Duurzaam waterstof

Waterstof wordt ook geproduceerd door middel van de elektrolyse van water met behulp van goedkope elektriciteit uit waterkracht. In de jaren negentig is in Canada door Hydro-Quebec op grote schaal ervaring opgedaan met deze wijze van productie van waterstof. De H2 werd als vloeibare waterstof naar Europa getransporteerd. Daar werd het voor diverse toepassingen gebruikt. De laatste vijf jaar staat vooral de waterstof huishouding van IJsland in de belangstelling. In dit land wordt de goedkope elektriciteit uit geothermische energie gebruikt voor de productie van waterstof.

Waterstof uit biomassa

Een andere manier om waterstof te verkrijgen is door gasificatie en reforming van biomassa. De technologieën hiervoor zijn reeds beschikbaar. De kostprijs van deze waterstof kan nog niet concurreren met de waterstof uit fossiele brandstoffen. Bovendien vraagt het schoonmaken van deze waterstof voor toepassing in brandstofcellen veel extra inspanning. In de nabije toekomst biedt dit zeker mogelijkheden. Andere processen, zoals waterstofproductie door vergisting of fermentatie van biomassa en op basis van fotosynthese, staan nog in de kinderschoenen. Pas op langere termijn zullen ze een rol kunnen gaan spelen.

Waterstof uit zon en wind

Waterstof uit windenergie
Met elektriciteit uit wind- en zon energie kan waterstof worden gemaakt door elektrolyse van water. De prijs van de elektriciteit van windenergie en de benodigde investeringen voor systeemcomponenten zijn nu nog te hoog voor marktconforme waterstof. Dat kan veranderen als er doorbraken komen in de reductie van kosten van elektrolysers, opslageenheden en brandstofcellen. De productie en opslag van waterstof uit windelektriciteit voor de energievoorziening is evenwel nu reeds van belang voor locaties waar de aanvoer van brandstoffen erg duur is en waar geen goede gas- en elektriciteitnetten beschikbaar zijn.

Photo Voltaïsche elektriciteit
Voor het elektrolyseproces kan ook Photo Voltaïsche elektriciteit benut worden. Door de hoge kosten van zonnecellen en het lage rendement van de PV-cellen is de prijs van zonnestroom eigenlijk te hoog voor de productie van waterstof. Uit het Amerikaanse DOE-programma blijkt dat er nog een lange weg te gaan is, om waterstofproductie met behulp van zonne-electriciteit te laten concurreren met die van productie van waterstof uit biomassa, waterkracht, fossiele- en geothermisch energie.

Foto-elektrochemie
Foto-elektrochemische omzetting van zonlicht in waterstof is een concurrerende technologie van PV elektriciteit in combinatie met elektrolyse op de lange termijn. De energie van de lichtfotonen wordt bij dit proces direct gebruikt om waterstofmoleculen uit water vrij te maken.

Zonnewarmte
Recent is er grote belangstelling ontstaan voor het benutten van zonnewarmte voor het produceren van H2. Dit proces kan van groot belang worden wanneer er in de toekomst grootschalige zonnewarmtecentrales in staat zijn de hoge temperatuurwarmte te genereren en te gebruiken bij de thermo-chemische productie van waterstof.

Kansen en belemmeringen

De productie van waterstof uit hernieuwbare bronnen heeft nog een lange weg te gaan. De kosten van waterstof uit hernieuwbare bronnen zijn nu nog hoog in vergelijking met de waterstof uit fossiele brandstoffen. Waterstof uit waterkracht behoort tot de eerste mogelijkheden van duurzame waterstof wanneer de elektriciteit voor de elektrolyse goedkoop is Het verkrijgen van zuivere waterstof uit biogas vraagt extreme eisen aan gasreiniging.

De elektriciteit uit wind en zon zal worden gebruikt voor de productie van waterstof wanneer de elektriciteit uit deze bronnen zeer goedkoop is en niet op een andere manier kan worden opgeslagen of worden gebruikt. In West Europa met zijn dicht elektriciteit- en aardgas net wordt dit niet direct te voorzien.

De conclusie moet zijn dat de optie waterstof uit duurzame bronnen reëel wordt wanneer er zeer goedkope duurzame elektriciteit of biogas beschikbaar komt en de kosten van betrouwbare componenten voor waterstofsystemen sterk kunnen worden gereduceerd.