Ad van Wijk.

Een bijdrage van Hugo Matthijssen.

Prof. Ad van Wijk, hoogleraar toekomstige energiesystemen aan de TU Delft, heeft een pdf gepubliceerd met als titel “De groene waterstof economie in Noord Nederland”. Zie hier.

Zie ook de Volkskrant hier.

Allereerst de plannen van Ad van Wijk.

Hij geeft het volgende aan:

Groene waterstof maakt de energietransitie mogelijk voor de chemie, mobiliteit en elektriciteit. Dit is nodig om klimaatdoelen van Parijs te halen én de economie te vergroenen en te versterken.” en “Er is samen met het bedrijfsleven, wetenschap en overheid een high level routekaart ontwikkeld. Deze moet nu concreet worden uitgewerkt in een masterplan onder leiding van een sterke en standvastige groene waterstofambassadeur.

Een doelstelling die hij dan in zijn plannen wèl moet waarmaken. Wil je een waterstofeconomie opzetten dan moet als eerste de techniek beschikbaar zijn en ook in de praktijk inzetbaar zijn. Wat is dan de rol van zo’n waterstofambassadeur vraag je je af.

Kijkend naar de techniek waterstof is een energiedrager. En er is in de praktijk veel energie nodig om waterstof te produceren. Er zijn op dit moment 2 praktisch bruikbare technieken om waterstof te produceren.

1e Waterstof produceren via elektrolyse daarbij wordt met gebruikmaking van elektriciteit water (H2O) gesplitst in waterstof en zuurstof. En vervolgens kun je waterstof opslaan onder hoge druk tussen 700 en 1000 bar. Net als alle omvormingsprojecten gaat dat met verliezen gepaard, zowel bij de elektrolyse als bij de compressie. Zijn uitgangspunt is dat we met windmolens en zonnepanelen groene waterstof kunnen produceren.

2e Door het splitsen van aardgas met een chemische installatie. Waterstofgas kan verkregen worden uit aardgas. Aardgas of methaan bestaat uit 4 atomen waterstof en een atoom koolstof. CH4 ook hier wordt de molecuul gesplitst in waterstof en koolstof bij dat proces wordt energie gebruikt en de koolstof wordt daarbij gebonden met zuurstof. Het eindproduct hiervan is waterstof en koolzuur, CO2. Dit is in de praktijk dan ook nu de grootste bron van waterstof o.a. als grondstof voor de chemie.

Het zal duidelijk zijn dat wat groene waterstof genoemd wordt in principe waterstof is uit elektrolyse van groene stroom zoals wind en zon. Laten we met dit in het achterhoofd nog eens verder kijken in deze mooie brochure.

Dit is zijn tekst:

Groene waterstof faciliteert de transitie naar een wereldwijd duurzaam energiesysteem.

lees ik op blz 4 en 5 en vervolgens een heel verhaal over allerhande zaken. Maar eerst de essentie: kunnen we genoeg groene stroom produceren met wind en zon?

Zie blz 13 ” De Groene Waterstofeconomie in Noord-Nederland” daarin schrijft hij het volgende:

Met de implementatie van deze projecten, activiteiten en systemen tussen 2017 en 2030, zal er bij benadering jaarlijks 270.000 ton waterstof (38 Petajoule) geproduceerd worden in Noord-Nederland.” 160.000 ton via elektrolyse (windmolens), 100.000 ton biomassa vergisting en 10.000 MW waterstof uit de zongebieden.

En daar gaan we dan ammoniak en methanol mee produceren voor de chemie en het gasgebruik, alsmede het vervoer mee van brandstof voorzien. En zie een waterstofeconomie is geboren.

Even ter info:

Nu kun je je gezien de huidige kennis t.a.v. biomassa wel afvragen of je daarmee nog CO2 kunt besparen. In de praktijk is gebleken dat biomassa in motorbrandstoffen geen CO2 besparen en ook een groot nadelig effect heeft gehad op de voedselproductie en het slopen van oerbossen. We gebruiken nu gesubsidieerd biomassa in centrales en dat moet nog veel meer worden. Meer dan 60% van wat hernieuwbaar genoemd wordt komt nu al van biomassa. Helaas is de praktijk weinig bekend. Hout stoken in centrales geeft 20% meer CO2 uitstoot per kWu dan kolenstook en 50% meer dan gasgebruik.

Het geloof is dat deze CO2 hernieuwbaar is en weer wordt opgenomen in nieuwe bossen. Maar helaas de wereld zit anders in elkaar. We kappen veel meer bosareaal dan we aanplanten, zodat dit beleid veel extra CO2 in de atmosfeer betekent. Met andere woorden in de toekomstplannen van de minister zitten we er wat biomassa betreft al flink naast. Terug naar het artikel van Van Wijk.

Hoeveel is 38 PJ als aandeel aan ons energiegebruik?

Zelfs als het ‘Dagblad van het Noorden’ met een juichend artikel komt, is het zaak toch eens wat verder te kijken. Hoeveel is 38 PJ werkelijk als je het zet in het kader van het huidige energiegebruik.

Ons totale primaire energiegebruik per jaar is 3150 PJ. Daar gaan omzettingsverliezen vanaf en een stuk import en export, alsmede het aandeel als grondstof voor de chemische industrie. Na aftrek daarvan hou je het totale finale energiegebruik per jaar van Nederland over en dat was in 2017 ongeveer 2119 PJ .

Bronnen hier en hier.

En met deze plannen van Ad van Wijk komen we tot een schamele 38 PJ. En dat is 2,9% van het huidige gasgebruik of 1,2% van ons totale primaire energiegebruik. Maar ook waterstof moet je bewerken tot grondstoffen of gebruiken in een brandstofcel en daarbij ontstaan overgangsverliezen, zodat je er van uit kunt gaan dat we netto tussen de 15 en 20 PJ bruikbare energie overhouden.

Daar moeten we een waterstofeconomie mee opzetten? Kijk vooral eens op blz 14 wat een volksverlakkerij. De media, de politiek en de beleidsontwikkeling gaan echt uit van een fundamentele bijdrage van windmolens op zee voor de waterstofeconomie. Zou het niet eens tijd worden om dit soort plannen voor een second opinion naar echte deskundigen te sturen? Het Gemini-windpark levert net 0,4% van ons totale finale energiegebruik en daar moeten de transportverliezen en inpassingsverliezen nog van af.

Zet nog 10 van die windparken op zee er bij dan kom je amper aan 4% van ons totale finale energiegebruik.

En dat weet Van Wijk ook wel vandaar het mooie plaatje op blz 50. Een mooie manier om een verkeerd beeld neer te zetten. Kijk eens naar de dikke rode pijl van de 4000MW opgesteld windvermogen. In de praktijk is de productiefactor op zee tussen de 33 en 40% dat betekent dat hier energie beschikbaar komt vergelijkbaar met een doordraaiende centrale van 1500MW en daarvan moeten de transport en inpassingsverliezen nog worden afgetrokken. Niet echt veel. En daarnaast de streep door het sprookje: de Nordnet- en Cobrakabel.

De Nordnetkabel is de verbinding tussen Nederland en Noorwegen waar we nu al veel “ groene stroom” uit waterkracht importeren. En de Cobrakabel is de koppeling met het net van Denemarken. En Denemarken gebruikt weer het Noorse net om hun windstroom me te balanceren. Hij doet net of die 2 kabels de redding zijn van zijn plan. Daar moet uiteindelijk het grootste deel van de groene stroom vandaan komen. En ook dát is een sprookje Wel zie je nu projecten ontwikkeld worden in Noorwegen om aardgas te gebruiken voor waterstofproductie en de CO2 die daarbij vrijkomt onder de grond te werken. Zie deze link.

Het effect is dat je gigantisch veel CO2 op een plaats de bodem in gaat pompen en er ook nog sprake is van rendementsverlies bij het proces om waterstof en koolstof uit het aardgas te scheiden. Dan kun je veel effectiever het aardgas direct in de centrales stoken en lokaal de CO2 afvangen als dat al nodig is.

Samengevat: Met de uitwerking van de plannen van Ad van Wijk komen we tot een schamele 38 PJ en dat is 2,9% van het huidige gasgebruik of 1,2% van ons totale primaire energiegebruik ( 3150 PJ). Meer niet en daarin is al opgenomen dat we met zonnecellen in zeer zonrijke gebieden een deel van de waterstof produceren. Maar ook waterstof moet je bewerken tot grondstoffen of gebruiken in een brandstofcel en daarbij ontstaan overgangsverliezen zodat je er van uit kunt gaan dat we netto tussen de 15 en 20 PJ bruikbare energie overhouden.

En zijn oplossing is om de rest dan maar te halen uit de kabels met Denemarken en Noorwegen alsof daar voldoende extra stroom geproduceerd kan worden om heel Nederland van waterstof te voorzien. En dat is onmogelijk. Ga je stroom omzetten in waterstof dit opslaan en distribueren in een waterstofeconomie en vervolgens waterstof weer gebruiken b.v. voor een auto of extra stroomproductie met brandstofcellen dan ben je onderweg ongeveer ⅔ aan verliezen kwijt.

Voor onze waterstofeconomie moeten dan ook gigantische hoeveelheden stroom importeren.

Toch heeft Ad van Wijk met zijn mooie verhalen heel het noorden weten in te palmen. En ook de regering verstrekt al subsidie voor onderzoek in deze richting. En zo dansen de gelovigen om de groene totem die waterstof heet.

 

Naschrift van Jacob Klimstra

Zodra je waterstof toevoegt aan hoogcalorisch gas ontstaan grote problemen met de gasmotoren in warmtekrachtcentrales en in de gasturbines van centrales. Snel opschakelbaar vermogen van deze installaties is nodig on de fluctuaties in wind- en zonne-energie op te vangen teneinde het stroomnet stabiel op 50 Hz te houden.

Hoogcalorisch gas anders dan Russisch gas heeft een lage klopvastheid en waterstof heeft een super lage klopvastheid. Waterstof toevoegen aan aardgas met een hoge fractie aan hoge koolwaterstoffen (zoals Noors gas, LNG en Deens gas) is rampzalig. De zuigermotoren kunnen niet meer presteren en de gasturbines krijgen last van vlamterugslag en destructieve pulsaties in de verbrandingskamer.

Afwobben met waterstof is dus geen goed idee en stikstof helpt niet om de klopvastheid te verhogen. Het aandeel stikstof in gas valt in het niet bij de stikstof in de lucht nodig voor verbranding.

Waterstof toevoegen aan aardgas maakt de zaal bijzonder complex. Als het zou lukken een vast percentage van max 5 % aan waterstof toe te voegen aan aardgas dan vallen de problemen nog mee. Maar dat is maar 1.5 % aan energie en dus vrijwel verwaarloosbaar. Echter, het is onmogelijk het gehalte H2 op 5% te fixeren. ‘s Zomers is er een overschot aan stroom van zonnepanelen en het gasverbruik laag. ‘s Winters is het net andersom.

Jacob Klimstra

Jacob Klimstra is lid van een werkgroep van CEN, die met een mandaat van de Europese Commissie werkt aan een standaard voor gaskwaliteit. Lees ook zijn boek Power Supply Challenges.

https://cdn.wartsila.com/docs/default-source/power-plants-documents/reference-documents/smart-power-generation/psc-book-brochure.pdf?sfvrsn=e060f145_2