GROENE H2 VOOR VERVANGEN GRIJZE H2. 61 % EFFICIËNTER DAN DE THANS VOLPREZEN BACK-UP VOOR ELEKTRICITEITSOPWEKKING.

 Voor elke m3 aardgas dat je zou besparen door waterstof te verbranden in een elektriciteitscentrale had je maar liefst 1,61 m3 aardgas kunnen besparen als je die groene waterstof had gebruikt als vervanging van grijze waterstof.

De waterstofladder.

  Milieu Centraal heeft het gebruik van de schaarse groene waterstof (dat nu dus nog niet bestaat) als vervanging van de huidige 800.000 ton per jaar aan grijze waterstof bovenaan in haar waterstofladder geplaatst. Desondanks lijkt het voor velen nog de Heilige Graal om schaarse groene waterstof te gaan verbranden als back-up in een elektriciteitscentrale. Zelfs voor het Noorse energiebedrijf Equinor dat aardgas wil gaan reformen tot waterstof als brandstof voor een gascentrale in Lelystad. Dat terwijl datzelfde waterstof eerst met 25 % reformverlies uit datzelfde aardgas moet worden geproduceerd. Je kan aan de hand van de omzettingsverliezen berekenen hoeveel efficiënter het vervangen van de huidige 800.000 ton grijze waterstof vergeleken met vervanging van aardgas in een elektriciteitscentrale is. Ik kom uit op 61 % meer efficiëntie.

   De verbrandingswaarde van 1 m3 aardgas (ca. 33 MJ) komt overeenkomt met 3 m3 waterstof (ca 10,8 MJ). Het telkens omrekenen van aardgas naar waterstof en visa versa lijkt mij verwarrend. Bovendien gaat het niet om de m3's maar om de energieinhoud (en dus het omzettingsverlies). Verder zal het hogere verlies aan condensatiewarmte bij de verbranding van waterstof voor velen nieuw zijn. Het hogere verlies aan condensatiewarmte wordt immers door de waterstoflobby verzwegen. Zo blijft de voorzitter van het noordelijk netwerk Hydrogreenn beweren dat een HR-ketel op waterstof zelfs een hoger rendement heeft dan een ketel op aardgas.

Het met 25 % reformverlies uit aardgas produceren van een grondstof en deze vervolgens als vervanger van aardgas verbranden?

 Nederland produceert jaarlijks uit aardgas 800.000 ton grijze waterstof als grondstof voor de chemische industrie. Als Tata Steel haar huidige productieproces met het zeer vervuilende cokes zou vervangen met waterstof komt daar nog eens 800.000 ton aan grijze waterstof bij. Grijze waterstof wordt middels het reform proces bij hoge temperatuur en hoge druk geproduceerd uit aardgas ((en stoom)). Ook hierbij geldt de wet dat er bij elke omzetting omzettingsverlies plaats vindt. Voor het reformingproces van aardgas naar grijze waterstof geldt een omzettingsverlies van 25 %. Het goede nieuws is dat als men in plaats van grijze waterstof groene waterstof ((dan natuurlijk wel volledig geproduceerd uit groene overschotstroom)) men dat reformproces en dus het bijbehorende 25 % reformverlies bespaart. Zonder dat reformproces bespaart 100 m3 aardgasequivalent aan groene waterstof dus 100 / 0,75 is 133 m3 aardgas.

Groene waterstof als brandstof voor back-up elektriciteitscentrale. Extra opslagverlies en condensatiewarmteverlies.

  Hoeveel m3 aardgas ga je besparen als je dezelfde 100 m3 aardgasequivalent aan groene waterstof ga verbranden in een elektriciteitscentrale? Groene waterstof levert net als aardgas de benodigde warmte voor de elektriciteitscentrale. Alleen treden er met groene waterstof als vervanging van aardgas extra verliezen op. Ten eerste moet je als je de groene waterstof niet als grondstof in de volcontinu doordraaiende en dus continu groene waterstof afnemende chemische industrie wil gebruiken deze waterstof, en wel onder hoge druk, opslaan. Dan ben je al 10 % van de energieinhoud kwijt en resteert er dus nog maar 90 %. Vervolgens wordt de groene waterstof verbrand in de gascentrale en ontstaat er dus extra condensatiewarmteverlies. Een moderne stoom- en gascentrale (STEG) heeft een rendement van 50 % áls deze gestookt wordt met aardgas. Bovenwaarde. Bij de verbranding van aardgas ontstaat immers CO2 én waterdamp. Alleen een HR-ketel kan bij lage retourtemperaturen die condensatiewarmte benutten maar een gasgestookte elektriciteitscentrale niet. Bij de verbranding van aardgas bedraagt het condensatiewarmteverlies 11 % (opbrengst 89 %). Bij de verbranding van waterstof bedraagt deze 18 % (opbrengst 82 %). Dat houdt in dat een waterstofgestookte gascentrale dus een vergelijkbare opbrengst heeft van (82 / 89) x 100 % = 92 %. Samen met het opslagverlies blijft er daardoor van de 100 m3 aan aardgasequivalent groene waterstof, vergeleken met een aardgasgestookte STEG-centrale, dus over 100 x 90 % x 92 % = 82,8 m3 aardgasequivalent aan energie over.

 Dus terwijl het gebruik van groene waterstof om grijze waterstof te vervangen juist 25 % als extra besparing (aan reformverlies) oplevert, levert het gebruik van waterstof in een elektriciteitscentrale juist slechts een opbrengst van 82,8 % op als gevolg van verlies als gevolg van opslag en condensatiewarmte, vergeleken met aardgasstook. Daarmee levert het gebruik van groene waterstof als vervanging van grijze waterstof i.p.v. het verbranden in een gascentrale dus 133 / 82,8 dus 161 % op. En derhalve een efficiëntie dat maar liefst 61 % hoger ligt. Als vervanging van grijze waterstof i.p.v. het verbranden in een elektriciteitscentrale om zogenaamd aardgas te besparen bespaar je dus maar liefst 61 % extra aardgas.

 Dus voor elke m3 aardgas dat je hebt bespaard door deze te verbranden in een elektriciteitscentrale had je maar liefst 1,61 m3 aardgas kunnen besparen als je deze had gebruikt voor vervanging van grijze waterstof.

Leon Nelen.