WATERSTOF IN ALLE KLEUREN. NIEUW: ALS LH2 AANGEVOERDE AZURE WATERSTOF. OPSLAG EIGEN H2 IMMERS EEN PROBLEEM.
In een advertentie in het Financieel Dagblad van16 september maakte Uniper triomfantelijk melding van haar plannen om o.a. een 100 MW gascentrale op waterstof te bouwen als back-up voor wind- en zonneenergie. Mijn mailtje waar Uniper die groene waterstof dan gaat opslaan blijft, ook na een verzoek mijn vraag in het Duits of Engels te stellen, onbeantwoord. Waterstofopslag is immers een probleem. Er is een proef gedaan met de opslag van waterstof in een zoutcaverne en voor 2028 hebben partijen al ingeschreven om in een zoutcaverne bij Zuidwending waterstof op te kunnen slaan om hun productieprocessen beter ongestoord te kunnen laten verlopen. Maar ook me de drie andere geplande cavernes dan zal er een tekort blijven aan opslagmogelijkheden. Vier zoutcavernes zullen slechts 2 dagen van de huidige (grijze) waterstofvraag dekken. Ook is bekend dat waterstof dat in een zoutcaverne opgeslagen wordt te veel vervuild raakt voor de membranen van brandstofcellen. Ook gaat bij de opslag van waterstof vanwege de vereiste zeer hoge druk energie verloren. Kortom de opslag van groene waterstof wordt een probleem. Aanvoer van groene waterstof in Liquid Hydrogen (LH2) tankers uit zonnige zuidelijkere oorden of uit Noorwegen vanwege een lange leveringszekerheid van groene stroom dankzij de spaarwaterkrachtcentrales (en de kabels vanuit Nl, Dk, Dld en het VK) én het gebrek aan stroomverbindingen in Noorwegen zelf, heeft dan ook als extra voordeel dat het een uitkomst kan bieden voor het opslagprobleem van onze eigen waterstof. Voor mij voldoende reden om aan de als Liquid Hydrogen aangevoerde groene waterstof een aparte kleur te geven.
De verschillende bronnen van waterstof zijn in vele kleuren van de regenboog onderverdeeld. De bekendste (ik bedoel daarmee het vaakst voorkomende) is grijze waterstof. Groene waterstof (met, al dan niet zogenaamd, gemaakt met electriciteit van groene bronnen) is bij velen, vanwege de waterstofhype, het bekendste. Maar nog altijd wordt (gelukkig, vanwege de pikzwarte waterstof van 'groene' elektrolysers die vanwege de subsidies en de benodigde bedrijfstijd vrolijk doordraaien wanneer de 'groene' stroom inmiddels uit kolen- en gascentrales komt) 99,9 % van de benodigde waterstof direct gevormd uit fossiele bronnen zoals aardgas (Steam Methane Reforming) en soms ook steenkool.
Verder wint in waterstofhypeland blauwe waterstof populariteit. Waterstof dat net als grijze waterstof middels steam methane reforming uit aardgas wordt gewonnen maar waarvan 1. de CO2 wordt afgevangen en 2. in lege gasvelden voorgoed wordt opgeslagen (Carbon Capture and Storage CCS) en 3. direkte verbranding als aardgas vervangt en 4. derhalve onnodige hoge omzettingsverliezen geeft en 5. derhalve leidt tot het versneld opraken van de minst vervuildende fossiele brandstof. Niet zo'n goed idee. Zodra het aardgas derhalve versneld op is, is ook de (blauwe) waterstof op. En ja, ook de lege gasvelden raken ook een keer vol met CO2.
Voor de goede orde. Als van de huidige grijze waterstof de CO2 wordt afgevangen en opgeslagen heet dat gewoon grijze waterstof met CCS. Ook al is de pijp tussen de kraker en de ammoniakvormer 200 kilometer langer (van de geplande aardgaskraker met CCS op de Maasvlakte tot bijvoorbeeld de kunstmestfabrieken in Geleen of het Roergebied) dan wanneer datzelfde proces in Geleen of het Roergebied zou plaats vinden.
Verwant is zilverblauwe waterstof. Deze is ook van fossiele oorsprong. Daarbij reageert aardgas wederom bij zeer hoge temperaturen tot (zeer) zuivere elemetaire koolstof (grafiet) en waterstof. Maar de dan gevormde hoogwaardige koolstof in de vorm van grafiet is dan geschikt voor de productie van autobanden of kan in de landbouw gebruikt worden als bodemverbeteraar (charg). Vergeleken met de reactievergelijking voor grijze of blauwe waterstof (CH4 + 2 H2O --> CO2 + 4 H2) blijkt tevens dat per hoeveelheid aardgas er dan maar de helft van de waterstof wordt gevormd.
Dan is er gele waterstof die middels elektrolyse gemaakt kan worden met stroom uit kerncentrales (al dan niet met een stroomoverschot ook uit andere groene bronnen).
Daarnaast is er ook de theoretische rode waterstof welke met zeerhogetemperatuurkerncentrales geproduceerd kan worden doordat water zich ook in zuurstof en waterstof kan splitsen bij temperaturen boven de 2000 graden. Bij dergelijke hoge temperaturen verloopt elektrolyse ook sneller waardoor voor de gebruikte elektrische energie het rendement ook veel hoger ligt.
Vervolgens is er witte waterstof, een recente ontdekking, die, voor zover ik het kan begrijpen, vele kilometers diep in onze aardkorst gevormd wordt als er nog elementair ijzer aanwezig is welke bij hoge temperatuur met water (stoom) reageert tot ijzererts c.q. roest (2 Fe + 3H2O --> Fe2O3 + 3H2). Heuh, dus een niet fossiele brandstof die, net als uranium, toch eindig zal zijn.
Over overzees transport, en dus opslag, gesproken komen we deze reactievergelijking ook tegen in een project van de TU-Eindhoven. Na een project om bij de bierbrouwerij eerst met elektriciteit elementair ijzer te maken uit roest en vervolgens te verbranden (een zeer laag rendement dus) onderzoekt de TU-Eindhoven nu hoe het elementaire ijzer ook gebruikt kan worden om transport van waterstof over lange afstanden (vanuit de tijdens onze winters zonovergoten Namibïe en Zuid-Afrika) mogelijk te maken. Hier aangekomen laat men dan de zeer kleine ijzerdeeltjes reageren met stoom tot Fe2O3 (roest) én waterstof. Vervolgens kan het roest (in feite zeer zuiver ijzererts) weer terug getransporteerd worden naar Namibië of Zuid-Afrika.
Moet er dan zonodig na al deze kleuren nog een kleur worden toegevoegd. In feite is waterstof overzee aangevoerd onder hoge druk of chemisch opgeslagen (Fe óf ammoniak) van uit gebieden waar goedkoop groene stroom geproduceerd kan worden gewoon groene waterstof. Maar het feit dat deze groene waterstof dan uiteraard in opgeslagen vorm in Nederland wordt aangevoerd geeft deze waterstof wel een extra hoge waarde. Ik verwijs bijvoorbeeld naar een aan het waterstofnet gekoppelde waterstofbromideflowbatterij. Tijdens een stroomoverschot een zeer goedkope elektrolyser (2HBr +e --> Br2 + H2). Alleen is het daarna noodzakelijk de dan gevormde zuivere Br2 tijdens momenten met een stroomtekort weer in de ontladingsfase terug wordt omgezet tot HBr en elektriciteit (Br2 + H2 --> 2 HBr + e). Opslag van waterstof maakt deze flowbatterij duur maar deze kosten vallen vrijwel volledig weg als de flowbatterij tijdens het opladen de waterstof kwijt kan op het waterstofnet (de flowbatterij werkt dan als een goedkope elektrolyser) en tijdens het ontladen uit het waterstofnet weer kan beschikken over de aanvoer van (voldoende zuivere vanwege de membranen) waterstof. Een LH2-tanker die tijdens onze eigen groene stroomoverschotten alleen maar wat langer aan de gasterminal moet liggen is daartoe een geschikte en goedkope groene waterstofopslag.
Is er nog een kleur vrij? Ik denk aan de kleur azure. De kleur van een zonovergoten Middelandse Zee of nog Zuidelijkere kusten waar groene waterstof dankzij zonPV goedkoop geproduceerd kan worden (of groene waterstof bij Noorse waterkrachtcentrales) om onder hoge druk of in chemische vorm zoals elementair ijzer of ammoniak naar onze havens aangevoerd kan worden.
Azure waterstof. Onthouden dus !
Leon Nelen.
Reacties
Een reactie posten