1. Wat is waterstof? 

Waterstof is een natuurlijk gas en is zelfs een van de meest voorkomende stoffen in het universum. Het is de H₂ in de watermolecule H₂0. Waterstof wordt al sinds de 18de eeuw gebruikt in transport en industrie. In het begin vooral als gas in de ballonvaart. Sinds de jaren ’50 gebruikte de NASA vloeibare waterstof om raketten aan te drijven en waterstof-brandstofcellen om elektriciteit voor ruimtetuigen te creëren.

Vandaag wordt waterstof vooral gebruikt in industriële processen, zoals bij het maken van kunstmest of medicijnen en in olieraffinering. Door de toenemende bezorgdheid over het klimaat en de nood aan duurzame energie, is er nu ook interesse in waterstof als een schone brandstof voor onder meer transport, energie-opslag en industriële processen.

Wanneer waterstof gebruikt wordt, komen er geen broeikasgassen vrij: het enige dat wordt uitgestoten is water. Toch is niet alle waterstof per definitie groen!

2. Waarin verschilt groene waterstof van grijze en blauwe waterstof?

Welke energie er gebruikt wordt bij het produceren van waterstof, bepaalt het type of de ‘kleur’ van de waterstof. Bij het maken van groene waterstof is er geen CO₂-uitstoot: groene waterstof wordt gemaakt via een proces dat elektrolyse heet en de elektriciteit die daarvoor gebruikt wordt, komt van hernieuwbare energiebronnen. Grijze waterstof daarentegen wordt op een andere manier gemaakt en daarbij worden fossiele brandstoffen gebruikt, doorgaans aardgas. Dat is ook het geval bij blauwe waterstof, maar in dat geval wordt de koolstof opgeslagen om wat van de negatieve impact op te vangen.

Momenteel wordt ongeveer 96 %van alle waterstof ter wereld geproduceerd met gebruik van fossiele brandstof, wat substantiële emissies veroorzaakt. 62% van de wereldwijde waterstofproductie gebeurt met aardgas zonder dat koolstof wordt afgevangen of opgeslagen. Bij 21 % van de productie is steenkool de energiebron.

Alleen groene waterstof komt in aanmerking voor financiering bij Triodos Bank. Op dat vlak liggen er grote kansen, zegt duurzaamheidsonderzoeker Matija Kajic: “Vandaag is maar 4 % van de waterstof groen, dus er zijn enorme opportuniteiten om industrieën die momenteel grijze waterstof of traditionele fossiele brandstoffen gebruiken naar groene waterstof te doen overstappen.”

3. Wat zijn de voornaamste toepassingen van waterstof?

Waterstof spelt een cruciale rol in petroleumraffinering, meer bepaald bij het reduceren van de zwavel in brandstoffen, wat minder vuile brandstof oplevert. Behalve voor energie en brandstof wordt waterstof ook gebruikt bij het maken van kunstmest en farmaceutische productie, als semi-conductor bij de productie van elektronica en bij het raffineren van metaal.

Matija Kajić: “Waarvoor groene waterstof precies gebruikt wordt, is heel belangrijk voor ons. Landen zoals Duitsland, met zijn ‘National Hydrogen Strategy’ focussen op het gebruik van waterstof om industrieën te decarboniseren en om emissies te reduceren bij verre transporten. Hopelijk gaan ze niet verder knippen in hun investeringen op dat vlak, want die sluiten goed aan bij waarvoor wij vinden dat groene waterstof het best gebruikt wordt. Andere landen, zoals Japan, zetten ook meer in op waterstof, vooral dan op vervoer op waterstof, inclusief voertuigen op brandstofcellen.”

4. Rijden we dan binnenkort massaal met wagens op groene waterstof?

Neen. Dat is en blijft veel te omslachtig en dus te duur, zegt Joeri Van Mierlo, professor bij MOBI, het Electromobility Research Centre aan de VUB. “Als je groene waterstof in je tank wilt, moet je van hernieuwbare energie vertrekken, het gas samenpersen en in je wagen het met brandstofcellen vervolgens weer omzetten naar elektriciteit. Die tussenstappen gaan gepaard met grote verliezen, waardoor je drie keer zo veel energie nodig hebt als voor het opladen van de batterij van een elektrische wagen. En waardoor het ook drie keer zo veel kost. We horen al vele decennia dat ‘de wagen op waterstof eraan zit te komen’. De autoindustrie zegt dat heel graag om zo wagens met een brandstofmotor te kunnen blijven verkopen, maar dat heeft meer met lobbying dan met wetenschappelijke argumenten te maken.”

Als groene waterstof potentieel heeft op het vlak van mobiliteit, dan is dat elders, aldus professor Van Mierlo: “Van Brussel naar New York vliegen zal niet meteen met een elektrisch vliegtuig gebeuren, daar kan waterstof wel nuttig zijn.” Je moet ook kijken naar hoeveel groene waterstof er beschikbaar is en waarvoor je dit schaarse gas wil gebruiken, benadrukt hij. “Als we een CO₂-neutrale economie willen, dan moeten we alle fossiele brandstoffen vervangen, niet alleen in het vervoer maar ook die waarmee we gebouwen verwarmen, in chemische en industriële processen, enzovoort. We hebben het over een gigantische transitie. Laten we groene waterstof daarom zo nuttig mogelijk inzetten en dus eerst gebruiken om grijze waterstof te vervangen, of om groene stroom voor langere tijd op te slaan.” 

5. Welke rol kan groene waterstof spelen in de energietransitie?

Het kan gebruikt worden om energievraag en -aanbod op elkaar af te stemmen. Hernieuwbare energiebronnen zijn van nature variabel, want er is niet altijd zon of wind. Het aanbod van energie matcht niet altijd met de vraag. Groene waterstof kan een cruciale rol spelen bij de energie-opslag op lange termijn. Is er een overschot aan hernieuwbare energie, dan kan die energie gebruikt worden om via elektrolyse groene waterstof te maken, die dan wordt opgeslagen. Later, in periodes van minder aanbod van groene energie of bij hoge energievraag, kan de opgeslagen groene waterstof via brandstofcellen weer worden omgezet naar elektriciteit, of kan ze gebruikt worden in andere sectoren (bij bv. de productie van kunstmest of medicijnen).

6. Is dat geen concurrentie voor opslag in batterijen?

Neen, de opslag van energie in groene waterstof is eerder complementair aan de opslag in batterijen. Opslag in batterijen is meer geschikt voor de korte termijn, van enkele seconden tot enkele uren. Batterijopslag is namelijk erg efficiënt, maar wel duur om op te schalen voor grote hoeveelheden energie of voor lange periodes. Batterijen worden best gebruikt om schommelingen in hernieuwbare energie binnen de dag op te vangen. Waterstof is meer geschikt voor opslag over lange termijn, om schommelingen tussen seizoenen op te vangen. Het is minder efficiënt dan de opslag in batterijen, omdat je elektriciteit moet omzetten naar waterstof en weer terug, maar wel de moeite waard omdat je waterstof weken of zelfs maanden kunt opslaan zonder significante verliezen.

7. Wat doen beleidsmakers?

De oorlog in Oekraïne heeft Europa met de neus op de feiten gedrukt: je energie heb je het best zelf in handen. De afhankelijkheid van Russisch gas is intussen sterk afgebouwd dankzij het REPowerEU Plan dat de EU in 2022 opstartte, een plan dat een verhoging van de productie en import van groene waterstof inhoudt. En in haar Renewable Energy Directive heeft de EU een belangrijke rol weggelegd voor groene waterstof, vooral dan in industrie en transport. Zo moet tegen 2035 60 % van de waterstof die in de industrie gebruikt wordt, groene waterstof zijn.

“Interessant aan die wet is dat producenten van groene waterstof erdoor verplicht zijn om contracten af te sluiten met nieuwe producenten van groene energie. Op die manier geeft het plan ook een boost aan de productie van groene energie,” zegt Antoine Louis, relatiebeheerder voor hernieuwbare-energieprojecten bij Triodos Bank. Hoeveel van die plannen realiteit worden, valt nog te bezien, want volgens de Europese Rekenkamer, de financiële waakhond van de Unie, bevatten de plannen te veel wishful thinking en te weinig haalbare streefcijfers.

8. Is het niet beter om groene elektriciteit meteen te gebruiken, in plaats van ze om te zetten naar waterstof, die je vervolgens weer naar elektriciteit omzet?

Bij die omzetting gaat er energie verloren en dat is zeker een nadeel. Precies daarom is het belangrijk om waterstof te gebruiken voor de juiste toepassingen. Zoals de overproductie van hernieuwbare energie opslaan voor langere tijd (zie vraag 6). Of nog: het vergroenen van industrieën die op dit moment grijze waterstof gebruiken.

Matija Kajić: “Bij Triodos Bank vinden we dat er zuinig moet worden omgesprongen met energie en zeker met groene elektriciteit, die moet inderdaad zo direct mogelijk naar mensen gaan, zonder energieverslindende tussenstappen. Maar wat met sectoren waarvoor waterstof een belangrijke grondstof is, zoals medicijnen of kunstmest? Waterstof biedt de zeldzame kans om zware industrieën zoals staal, aluminium, scheepvaart en transport te decarboniseren. Als die sectoren overschakelen op groene waterstof, dan is dat beter voor iedereen en daarom hebben we interesse om groene waterstof te financieren.”

9. Zijn er nog meer nadelen aan groene waterstof?

Groene waterstof kent nog heel veel technische en logistieke issues, zoals elke technologie die zich in een vroege fase bevindt. Om te beginnen is er de prijs: groene waterstof is momenteel nog duurder dan de andere types waterstof. Infrastructuur is nog een uitdaging, want bij de uitrol van waterstof zijn nieuwe pijplijnen nodig, opslagfaciliteiten en tankstations om de waterstof veilig te vervoeren en te verdelen. Waterverbruik is ook nog een factor: bij elektrolyse wordt zo’n 9 liter gezuiverd water gebruikt per kilogram geproduceerde waterstof.

10. Wat wordt daaraan gedaan?

Timing is cruciaal. In deze vroege fase is het belangrijk om groene waterstof te produceren met groene energie die anders verloren zou gaan, wanneer er meer zonne- of windenergie is dan het net kan opnemen. In een latere fase wordt er meer mogelijk, zegt Matija Kajić: “Wanneer het energiesysteem groener wordt en de decarbonisatie ongeveer 70% beloopt, wat voorzien is rond 2030, dan verandert de rol van waterstof. Op dat punt is er op ruime schaal nood aan elektrolysers om die overvloedige groene stroom om te zetten naar groene waterstof. Dat maakt een diepere decarbonisatie mogelijk van industrie, transport en langetermijnopslag van energie. Maar voordien zijn er natuurlijk pilootprojecten nodig om te zorgen dat de technologie bewezen is, dat bevoorradingsketens zijn uitgerold en dat operationele uitdagingen beantwoord zijn voor er een wijde verspreiding komt.”