakt waterstof niet rendabel.

Kan een aardgasgestookte cv-ketel omgebouwd worden tot waterstofketel?

Nederland zal de komende jaren afscheid gaan nemen van aardgas als verwarmingsbron. In plaats daarvan worden andere energiebronnen aangewend die duurzamer zijn. Dit wordt ook wel de energietransitie genoemd. Waterstof wordt binnen deze energietransitie steeds vaker genoemd als vervangende brandstof voor aardgas. Dat betekent dat men in de toekomst geen aardgasgestookte cv-ketels gaat gebruiken maar zogenaamde waterstofketels. Een aantal vragen kunnen dan ontstaan.

Allereerst de vraag of waterstof wel gebruikt kan worden in een cv-installatie. Het antwoord op deze vraag is ‘ja’. Waterstof kan worden gebruikt voor een cv-installatie alleen moet men dan wel een andere ketel gebruiken. De waterstofketel is speciaal ontworpen voor het verstoken van waterstof in een cv installatie. Dan is er natuurlijk nog de vraag of een aardgasgestookte cv-installatie kan worden omgebouwd tot waterstofketel. Deze vraag wordt in de volgende alinea behandeld.

Aardgasgestookte cv-ketels ombouwen tot waterstofketels

Aardgas is een fossiele brandstof en waterstof is een brandbaar gas dat men kan produceren. Beide brandstoffen kunnen worden gebruikt om cv-leidingwater te verwarmen. Toch is er wel een duidelijk verschil. Zo heeft waterstof een hogere verbrandingssnelheid dan aardgas. Dat is een aspect dat er voor zorgt dat men een aardgasgestookte cv-ketel niet kan gebruiken voor het verstoken van waterstof. Er zullen een aantal componenten moeten worden veranderd.

Componenten vervangen
Allereerst moeten de branders van de cv-ketel worden vervangen door branders die zijn ontworpen voor het verstoken van waterstof. De dichtheid van waterstof is ook anders evenals de vlamtemperatuur die hoger is. Om die reden moet de gebruikelijke aardgasgestookte cv-ketel verschillende aanpassingen ondergaan. Dat zorgt er voor dat het in de toekomst bijna ondoenlijk is om alle aardgasgestookte cv-ketels om te bouwen tot waterstofketels. Om die reden worden steeds vaker ketels in woningen gebouwd die voor aardgas en waterstof geschikt zijn. Deze ketels zijn alvast geplaatst voor het geval we in Nederland geen aardgas meer gaan gebruiken maar waterstof.

Is een waterstofketel de oplossing?
Toch is het nog maar de vraag of waterstof daadwerkelijk gebruikt gaat worden als vervangende brandstof voor aardgas om woningen te verwarmen. Om die reden wordt nog gewacht met de grote klus om alle woningen in Nederland te voorzien van een cv-ketel die ook als waterstofketel kan worden gebruikt. Het grote voordeel is wel dat er niet heel veel aanpassingen hoeven te worden gedaan aan het aardgasleidingnetwerk. In principe zou men ook door deze leidingen waterstof naar waterstofketels kunnen transporteren. Toch is waterstof niet de perfecte oplossing. Aardwarmte en warmtepompen zijn veel betere oplossingen omdat deze duurzamer zijn en woningen zelf in hun eigen energie kunnen laten voorzien zoals bij nulwoningen, balanswoningen en passiefhuizen het geval is.

Proef met waterstofketels

Verschillende installatiebedrijven doen in Nederland echter al mee aan projecten waarin woningen worden gebouwd die doormiddel van waterstof verwarmd worden. Deze projecten kunnen een voorproefje zijn van de toekomst. Door projecten te bouwen met waterstofketels raken mensen meer met het idee vertrouwt en kunnen ze in de toekomst hun ervaringen met waterstofketels delen in de social media. Dat kan er voor zorgen dat de acceptatie en populariteit van waterstofketels toeneemt.