Één van de belangrijkste dingen waar we rekening mee moeten houden wanneer we waterstof écht willen integreren in het huidige (gas)netwerk, is de opslag en distributie. Want hoe gaan we miljoenen huishoudens en bedrijven in Nederland voorzien van waterstof? Rondom deze kwestie is veel te doen en de meningen lopen uiteen. Op deze pagina gaan we de verschillende mogelijkheden van opslag en distributie behandelen en met elkaar vergelijken. Want wat is nou de beste manier om waterstof op te slaan en te transporteren?
Hoe kun je waterstof opslaan?
We beginnen met het behandelen van de mogelijkheden van waterstof opslag. Na de productie van waterstof is het namelijk belangrijk dat waterstof veilig en efficiënt opgeslagen kan worden. Na de manier van het opslaan van waterstof kunnen we pas gaan denken aan waar we het gaan opslaan en hoe het getransporteerd dient te worden. De populairste manieren om waterstof op te slaan zijn als gas, gel, poeder en om vloeibaar op te slaan.
Waterstof opslaan als gas
Waterstof opslaan als gas is de meest veelvoorkomende vorm. Na de elektrolyse van waterstof komt er al direct waterstofgas vrij. Echter zijn we dan nog niet klaar, om waterstofgas zo efficiënt mogelijk op te slaan, willen we het eerst samendrukken om ruimte te besparen. Op deze manier kan er zo meer waterstofgas in een waterstof opslagtank.
Waterstofgas wordt vaak opgeslagen in hogedrukvaten van composiet. Het waterstof wordt tot 200, 350 of soms wel tot 700 bar samengedrukt om de ruimte te beperken. Dit klinkt efficiënt, maar er is wel een groot nadeel. Door waterstof te comprimeren gaat zo’n 6-15% van de waterstofenergie verloren, afhankelijk van hoe hard het wordt samengedrukt.
Waterstof vloeibaar opslaan
Waterstof eerst vloeibaar opslaan wordt ook steeds populairder. Het voordeel is namelijk dat vloeibaar gas altijd minder ruimte inneemt dan normaal gas. Maar er zitten nog wel een flink aantal haken en ogen aan. Zo moet je waterstofgas eerst tot -252°C koelen voordat het zich in een vloeibare toestand kan bevinden. Vanzelfsprekend kost dit erg veel energie. Zo is berekend dat je voor het koel maken van waterstof ongeveer 1/3e van de energie-inhoud van de tank nodig hebt.
Daarnaast vindt er na 14 dagen energieverlies plaats in een tank waarin vloeibaar waterstof wordt vervoerd. Vervolgens komt deze waterstofgas vrij in de tank wat weer op zijn plaats zorgt voor meer druk in de tank. Om dit tegen te gaan zitten er ventielen in de waterstoftanks, maar desondanks vindt er energieverlies plaats.
Waterstof opslaan als gel
In 2021 is er voor het eerste onderzoek gedaan naar het opslaan van waterstof als gel. In Duitsland hebben onderzoekers uitgevonden dat ze een waterstof pasta kunnen maken waarin waterstof veilig kan worden aangevuld, vervoerd en opgeslagen. De productie van deze waterstofgel gebeurd door magnesiumpoeder toe te voegen bij het gas en te verwarmen tot wel 350 graden. Vervolgens wordt er ester en metaalzout toegevoegd waardoor het verandert in de zogenaamde ‘powerpasta’.
Maar wat is hier precies het nut van waterstof pasta? Allereerst is het een veilige manier van opslaan en vervoeren. Het waterstof kan pas bij temperaturen boven de 250 graden loskomen van de pasta en is dus niet licht-ontvlambaar. Daarnaast kan dit een makkelijke(re) manier zijn van waterstof tanken. Je hoeft alleen de waterstofpasta cartridge te vervangen en de watertank te vullen met leidingwater. Dit kan natuurlijk onderweg, maar ook gewoon simpel thuis.
Waterstof opslaan als poeder
Een andere optie die steeds vaker getest wordt, is waterstof opslaan als een poeder. Dit kun je doen voor een vat te vullen met waterstof, boornitride (poeder) en ballen van staal. Wanneer je vervolgens het vat rond laat draaien zullen de stalen ballen druk leveren op het waterstof. Door urenlang het vat te laten tuimelen zal er uiteindelijk waterstof in poedervorm ontstaan. Het voordeel is wel dat waterstofpoeder licht is waardoor de opslag makkelijker is. Daarnaast is deze poeder onbeperkt houdbaar en vindt er geen energieverlies plaats!
Waterstofpoeder wordt sinds mei 2023 actief geproduceerd in Nederland. Zo hebben Electriq Global en Zenith Energy de eerste waterstofpoederfabriek in de wereld gebouwd in de haven van Amsterdam.
Waar kun je waterstof opslaan?
Nu we weten op welke manieren je waterstofgas allemaal kan opslaan, kunnen we gaan nadenken over het opslaan van deze energiebron. Want waar kunnen we waterstof het beste opslaan en hier is wel genoeg plek voor in Nederland? We gaan de kleinschalige en grootschalige opslag bespreken.
Kleinschalig waterstof opslaan
Het kleinschalig opslaan van waterstof gebeurd tegenwoordig bijna alleen nog maar aan de hand van waterstoftanks. Dit zijn vaak grote metalen of composieten cilinders waarin waterstof gas onder hoge druk wordt opgeslagen. Het voordeel aan deze waterstoftanks is dat ze makkelijk vervoerd kunnen worden op bijvoorbeeld vrachtwagens. Maar zoals gezegd, moet waterstofgas eerst tot 200, 350 of 700 bar in elkaar gedrukt worden waarbij 6-15% van de energie verloren gaat.
Grootschalig waterstof opslaan
Met grootschalig waterstof opslaan bedoelen we het gebruik maken van grote ondergrondse velden. Denk hierbij aan ondergrondse grotten, uitgeputte olie- of gasvelden en zoutkoepels. Het grote voordeel is dat we op deze manier waterstofgas goedkoop kunnen opslaan door middel van leidingen die de grond in gaan, maar ook weer makkelijk naar boven kunnen halen. Dit is bijvoorbeeld erg handig wanneer er in een bepaalde periode veel vraag is naar waterstof, denk hierbij aan de winter wanneer er meer vraag is naar energie.
Maar hebben we dan wel genoeg ondergrondse velden in de buurt van Nederland? Ja, zowel in Groningen als de Noordzee zijn er genoeg ondergrondse ruimtes waar we waterstof op kunnen slaan. In Groningen hebben we bijvoorbeeld veel en grote zoutcavernes ruim 200m onder grond. Vroeger werden deze gebruikt voor het opslaan van aardgas maar nu zijn deze leeg. Het voordeel aan deze zoutcavernes is dat ze ondoordringbaar, stabiel, licht-elastisch en lekkage-vrij zijn. Ideaal dus voor het opslaan van waterstof. Naar verwachting zullen we in 2028 voor het eerst echt gebruik gaan maken van deze zoutcavernes.
Transport van waterstof: Wat zijn de mogelijkheden?
Tot nu toe weten we dat waterstofgas de meest voorkomende manier is van de opslag van waterstof. Ook weten we dat je waterstof kleinschalig op kunt slaan in tanks en grootschalig onder de grond kunt opslaan. Maar hoe gaan we waterstof daadwerkelijk vervoeren naar de plekken waar er vraag voor is?
Waterstof vervoeren met op de weg
Er wordt tegenwoordig steeds meer de volgende vraag gesteld: ‘hoe wordt waterstof opgeslagen in een voertuig?’. Op dit moment is de meestvoorkomende manier van waterstof transport, het vervoeren van waterstof op vrachtwagens. Grote metalen of composieten tanks worden hierbij geladen op een vrachtwagen en vervolgens wordt dit op locatie gebracht, denk hierbij aan waterstof tankstations. Wanneer waterstof in tanks getransporteerd wordt via vrachtwagens, wordt er gesproken van ’tube trailers’. Waterstofgas wordt op tube trailers vaak gecomprimeerd tot 200bar en een standaard tube trailer kan zo’n 155- 630 kg waterstof vervoeren. Hiermee kan één waterstof auto minstens 155.000 kilometer rijden!
Waterstof vervoeren op zee
Ook op zee wordt er verwacht dat je waterstof kunt vervoeren, ongeveer op de manier hoe we dat nu doen met olie aan de hand van grote tankers. Zo is Kawasaki Heavy Industries bezig met het ontwikkelen van waterstoftankers die op zee waterstof kunnen vervoeren. Dit is bijvoorbeeld erg handig wanneer een bepaald gebied op een grote afstand behoefte heeft aan waterstof. Deze waterstoftankers zouden naar verwachting bestaan uit bolvormige tanks van ruim 40.000 m³ en hiermee tonnen aan waterstof kunnen vervoeren.
Waterstof door de pijpleidingen
Voor de bovenste twee manieren van de transport van waterstof, heb je telkens een vervoermiddel nodig die ook veel energie kost. Maar wanneer je gebruik maakt van pijpleidingen, hoeft dit helemaal niet. Het gebruik van pijpleidingen waar waterstofgas doorheen gaat, is daarom ook essentieel. Hierdoor kun je op een efficiënte manier een huis van waterstof-energie voorzien aan de hand van een waterstof CV-ketel.
Het voordeel aan waterstof vervoeren per pijpleidingen is dat het vaak veel goedkoper is dan wanneer je waterstof per lading vervoert. Daarnaast gaat er slechts een beperkt percentage aan energie verloren bij deze type van transport. Hierdoor is waterstof vervoeren in gasleidingen veel goedkoper dan het transporteren van elektriciteit via kabels.
Maar kunnen we waterstofgas überhaupt verplaatsen door de huidige gasleidingen? Ja, dat kan! Met slechts een paar technische aanpassingen kunnen we waterstof vervoeren aan de hand van het huidige gasnetwerk. In België wordt er ook nu al gebruik gemaakt van een 900 kilometer lang leidingen-netwerk dat waterstofgas vervoert, ook in Nederland zijn er plannen om gebruik te maken van deze manier van waterstof transport.
De toekomst voor opslag & distributie van waterstof
Experts verwachten dat het nog jaren kan duren voordat grootschalige opslag en distributie van waterstof op gang gaat komen. Maar naar verwachting zal het opslaan van waterstof als een gas en in zoutcavernes voorlopig nog het populairst zijn, eveneens de transport van waterstof door de bestaande / nieuwe pijpleidingen. In het begin wordt er verwacht dat waterstof zelfs samen met aardgas door deze leidingen zal gaan, waarna later echt overgegaan kan worden op 100% waterstof.
Voor nu zijn er genoeg waterstofprojecten met betrekking tot het opslaan en vervoeren van deze energiebron waar aan gewerkt wordt. Waterstofguide zal deze projecten dan ook op de voet volgen!