DOSSIER ENERGIE - Discussietekst: 'En wat met waterstof, Climaxi?'
* Discussietekst energietransitie CLIMAXI *
Het vijfde en afsluitende artikel in ons DOSSIER ENERGIE gaat verder in op de mogelijkheden van waterstof in de nodige energie-transitie. Medewerker van onze lokale groep in Zaventem, Jean-Paul 'Sjapie' Martens, bundelde de opportuniteiten en start zijn artikel met een fikse vraag aan Climaxi.
Deze tekst is bedoeld als discussietekst: reacties zijn welkom op info@climaxi.be
De kennis over waterstof is zeer beperkt onder de mensen. Dat opent de deur naar dwepen met een waterstofeconomie als dé oplossing voor de klimaatcrisis. Het krachtigste argument tegen deze illusie is de transitietraagheid. De invoering van een nieuwe energiedrager verloopt traag, te traag. De redenen zijn complex en veel meer dan enkel de afremming vanuit de petroleumwereld.
In het verleden verliep een energietransitie in het wereldwijde kapitalisme nooit sneller dan 2% per jaar. Véél sneller wil zeggen nog minstens 30 jaar vooraleer een veralgemeend gebruik zich kan inzetten. En we hebben geen decennium tijd meer! Waterstof als tweede energiedrager naast elektriciteit komt dus te laat als globale oplossing. Het is ook maar een deeloplossing. Dat maakt de waterstoftoepassingen niet minder belangrijk voor ons. We verzamelen hier een aantal argumenten pro en de nieuwe vragen die daarbij opkomen.
Het alternatief in tijden van tegengas en kernstop
Willen we als maatschappij ooit wat controle verwerven over het energiegebruik, dan is het nodig maar tegelijk onvoldoende om de groei in vraag te stellen. Omschakelen naar welke alternatieven is van even groot belang. Waarom zou waterstof hier niet vooraan staan?
Vooreerst, er bestaan maar enkele energiedragers die de kans bieden ons milieu weinig of niet te belasten, zowel in productie als in verbruik.
Ten tweede, men zegt dat elke ton CO2 gaat tellen. We zitten met een wereldeconomie die vandaag nog 84% van zijn energie uit fossiele brandstoffen haalt. Elk zonnepaneel, elke zonneboiler, elke windmolen, elke waterkracht- en aardwarmte-installatie of andere duurzaam alternatief dringt gas- en petroleumwinning definitief terug. Groene H2 vult deze reeks oplossingen aan zowel in kleinschalige als in grotere projecten.
Ten derde, het is ons duidelijk dat gas- en kerncentrales er uit moeten en dat dreigende stroomtekorten overroepen zijn. Maar dat debat draait om elektriciteit, concreet is dat 20 à 25% van ‘s lands energieverbruik. De behoefte aan warmte-energie is 4 à 5 maal groter. De huishoudens halen die voornamelijk uit aardgas. De bedrijven gebruiken allerlei fossiele bronnen en hebben dikwijls hogere energiewaarden nodig die elektrisch niet inzetbaar zijn. Ook deze uitstoot kan met hydrogene toepassingen verdwijnen.
Dit vraagt nieuw rekenwerk…
Bijvoorbeeld, vandaag wordt er veel geïnvesteerd in isolatie. Wat is dan de bijkomende kost van verwarmen op H2? Voor oude en sociale woningen is dit waarschijnlijk de beste optie. Voor alle nieuwbouw zouden warmtepompen op elektriciteit de beste verhouding bieden.
Bijvoorbeeld, een volledige energievoorziening voor een gewone woning met waterstof moet vandaag al kunnen voor 16.000 euro. (Solenco Power, Turnhout)
Wat kost dan een straatproject, een wijkinstallatie, of een energienet op grotere schaal? Zelfs in de huidige ontwikkelingsfase lijkt het individueel en particulier al betaalbaar.Zouden het onrealistische, gigantische investeringsplannen zijn als we zien dat Nederland de eigen gaswinning stopt, het hele gasnet begint om te bouwen naar waterstof en de eerste nieuwe H2-pijplijn al door Zeeland loopt? Wanneer volgt er een nationaal plan voor ons land of een project op Europees vlak.
… vertrekkend van wat al bestaat
België heeft het meest dense waterstofnetwerk ter wereld. Air Liquide legde de laatste 50 jaar 613 km pijplijnen ondergronds. Het stuurt daar jaarlijks 6 miljard m3 grijze H2 door van en naar bedrijven. Het Colruyt-distributiecentrum in Halle draait reeds lang op groene waterstof van eigen zonnedak en windmolen. Van Hool en VDL bouwen al sedert 2005 bussen op waterstof, vooral voor export… en CMB bouwde een bootje voor op de Schelde. Die know-how is er dus al. Voor meer is het in economische kringen blijkbaar wachten op de overheid. Die subsidieerde tot nu toe alleen politiek-publicitaire initiatieven van klein formaat: een nieuw tankstation in de Antwerpse haven, eentje in Zaventem,… Ze staan leeg.
Laat ons dat H2- gas nu eens besnuffelen: ten eerste de beeldvorming
Honderd jaar geleden begon voor het eerst luchtvervoer op lange afstand met luchtschepen, Zeppelins genaamd. De nazi’s zetten toen propagandistisch zwaar in op intercontinentale vluchten. De spectaculaire beelden van de neerstorting van een brandende Hindenburg maakten wereldwijd en tot vandaag even grote indruk als de Titanic-ramp. De combinatie waterstof en blikseminslag kreeg de schuld, alhoewel er geen gasknal weerklonk en de brandende bekleding de H2 snel deed ontsnappen naar het heelal. De elites wendden zich af van waterstof als transportmiddel. De uitbouw van hun fossiele vloten nam die rol over. Alle publieke belangstelling doofde mee uit, tot vandaag.
Een fantastisch stofje met unieke eigenschappen en een recente sprong voorwaarts…
H2 is het hoofdbestanddeel van het heelal, maar komt op aarde in vrije vorm nauwelijks voor. Elke H2-voorraad is dus mensenwerk. H2 is de lichtste materie. Onder zuivere gasvorm is het 14 x zo licht als lucht. Je overwint ermee de zwaartekracht zoals met helium, wat niet alleen in de luchtvaart van pas komt. Doordat het zeer snel ontsnapt naar boven (aan 72km per uur recht omhoog doorheen de luchtmassa) stellen lekken/ongevallen, groot en klein, dus minder problemen. Het lek moet niet onder je stoel zitten, natuurlijk. Dit voordeel is uniek in de energiewereld. H2 is geurloos, kleurloos en smaakloos, allemaal potentieel gevaarlijk. Een lek of brand blijft dikwijls onzichtbaar. Toch is het risico klein na 100 jaar technische ervaring.
Breng waterstof bij zuurstof en je hebt veel energie. Die kan in één keer vrijkomen tijdens de knalgasreactie. Interessanter is uiteraard geleidelijke vrijzetting, door verbranding, bij talloze chemische reacties of met een fuelcell. Hier zet je rechtstreeks H2 om naar elektriciteit. Het ene is al efficiënter dan het andere. Bij verbranding verlies je alles in warmte. Komt van pas.
Met chemische reacties maak je andere energierijke stoffen die specifiek beter inzetbaar zijn, zoals in vliegtuigen. En met een fuelcell, brandstofcel bijvoorbeeld, zet je de helft om in elektriciteit en de andere helft in warmte. Zeer interessant en volop in gebruik. Bij de recentste verworvenheid van belang - er is 10 jaar aan gewerkt - wordt zonnestraling rechtstreeks via het zonnepaneel omgezet in waterstof. In 2016 leverde dit een doorbraak met een ongelooflijk rendement van 15% op.
Ter vergelijking, een zonnecel haalt 18%, maar dan heb je alleen nog maar de elektriciteit.
Ook interessant is dat die installatie het nodige water uit de lucht haalt. Niets toevoegen en alleen uithalen, lucht + licht = H2, magic! Gezien de zon voor iedereen schijnt en waterdamp zelfs in woestijnen voldoende aanwezig is, kan men er overal eenvoudig mee aan de slag. Een enkel paneel van 1,6 m2 levert nu gemiddeld 250 liter waterstofgas per dag. (1) Dit versterkt de hoop op veralgemeend gebruik wereldwijd: autonome kleine installaties zonder onderhoud of dure materialen,… opzij met al de houtvuurtjes, houtskool, turf, droge mest, petroleum, enz
… en ook gemakkelijk te produceren op de oude manier:
– Uit petroleum, gas, steenkool, kortom uit alle koolwaterstoffen,.... Men noemt die winning eufemistisch grijze of blauwe H2, maar zwart zou juister zijn. De Australische energiereuzen staan al klaar om met zwarte waterstof de hele Olympische Spelen in Japan te voorzien. Het zal niet bij die ene groenwas-operatie blijven.
– Met groene elektriciteit en elektrolyse van water. Voorwaarde is een massale toename van fotovoltaïsche panelen en/of andere bronnen van hernieuwbare energie. Er gaat bij de omzetting meer energie verloren, maar de zon zorgt voor overschot. Dus meer opvangcapaciteit. Ook met dit minder rendement komt men uit op bijna gratis energie voor iedereen én wereldwijd in overvloed. Zoals bij elektriciteit is alles aanpasbaar, van zwakstroom tot giga.
In het algemeen zijn alleen de ontwikkelingskosten duur. De corrosie-gevoeligheid en slijtage over heel de cyclus van de installaties is klein in vergelijking met fossiele bronnen. Zeldzame edelmetalen kunnen veelal vermeden worden. Geen rookgassen, geen boortorens of mijnen, geen giftige uitstoot, weinig of geen trillingen, stille werking... Dit rijtje voordelen komt men niet veel tegen.
Na het aanmaken, het bijhouden
Opslag is veiliger en goedkoper dan voor de meeste petroleumproducten. Het kan in gasvorm, onder lage of hoge druk, vloeibaar aan lage druk mits zeer lage temperatuur en in vaste vorm. Dat was in 1920 al zo, maar vandaag kan H2 opgeslagen, getransporteerd en ingezet met volledig automatisch gestuurde systemen. In tegenstelling tot batterijen die traag ontladen, blijft hier alle energie tijdloos behouden. Transport in hydrogeen leidingen loopt goedkoper en met minder verlies dan elektriciteit via hoogspanningslijnen.
Onvoldoende groene productie in onze regio’s?
Gekend zijn onze elektriciteitsoverschotten die nu al periodisch optreden bij energiewinning van zon en wind. Van lente tot herfst kan daar flink wat waterstof mee gemaakt. Twaalf zonnepanelen op een geïsoleerde woning, gekoppeld aan elektrolyse en brandstofcel, kunnen nu al de behoeftes van een gezin dekken voor verwarming én electriciteit over het hele jaar. Een waterstoftank van 4m3 als opslag in de tuin volstaat.
Maar voor industrie, instellingen en transport is er een enorm tekort. O.a. door de staal- en cementindustrie behoren we tot de grootste energieverbruikers van Europa. Zelfs zonder economische groei en met een betonstop is in de wintertijd H2-import nodig. In december en januari levert de zon ons bijna niets. Windenergie kan dit niet opvangen. Getijdenenergie (energie van de maan) en aardwarmte (uit mijnschachten) zijn onbenut. Van waar kan de energie dan komen? Het rendement van zonnepanelen in woestijnachtige gebieden is 2,5 tot 3 keer groter dan bij ons. Dit maakt een gigantisch verschil. Bovendien is er in woestijngebieden zoals de Sahara en de Sahel minder aanslag op landbouwgebied. Ter plekke kan dat gratis hoger rendement van 200 à 300% aangewend worden in waterstoffabrieken.
Conglomeraten zoals van Deme, Colruyt, Fluxis, Engie en de havens zien transport goed zitten (3). Hun vooruitzichten in 2020 waren ruim: bvb. een H2-route uit Marokko met supertankers, het transport zelf aangedreven door H2 ipv zware fuel, met opslag in Zeebrugge, kantelpunt prijs groene tov grijze H2 voorzien tussen 2030 en 2040, subsidies alleen in het begin, elektriciteitsvraag zal in ons land gigantisch stijgen,…
Zij kennen ook alternatieven. Er zijn vandaag al pijpleidingen van Afrika naar Europa. Ook dit vervoer vergt minder energieverliezen dan hoogspanningslijnen van zonnestroom. Als je al die cijfers bekijkt, is het too little, too late om alleen daarop te bouwen. Of dergelijke opties ook op een veel interessantere manier met publieke middelen te organiseren zijn, lijkt ons evident maar zullen we zelf moeten becijferen.
Dus, conclusies:
• Objectief zijn de nodige uitvindingen en middelen voor een grootschalige transitie reeds lang aanwezig. De vrije markt bepaalt vandaag het trage, aarzelende tempo. Duidelijk omschreven eisenprogramma’s kunnen de omschakeling versnellen. Het verder verlies van kostbare tijd is aanklacht nummer één.
• Er is nood aan veel meer aandacht voor hydrogene toepassingen vanuit de klimaatbeweging! Waterstoftechnologie is geen kwestie van blind vooruitgangsdenken. Vooral locale initiatieven kunnen de transitie aantrekkelijk maken.
• Politiek mag waterstoftechnologie niet langer het privédomein zijn van machtsgroepen die nog aarzelen tussen kernenergie en ander gewin. Elk project dient kritisch en publiek behandeld te worden. Openbare financiering en beheer zijn om tal van redenen te verkiezen, maar in de politiek valt dat vooral in dovemansoren.
• De sociale invulling van ‘waterstof in het dagelijks leven’ staat nog nergens. Kleine proefopstellingen moeten dringend meer bekend worden. Bij de omschakeling in de woonwijken moeten sociale woningen en oude huizen met voorrang energie-autonoom worden, want daar is de grootste winst te halen, sociaal én ecologisch.
• Opheffen van patentsystemen kan wereldwijde verspreiding van de beste, écht klimaatneutrale systemen versnellen.
• We moeten alle fossiele en nucleaire subsidiëring/investering blijven verhinderen, omdat zij vandaag de belangrijkste rem zijn op beterschap en het kantelpunt naar goedkopere waterstof uitstellen.
Jean-Paul 'Sjapie' Martens
———————
(1) : Imec Leuven, Centrum Oppervlaktechemie en Katalyse, Johan Martens, Jan Rongé en collega’s.
(2) : Nederland, volledig autonoom modelhuis op zon, PV, 1200 liter opslagtank in tuin, brandstofcel, katalytische boiler, achtereenvolgens bewoond door verschillende types familie, Goeree-Overflakee 2019, door Solenco Power uit Turnhout.
(3) Hydrogen Import Coalition, met Engie, DEME, Exmar, Fluxys, Port of Antwerp Bruges en Waterstofnet, plant grootschalige import uit Spanje, Marokko, Chili, Oman of zelfs Australië om heel goedkoop wind- of zonne-energie te kopen. Ter plaatse wordt waterstof gemaakt of aan waterstof verwante energiedragers. In 2035 zou bijna een kwart van de totale energievraag verzorgd worden, als je elektriciteit, gas, olie en andere brandstoffen samenneemt. Blijft drie kwart…
DOSSIER ENERGIE: In dit Energie-dossier publiceren we vier artikels op rij over energie.
Link naar het eerste stuk: Een petitie van Tegengas tegen de bouw van gascentrales.
Link naar het tweede artikel: Een interview met Leo Tubbax, woordvoerder van 'Stop Kernenergie
Link naar het derde artikel: een interview met Marc Alexander: 'Kernenergie-centrales omvormen'
Link naar het vierde artikel: Tegen kernenergie, een discussietekst.
Link naar het vijfde en afsluitende artikel: 'En wat met waterstof, Climaxi?'