Waterstof zoekt eindgebruiker

De laatste tijd krijgen we steeds vaker vragen over het gebruiken van waterstof als energie opslagmiddel aan huis of bedrijf. Daarom heeft Bas ter Horst , Msc, docent/onderzoeker aan de HAN, voor ons onderzocht wat de reële mogelijkheden zijn voor een power-to-power systeem in een wijk in Amersfoort en bij een resort in Dubai.

Het gebruiken van waterstof kent meerdere doeleinden, het kan immers gebruikt worden als energiedrager maar ook als brandstof. Meer technologieën komen uit de grond waarbij waterstof nóg efficiënter geproduceerd, opgeslagen of geütiliseerd kan worden. Echter, in de praktijk blijft het vaak nog achter, en zijn project betreffende waterstof vaak duur en vereisen deze subsidie. Deze subsidie is hard nodig om in de toekomst waterstof zo efficiënt en goedkoop mogelijk te produceren.

Digitaal waterstof systeem

Voor het onderzoek is voor de lokatie in Amersfoort en in Dubai een waterstofsysteem ontworpen. Dit systeem is gebaseerd op bestaande en beschikbare componenten. Hierbij is per component een onderbouwde afweging gemaakt. Het systeem is vervolgens in MatLab digitaal nagebouwd om hieraan metingen te kunnen verrichten. Een soort van Digital Twin dus. Op basis van deze modellering en het voeden van het systeem van oa elektriciteit prijzen, is gekeken waar de mogelijkheden liggen voor de lokale productie van waterstof aan huis of bij een bedrijf.

Kostenposten

Waterstof kost veel energie en geld. Het apparatuur dat nodig is om tot een eindproduct te komen zal een grote investering vragen, daarbij nog niet gesproken over eventuele onderhoud. Toch blijkt uit onderzoek dat deze kostenpost niet het belangrijkste is. Het is namelijk de prijs die je voor de alternatieve energiebron of energiehouder krijgt in samenwerking met de verloren efficiëntie.

Eigen voertuig brandstof

Om 1 kilogram waterstof te maken (lage druk), heb je in totaal 53 kWh aan elektriciteit nodig. Omgerekend kost je dit met huidige (particuliere) energie tarieven zo’n  €17. Dit is vergelijkend met de prijs van waterstof aan een waterstoftankstation.  Met 1 kg waterstof kan ongeveer 100 km gereden worden in een brandstofcel voertuig. Zelfs benzine voertuigen zijn goedkoper zijn in verbruik, met €13,20 per 100km. Opwekken en zelf gebruiken voor voertuigen lijkt uit financieel oogpunt dus nog niet zinvol.

Waterstof als energieopslag

Waterstof als energieopslag vergt extra stappen waarin de opgeslagen waterstof weer omgezet wordt in elektriciteit. De gemiddelde systeemefficiëntie zal hierin liggen op 30%, je verbruikt namelijk 70% in het proces.

Het loont zich om waterstof op te slaan, bij lage energieprijzen, en weer om te zetten in stroom bij hoge energieprijzen. Er kleven ook nadelen aan, bleek uit het onderzoek naar een power-to-power systeem in een wijk in Amersfoort.  Met name de fluctuatie van de elektriciteitsprijzen is te timide. Het vergt namelijk een prijs 3 maal zo hoog dan wanneer de stroom is ingekocht voor productie. Een scenario dat niet vaak, maar vooral niet lang genoeg voorkomt, bleek uit de modellering. Een punt waar veel projecten zich op verkijken.

Warmte recyclen

Dit betekent echter niet dat waterstof geen einddoel kent. Waterstof zal namelijk een belangrijke rol gaan spelen in de energietransitie. Waarin het efficiëntie verschil de grootste impact zal hebben op de economische succes van waterstof ten opzichte van de conventionele methode. Daarom is het belangrijk om het efficiëntie verlies op te pakken. Bijvoorbeeld door de vrijgekomen warmte te recyclen en door de nieuwste technieken toe te passen. Elke procent zal namelijk helpen, en enkel het hergebruiken van de warmte kan de systeem efficiëntie verhogen met 30%, een verdubbeling!

Hoe

Er zijn talloze andere manieren om de efficiëntie te verhogen. En door belasting op de niet duurzame conventionele methoden toe te passen, zal het onderzoekend vermogen naar waterstof kunnen blijven bestaan. Wat uiteindelijk zal resulteren in lagere kosten, en een betere positie om waterstof te gaan gebruiken. Daarom is het ook niet de vraag “óf” we waterstof gaan gebruiken, maar “hoe” we waterstof gaan gebruiken.