Contouren van een - Topsector Energie...4 Niet wachten, maar vandaag beginnen met waterstof; dan...

TKI NIEUW GASTopsector Energie

Contouren van een Routekaart Waterstof

| 1 |


| 2 | | 2 |


Contouren van een Routekaart WaterstofJörg Gigler, Marcel Weeda

TKI NIEUW GASTopsector Energie

Inhoud

Vijf key messages over waterstof 4

Samenvatting 6

0. Achtergrond 11

1. Inleiding 15

2. Historieenwaterstofinitiatievenuithetrecenteverleden 23

3. Energietransitiescenario’s2050 27

4. Toepassingenvanwaterstof 31

5. Productieroutesenkostenvanwaterstof 47

6. Infrastructuurvoortransportendistributie 55

7. Niet-technischeaspecten 61

8. WaterstofinitiatieveninNederland 67

9. Innovatieopgaven 71

10. Planvanaanpak 77

Bijlagen 90 Bijlage 1. Geïnterviewde personen/organisaties 91

Bijlage2.Onderbouwingvanschattingenvoorde 92 toekomstige inzet van waterstof

Bijlage3.Toelichtingopkostenvanwaterstofproductie 97 via elektrolyse en vergelijking met SMR

Bijlage4.Emissiefactorvanwaterstof 102

| 3|


Vijf key messages over waterstof

1 De klimaatdoelen voor 2050 realiseren kan met waterstof

WaterstofisbelangrijkomdemaatschappelijkeopgaveomCO2-emissiesdrastischteverminderentekunnenrealiseren.Hetiseenrobuusteoptiedieveelproductie-entoepassingsmogelijkhedenkenteneensysteemrolvervult.Waterstofkanaanalletransitie-padeneenbijdrageleveren.Voordeindustrie(hogetemperatuurwarmteengrondstoffen)enhetvervoer(zwaarderesegmenten)lijktwaterstofdehoogstetoegevoegdewaardetehebben.Waterstof is een essentieel element in de energietransitie.

2 Waterstof vereist een integrale visie op de energietransitie

Waterstofheeftveelraakvlakkenmetanderegrotethema’sinhetklimaatdebat:energie-efficiency,deontwikkelingvanwind-enzonne-energie,dewenselijkheidenmogelijkhedenvanCCS(CarbonCaptureandStorage),deinzetvanbiomassa,hetgebruikvanbestaandeinfrastructuurendeaanlegvannieuwe,debehoefteaansysteemflexibiliteitenopslag,enzovoorts.HetKlimaat-enEnergieakkoorddatin

voorbereidingis,vormteengoedearenaomdezediscussiestevoereneneenvisietepresenterenmethelderekeuzesvoordetoekomst.

3 Grijze, blauwe en groene waterstof, als het eindbeeld maar duurzaam is

Waterstofheeftschaalgroottenodigomsuccesvoltekunnenzijn.Grijze(fossiele),blauwe(klimaatneutralewaterstofviaCCS)engroene(duurzame)waterstofkunnenalledriehelpenomsnelheidtemakenenschaalgroottetebereiken.Elkvandezeoptieskentanderetijdschalen,volumesenkosten.Grijzewaterstofhelptomdemarktopgangtekrijgen,maarde‘netto-ontwikkelrichting’isnaarwaterstofmeteensteedskleinereCO2-footprint,enuiteindelijkhelemaalduurzaam.Ditdoelmoetindeaanpakgeborgdworden,bijvoorbeeldviaduidelijkeCO2-footprintdoelenvoorwaterstof.

| 4 |


4 Niet wachten, maar vandaag beginnen met waterstof; dan zijn we er straks klaar voor

Erisveelanimoommetduurzameenklimaatneutralewaterstofprojectenaandeslagtegaan,blijkenduiteenheelscalavanmeerdan100initiatievenindeindustrie,hetvervoer,degebouwdeomgevingendeelektriciteitsopwekking.Ookverscheideneregio’senindustrieclusterswillenserieusaandeslag.Deprojectenkunnenhelpenombarrièresopinstitutioneelenmaatschappelijkvlakteslechten.EnNederlandisgeeneiland,internationaal–zekermetDuitslandenBelgië,maarookdaarbuiten–moetenbanden(verder)wordenontwikkeld.Industrieenoverhedenmoetenbeideinvesterenompilotsendemo’smogelijktemaken.Onderlingecoördinatieisnodigzodatmaximaalgeleerdengedeeld wordt.

5 Blijf innoveren met waterstof

Eenvandegroteuitdagingenisomdekostenvandeproductieentoepassingvanwaterstofomlaagtekrijgen.Datkandooropteschalen(massamaken)enteinnoveren.Eenmissiegedreveninnovatieprogrammametambitieuzedoeleneneengecoördineerde

aanpakisnodigomdegewenstevoortgangteboeken.Nederlandheefteenuitstekendekennisinfrastructuuromopditgebiedominternationaaltotdeuitblinkerstehoren.

| 5 |


SamenvattingDe aandacht voor waterstof als energiedrager is internationaal sterk in opmars en ook nationaal gebeurt er veel op dit terrein. Nederland kent momenteel ruim 100 waterstofinitiatieven die zich in diverse stadia van ontwikkeling bevinden en dat aantal groeit. In de uitwerking van de transitiepaden van de Energie-agenda komt waterstof, naast allerlei andere duurzame en klimaatneutrale opties, naar voren als een van de pijlers van de energietransitie. Om meer zicht te krijgen op de rol die waterstof voor de energietransitie kan hebben en de stappen die moeten worden genomen op weg naar realisatie, heeft het ministerie van Economische Zaken en Klimaat aan het TKI Nieuw Gas (Topsector Energie) gevraagd om de regie te nemen bij het opstellen van een Routekaart Waterstof. Dit document, dat in samenwerking met het TKI Energie & Industrie is opgesteld, beschrijft de contouren van zo’n routekaart. Bij de totstandkoming ervan is dankbaar gebruik gemaakt van de input van ca. 150 personen en organisaties.

| 6 |

Contourenvaneen RoutekaartWaterstof

WaterstofkaneengroterolspelenbijdeenormemaatschappelijkeopgaveomdeemissiesvanCO2drastischtereduceren.Hetiseenrobuustelementvoordeenergietransitiedatkanvoorzienindeduurzameinvullingvandeblijvendebehoefteaanbrandstoffenengrondstoffen–de‘moleculen’inmetnamedeindustrieenhetvervoer–naastdesterktoenemenderolvanduurzameelektriciteit(de‘elektronen’)indezeenanderesectoren.

Productievanwaterstofuitwaterviaelektrolysebiedteenflexibelmechanismevoordemiddellangeenlangetermijnomhetgrotepotentieelaanwind-enzonne-energievergaandtebenutten.Hetvervulteencrucialesysteemrol.Ditmechanismekandoorbufferingenopslagdeinpassingvandezebronnenviadeelektriciteitsrouteondersteunen,maarmoetvooralwordengezienalsoptieomwind-enzonne-energietekunnenbenuttenvoordeverduurzamingenvervangingvanfossielebrandstoffenengrondstoffen.Voortsbiedtdewaterstofrouteeenoplossingvoorbeperkingenbijhetelektriciteitstransport.Indetoekomstisookgrootschaligeimportvanduurzamewaterstofuitgebiedenmeteengrootpotentieelvoorduurzameenergie,metnamewind-enzonne-energie,interessantenwaarschijnlijknoodzakelijk,blijkenduitindicatieveberekeningennaarhetpotentieelvanwaterstofinverschillendetoepassingen.

Waterstofalsenergiedragerisrelatiefnieuw,maarwereldwijdwordthetallangetijdgrootschaliggeproduceerdalsindustrieelgasvoortalvanindustriëletoepassingen.Productievindtdaarbijvoornamelijkplaatsopbasisvanaardgas.DecarbonisatievanaardgasdoortoepassingvanCCS(CarbonCaptureandStorage)eninzetvanwaterstofalsenergiedragerkunnenopdekorteenmiddellangetermijneensignificantebijdrageleverenaanreductievanCO2-emissies;doorconversienaarwaterstofkanaardgasklimaatneutraalwordeningezetindeenergievoorziening.Bijbredebenuttingvanwaterstofalsenergiedragervoormobiliteitentransport,indeindustrieendeenergiesector,enmogelijkookindegebouwdeomgeving,biedtditeenreëlekansomdevereistegrootschaligereductievanCO2-emissiesterealiserenentegelijkertijddetransitienaarduurzaamtefaciliterendooropbouwvaneentoekomstgerichteinfrastructuur.Naarverwachtingkunnengrotedelenvanhethuidigeaardgassysteemhiervoorwordengebruikt,watkanbijdragenaaneenkosteneffectieveenergietransitie.Klimaatneutralewaterstofisdebrugnaarvolledigduurzamewaterstof;hetkanproductieentoepassingopganghelpenzolangduurzameelektriciteitnoggemakkelijkinbestaandeelektriciteitsmarktenkanwordengeabsorbeerd.CCSvoordeproductievanklimaatneutralewaterstofisquatechnologiebeschikbaar,maargrootschaligedemonstratieonderNederlandseconditiesisnognietvandegrondgekomen,ondermeervanwegedemaatschappelijkediscussiedieoverditthemaspeelt.Overigensdientdit‘verduurzamingsmechanisme’bewaakttewordenomtevoorkomendateenfossielelock-inontstaat.

|7|


Naastdeverschillendetoepassingenvanwaterstofisdesysteemroldiehetkanvervullenvanbelang.Conversievanelektrischeenergie,opgewektmetzonenwind,naarchemischeenergieinwaterstofzorgtervoordatwind-enzonne-energierelatiefeenvoudigingrotehoeveelhedenkunnenwordenopgeslagenenovergroteafstandenwordengetransporteerd.Datmaakthetvariabelaanbodvanzonenwindbeschikbaar,regelbaarnaartijdenlocatie.Grootschaligeimportvanduurzameenergievanwindenzonindevormvanwaterstofofgerelateerdeverbindingenzoalsammoniakbehoorthiermeeoptermijntotdemogelijkheden.Totslotvoegtdebredetoepasbaarheidvanwaterstofnogextraflexibiliteittoeaanhetenergiesysteemdoordatverschillendemarktenmetelkaarwordenverbonden,zoalsdeindustrie,demobiliteitendegebouwdeomgeving.Ookpiekvragennaarenergiekunnenzoindetoekomstvolledigduurzaamwordeningevuld.

Naastdezepotentieendevelekansenzijnervoorlopigooknogveeluitdagingen.Detechnologieomwaterstofteproducerenentoetepassen(elektrolyse,brandstofcellen,branders)isalbeschikbaar,maardekostprijsmoetnogforsdalenomtekunnenconcurrerenmetdehuidige,vaakfossielealternatieven.Hetisdeverwachtingdatalsgevolgvanonderzoekenontwikkelingvannieuwematerialen,hetoptimaliserenvancomponentenensystemen,enhetopschalenvansysteemgrootteenproductieaantallenserieuzekostprijsdalingenbereiktkunnenworden.Ookduurzameelektriciteitalscruciaalingrediëntvoorelektrolysezalvooralsnogquakostenverderkunnendalen,maardevraagistegenwelke(markt)prijsdezestraksbijgrootschaligeproductiekanwordeningekocht.Naasttechnologiezijnookfinanciering,wet-enregelgeving,marktontwikkeling,veiligheid,dehumancapitalagenda(gerichtophetbeschikbaarkrijgenvandebenodigdeworkforce)enmaatschappelijkeacceptatievangrootbelangvooreensuccesvolleontwikkelingvanwaterstof.Daaromdienendezethema’sintegraaltewordenmeegenomenbijdeontwikkelingvanwaterstof.

WestelleneendrieledigeaanpakvooromwaterstofinNederlandtekunnenontwikkelen:

1. Integrale plan- en visievorming voor waterstof Ditspoorrichtzichopde‘meta-issues’diebijwaterstofalsenergiedragereenrolspelen.OnderdeelhiervanisuitwerkingvandesysteemrolvanwaterstofinsamenhangmetbijvoorbeelddeuitrolvanduurzameelektriciteitsproductieopdeNoordzeeenelders,deverwachtepositievanCCS,determijnwaaropgrootschaligeimportvanwind-enzonne-energieindevormvanwaterstofhaalbaarzoukunnenzijn,detoekomstvandeaardgasinfrastructuurenderolvanbiomassavoordeproductievanhernieuwbaregassen.Aandevraagkantzijnplannenvoorverduurzamingindeindustrievanbelang,dematevanelektrificatieindetransportsector,derolvoorregelbaregascentralesbijeengrootaandeelzonenwindenaardenomvangvandebehoefteaanhernieuwbaargasindegebouwdeomgeving.Goedekwantitatieveonderbouwingenzijnhiervoorgewenst.Alstijdhorizonzijn2030en2050geschikteijkpunten.VanwegehetbelangvoorhetKlimaat-enEnergieakkoordwordtvoorgesteldomdeplan-envisievormingdaarondertebrengen,bijvoorbeeldbijdecoördinatietafel.

| 8 |


2. In praktijk brengen van waterstof in de komende 3-5 jaar Omkennisenervaringoptebouwenenwaterstofprojectenaanstakeholders(inclusiefdemaatschappij)tetonen,zijnpilotsnodigmettoepassingendiealvoorhandenzijn.Goedestartpuntenzijntoepassingindeindustrieopgrotereschaalvoordeproductievanwaterstofalsgrondstofenvoorhogetemperatuurwarmte,enindevervoerssector(zoalslogistiek,bussen,vuilniswagens).Dergelijkeprojectenbiedendemogelijkheidomnaastdetechnischeuitvoeringookdemaatschappelijke,institutioneleeneconomischeaspectentetesten.Industrieclusters,logistiekecentraenregio’szijngeschiktelocatiesvooreendergelijkeaanpak.

3. Onderzoek, ontwikkeling en demonstratie voor waterstof DebelangrijksteR&D-vragenopwaterstofterreinmoetenwordengeadresseerdenopgepaktomdekostenvanwaterstofproductieen-toepassingteverlagen,deefficiëntievandetechnologieteverhogen,nieuweprocessenteontwikkelen,toepassingvanminderschaarsematerialenteontwikkelenendezeinpilotstelatenzienmetalseinddoeleenduurzame,betrouwbareenbetaalbarewaterstofvoorziening.Hiervooriseenmissiegedrevenlangjariginnovatieprogrammapassend.DeTopsectorEnergiezalhiervoorhetinitiatiefnemeninsamenwerkingmetanderetopsectoren,zoalsChemieenLogistiek.

Binnen de voorgestelde aanpak is regievoering vanbelang,omdeonderlingesamenhangtussenallewaterstofactiviteitenteborgenentoezichttehoudenopontwikkelingenvanwaterstofalsonderdeelvaneenduurzaamenergie-engrondstoffensysteem.Ditisderegiefunctiemetalsdoeleenefficiënteeneffectieverealisatievandoelstellingen,prioriteringvanthema’s,afstemmingtussenprojecten,programma’senregio’salsmedeopencommunicatiedaaroverinclusiefverantwoordingenmonitoring.Ookinternationaleissues,dehumancapitalagendaenhetontwikkelenvaneentransparantemarktzijnhieronderdeelvan.Naastborgingvande‘meta-issues’zoalsonder1.voorgesteld(koppelenaandecoördinatietafelvanhetKlimaat-enEnergieakkoord),zouvooruitrolindemobiliteithet H2Platformeengeschiktgremiumkunnenzijn.Binnendeindustriezouditmisschienopgepaktkunnenwordenperindustrieclusterwaarbijinformatie-uitwisselingtussenclusterseenbelangrijkelementis.

Gegevenderobuustheidvanwaterstofinhetenergie-engrondstoffensysteemishetgewenstom de hiervoor genoemde activiteiten zo snel mogelijk te organiseren en van start te laten gaan.WeadviserendaaromomindekomendetijddezeroutekaartverdermetstakeholdersuittewerkenenteverankereninhetKlimaat-enEnergieakkoord,tebepalenwatdemeesthandigeeneffectieveorganisatie(vorm)is,waarprioriteitgelegdmoetwordenenhoeprivateenpubliekefinancieringgecommitteerdkanworden.Daarmeekunnenweaaneensuccesvolleintroductievan(duurzame)waterstofinhetenergie-engrondstoffensysteemwerken.

| 9 |



| 10 |

De contourenschets voor de Routekaart Waterstof schetst de wijze waarop waterstof aan de energietransitie kan bijdragen en bevat een plan van aanpak dat beschrijft welke stappen gezet kunnen worden om waterstof tot een serieuze optie in Nederland te ontwikkelen.

1

2

3

0 | AchtergrondAanleiding

Injuli2017vroeghetministerievanEconomischeZakenenKlimaat(EZK)aanhetTKINieuwGasomderegietenemenbijdetotstandkomingvandecontourenvaneenroutekaartvoorwaterstof.Erwerdnamelijkgesignaleerddathetthemawaterstofsteedsmeerbelangstellingkreeg:viahetH2Platform(voorheenNationaalWaterstofPlatform),deledenvandeNWBA(NationaleWaterstofenBrandstofcellenAssociatie)enWaterstofNetwerdenallangeretijdwaterstofinitiatievenontplooid,opregionaalniveauzagenverscheidenegecoördineerdeactiviteitenhetlicht,zoalsinNoord-Nederland,indeRotterdamseregioenopGoeree-Overflakkee.Ookindediscussiesoverdetransitiepadenvandeenergieagendawerdduidelijkdatduurzameen/ofklimaatneutralewaterstofeenbelangrijkrolzoukunnenvervullenomdebehoefteaan‘moleculen’inonsenergie-engrondstoffensysteemintevullen.Daarnaastwerdendeideeënsteedssterkeromhetgrotewindpotentieelvooreendeelinwaterstofomtezettenendaarmeedeinpassinginonsenergiesysteemtefaciliterendooropslag-eninfrastructuuralternatieventebieden.Vanuithetbuitenlandkwamensteedsmeerberichtenovergrootschaligewaterstofactiviteiten,zoalshetH2MobilityprojectinDuitsland,deontwikkelingvanwaterstofauto’sinJapanenZuid-Korea,delanceringvandeHydrogenCouncilendeondertekeningvaneenwaterstofmanifestdoorinternationalebedrijveninZwitserlandin2017.Hetthemawaterstofleekweernadrukkelijkeropnationaleeninternationaleagenda’stestaan.

Doelstellingen

DoordezeontwikkelingenontstondbehoefteaaneenroutekaartdieeenbeterinzichtgeeftvandepositiediewaterstofinhetNederlandseenergiesysteemkanvervullenendieaangeeftwelkebijdrageaandeenergietransitiegeleverdzoukunnenworden.Dezeroutekaartzoudaneenaanzetkunnenzijnvoorverderebeleidsvorming,metnamevoordeministeriesvanEZKenI&W.HetministerievanEZKgafaanderoutekaartdevolgendedoelenmee:

1.Schetsenvandepotentievanduurzamewaterstofindeenergievoorzieningin2050.2.InkaartbrengenvandediverseactiesenactoreninNederlandrondduurzamewaterstof.3.Benoemenvaneerstestappenenactiesdiehelpenomdepotentievanduurzamewaterstof

teverzilverenenderoldiedaarbijvandeRijksoverheidenanderepartijenwordtverwacht. Hetverzoekwasomdesleutelspelersophetterreinvanwaterstofzoveelmogelijktebetrekkenbijdetotstandkomingvanderoutekaartzodatereenbreedgedragenbeeldontstaat.

| 11 |


Proces/aanpak

Ombinnendebeschikbaretijdeenroutekaartoptekunnenstellen,isvooreendrieledigeaanpakgekozen.Teneerstezijntweeinhoudelijkeopdrachtenuitgezetominformatiebeschikbaartekrijgenoverdevolgendeonderwerpen:

· OntwikkelingenmetbetrekkingtotwaterstofprojecteninNederlandendelessendiedaaruitgeleerdkunnenworden.

· Demogelijkhedenvanhetaardgasnetomgroterehoeveelhedenwaterstofteaccommoderen,inclusiefpotentiëlelocatiesenbeschikbaarheidindetijd.

Tentweedezijngesprekkengevoerdmetverschillendebijwaterstofbetrokkenpartijen,zoalsWaterstofNet,TUDelft,TKINieuwGas(bestuur)enTKIEnergie&Industrie,ECCM-programma,Differ,VEMW,Akzo,Gasunie,VDL,NetbeheerNederlandendiverseanderen;bijlage1bevateenvolledigoverzicht.

Ten derde zijn in samenwerking met het H2Platform drie workshops met haar leden georganiseerd. Tijdens deze workshops zijn ervaringen en inzichten gedeeld en getoetst en zijn elementenvanderoutekaartnaderingevuld.Aanelkebijeenkomstnamen30tot50personendeel.

Dezeinput,incombinatiemetdeervaringenexpertisevandesamenstellersvandezeroutekaart,heeftgeleidtotdezecontourenschetsvoordeRoutekaartWaterstof.HetschetstdewijzewaaropwaterstofaandeenergietransitiekanbijdragenenhetbevateenplanvanaanpakdatbeschrijftwelkestappengezetkunnenwordenomwaterstoftoteenserieuzeoptieinNederlandteontwikkelen.Deroutekaartisnognietcompleet;erliggennogdiversevragendievanwegedebeperktetijdenmiddelenniet(volledig)beantwoordzijn.Dezevragenwordenin de aanpak geadresseerd.

| 12 |


| 13|



| 14 |

Vervanging van fossiele door hernieuwbare energiebronnen is uiteindelijk de belangrijkste optie om broeikasgasemissies volledig te reduceren en de duurzame energievoorziening vorm te geven.

1 | InleidingAlgemeen kader

Opkortetermijnisvergaandereductievanbroeikasgasemissiesnodigomdeopwarmingvandeaardeenklimaatveranderingtekunnenbeteugelen.Dedoelstellingvaninternationaleklimaatafspraken,vastgelegdinhetParijs-akkoord,isomopwarmingtebeperkentotruimonderde2°Centestrevennaareenmaximaleopwarmingvan1,5°C.Inhetregeerakkoordvanhetkabinet-RutteIIIstaatditstrevenookcentraalenwordtgestelddathetdeplichtvanNederlandis‘erallesaantedoendiedoelstellingtehalen’.Hiertoewilhetkabinetmaatregelennemen‘dieonsvoorbereidenopeenreductie[vanbroeikasgasemissies]van49%in2030’. OpdeCOP23inBonnheeftministerWiebes(EZK)aangegeventotdekoplopersindeEUtewillenbehorenengezamenlijkeenreductiepercentagevan55%teoverwegen.

InEuropeesverbandhebbenweonstendoelgesteldomin2050deuitstootvanbroeikasgassenmet80-95%tereducerentenopzichtevanhetniveauvan1990.Dezedoelenvergeneensnelleeningrijpendeaanpassingvanhetenergiesysteem.Wordthierbijrekeninggehoudenmetlastigtereducerenbroeikasgassenemissiesvanbijvoorbeeldveeteelt en ertsverwerking1,danbetekentdedoelstellingde factodatdenetto-emissiesvanbroeikasgassengerelateerdaanhetgebruikvanfossieleenergiebronnen2in2050totnulmoetenwordengereduceerd.

Driegroteuitdagingenvooreenduurzameenergievoorziening

Vervangingvanfossieledoorhernieuwbareenergiebronnen3isuiteindelijkdebelangrijksteoptieombroeikasgasemissiesvolledigtereducerenendeduurzameenergievoorzieningvormtegeven.Zonenwindspelendaarbijzondertwijfeleengroterol,naastbiomassadatmomenteelnoghetgrootstedeelaanduurzameenergielevert.Zonne-energieisveruitdemeestovervloedigbeschikbarebron.DaarnaastiserinNederland,vooralopdeNoordzee,eenaanzienlijkpotentieelaanwindenergie.Hetaanboduitdezebronnenvarieertechter.Inpassing(systeemintegratie)enmaximalebenuttingvandezebronnenvormteenvandegroteuitdagingenvoordeduurzameenergievoorziening.

Omdatzonenwindvoornamelijkwordengewonnenmettechnologiedieelektriciteitlevert,gaatdeaandachthierineersteinstantieuitnaarinpassinginhetelektriciteitssysteem.

1 Bijvoorbeeld emissies van het sterke broeikasgas methaan uit de veeteelt en CO2-emissies die vrijkomen bij verwerking van carbonaathoudende ertsen en gesteenten.

2 Energiebronnen of primaire energiedragers: steenkool, bruinkool, aardolie en aardgas.3 Zonne-energie, windenergie, duurzame biomassa, geothermie en waterkracht.

| 15 |


Oplossingenliggenin:

1.Hetversterkenvanverbindingentussendiversemarkten(interconnectie)zodatpiekeninaanbodovereengrotergebiedkunnenwordenuitgesmeerd,danwelhetcreërenvanalternatieven zoals het transport van elektriciteit via waterstof.

2.Hetorganiserenvaneenoptimalebalansvanvraagenaanboddooraanvullendeflexibeleproductie(o.a.snelregelbaregascentrales)enafname(demand-sidemanagement).

3.Deopslagvanelektrischeenergieinbijvoorbeeldbatterijsystemenenstuwmeren.4.Detoenemendeelektrificatieopverschillendeterreinenvergrootdeafzetmogelijkhedenvoor

elektriciteit.Hierbijkanwordengedachtaanvervoer(batterij-elektrischevoertuigen),dewarmtevoorzieningindegebouwdeomgeving(hybrideenelektrischewarmtepompen)endeindustrie(mechanischedamprecompressieofindustriëlewarmtepompen,directeelektrischeverwarmingenelektrochemie).

HetaandeelelektriciteitinhetfinaleenergieverbruikinNederlandbedraagtophetogenblikongeveer20%enzalalsgevolgvanelektrificatiein2050naarschattingverdubbelentot40%.4Ditbetekentdat,zelfswanneerelektrificatiesnellerzougaan,enbijvoorbeelduitzoukomenop50%ofnoghoger,ernogsteedseengrotebehoefteaanbrandstoffen(‘moleculen’)zalbestaan.Volledigevervangingtegenhetmiddenvandeeeuwvandemoleculen,tewetendehuidigegasvormigeenvloeibare,fossielekoolstofbevattendebrandstoffen5,doorklimaatneutralevariantenvormtdanookdetweedegroteuitdagingindetransitienaareenduurzameenergievoorziening.Verduurzamingvandeindustrievormteenderdegroteuitdaginginhetrealiserenvaneenduurzameenergievoorziening.Fossieleenergiebronnenwordendaaropgroteschaalookingezetalsgrondstofenreactantvoordeproductievaneenbreedscalaaanchemischeproductenenmaterialen(zoalskunststoffen),envanstaal.Ookhiervoormoetenalternatievenwordenontwikkeldopbasisvanhernieuwbareenergiebronnenenklimaatneutraleuitgangsmaterialen.Oplossingenwordentotnutoevooralgezochtinoptiesgebaseerdopdeinzetvanduurzamebiomassa,netalsvoorbrandstoffen(biobrandstoffen,groengasetc.).Debeschikbaarheidvanduurzamebiomassaisechterwaarschijnlijkniettoereikendvoorvolledigevervangingvanfossieleenergiebronnenvoordezetoepassingen.Andereoplossingenopbasisvanklimaatneutralekoolstofbronnen(o.a.circulairekoolstof6 en dewinningvankoolstofvanCO2uitdelucht,ookwel‘aircapture’genoemd)incombinatiemetenergievananderehernieuwbarebronnenzijnhiernodig.

Waterstofalsbasisvoorklimaatneutralemoleculen

Indehiervoorgeschetsteuitdagingen–inpassingvanvariabeleduurzameenergie,vervangingvanfossieledoorhernieuwbaarbrand-engrondstoffen,enverduurzamingvandeindustrie–kanwaterstofinalleoplossingsrichtingeneenpotentieelbelangrijkerolspelen.Deredenendiehieraantengrondslagliggenzijndevolgende:

4 Energy Roadmap 2050, EU, 2012. In deze roadmap gaat men uit van 21% elektrificatie in 2030 en 36-39% in 2050 (2016 = ca. 19%).5 Secundaire energiedragers: benzine, diesel, LPG, aardgas (inclusief CNG en LNG).6 Met circulaire koolstof wordt koolstof bedoeld van CO2 of CO die wordt gevormd bij verbranding of vergassing van afval en

vervolgens weer wordt benut als grondstof voor nieuwe chemische producten en materialen.

| 16 |


· Waterstof is een belangrijk industrieel gas; het wordt op grote schaal ingezet in de industrie als grondstof, reductiemiddel of procesgas in tal van processen en toepassingen.Grootverbruikerszijndeammoniakproductieenolieraffinage.Productievindtnuvrijwelvolledigplaatsopbasisvanaardgas.Dezewaterstofkanwordenvervangendooronderanderewaterstofviadeelektrolyserouteenzovolledigwordenverduurzaamd.OokkanwaterstofgrotendeelsklimaatneutraaluitfossielebronnenwordengeproduceerdwanneerdebijpuntbronnenvrijkomendeCO2 wordt afgevangen en opgeslagen. In de toekomstzaldebehoefteaanwaterstofalsgrondstofvoordeindustrieverdertoenemen:chemischeproductenenmaterialen,alsmedesynthetischebrandstoffen,zullennamelijkmeerenmeerwordengebaseerdopbiomassaencirculairekoolstof.Dezegrondstoffenvergentoevoegingvanwaterstofomdekoolwaterstofverbindingentekunnenproducerenwaardemeestechemischeproductenenmaterialen,enbrandstoffenuitzijnopgebouwd.

· Waterstof is breed inzetbaar als brandstof in ketels en fornuizen voor de productie van hogetemperatuurproceswarmte in de industrie,zekervoortemperatuurniveausboven250°Cwaarinbeperktmatealternatievenbeschikbaarzijn,endaarwaarnodigookvoorlagetemperatuurwarmtevoorruimteverwarmingindebestaandegebouwdeomgeving.Ditlaatstekanindirectviahetvoedenvanwarmtenetten,maarmogelijkookdirectviaeen cv-ketelofhybridewarmtepompgekoppeldaanwoningen,gebouwenenwijken.

· De productie van waterstof door splitsing van water met behulp van elektriciteit (elektrolyse) biedt een flexibel mechanisme voor de inpassing van het variabele aanbod van wind- en zonne-energie. Waterstofis,netalsaardgas,relatiefeenvoudigtetransporterenentebuffereninpijpleidingsystemenenopteslaanintanksenondergrondsevoorkomens.Viadeelektrolyserouteishetzomogelijkgrotehoeveelhedenwind-enzonne-energieopteslaanomperiodestekunnenoverbruggenwaarinhetaanboduitdezebronnenbeperktis.Hetvoegtopdiemanierveelflexibiliteittoeaanhetelektriciteitssysteem.ConversieterugnaarelektriciteitismogelijkviaelektriciteitscentralesenWKK-installatiesopbasisvangasturbinesofbrandstofcellen,alhoeweldezeoptiehogekostenzalhebbenvanwegehetverwachtegeringeaantaldraaiuren.

· Waterstof is een geschikte transportbrandstof.Samenmetbatterijenbiedtwaterstof,incombinatiemetbrandstofcellen,demogelijkheidomeenbreedscalaaanvoertuigen,mobielewerktuigenenwaarschijnlijkookvaartuigenvolledigteelektrificerenenemissievrijte maken. Voordeel van waterstof is dat relatief veel energie kan worden opgeslagen in tankswaarbijhetgewichtenvolumenietevenredigschalenmetdehoeveelheidenergiezoalsbijbatterijen.Daarnaastkanookbijgroterehoeveelhedensnelwordengetankt.Deoptieleentzichhierdoorgoedvoorelektrificatievandemeerenergie-intensievemobiliteits-entransporttoepassingen,zekerdaarwaarlangdurigeenflexibeleinzetvanvoertuigenisvereist.Voortoepassingendie(voorlopig)nietzijnteelektrificereniswaterstofeenessentieelbestanddeelvoorde(duurzame)synthetischebrandstoffendienodigzijnalsvervangingvandehuidigefossielbrandstoffen.Hierbijkanwordengedachtaansynthetischekerosinevoordeluchtvaartenvloeibarebrandstoffenvoordegrotezeescheepvaart.

| 17|


GezienhetbeperkteoppervlakvanNederlandenhetintensieveruimtegebruikishetdevraagofNederlandzelfvoldoendemogelijkhedenheeftvoordewinningvanalleduurzameenergiedienodigistenbehoevevandeenergietransitie.Daarbijkanhetookvoordeligerzijnomduurzameenergieteimporteren.Importvanduurzameenergievindtnuvooralplaatsindevormvanbiomassa,infeiteeenvormvanzonne-energie,enalselektriciteitgeproduceerdmetwindenergieofwaterkrachtinnaburigelanden.Waterstofvoegthierextramogelijkhedenaantoe.Eldersopdewereldzijngrotegebiedenmeteenenormpotentieelaanvooralzon-enwindenergie.Metdesterkdalendekostenvoorzonnepanelenenwindturbines,endevooruitzichtenvoorkostendalingvanelektrolyse,kandaaroptermijnopgroteschaalentegenlagekostenduurzamewaterstofwordengeproduceerd.Indiennodigofvoordeligerkandezevormvanduurzameenergie-importvoordetoekomsteengoedeaanvullingzijnopdeeigenwinningvanduurzameenergieendeimportvanbiomassa.Importuitverweggelegengebiedenkanplaatsvindenviatankers,bijvoorbeeldindevormvanvloeibaarwaterstofofalsverbindingmetstikstofindevormvanammoniak.Derollenenfunctiesdiewaterstofkanvervullen,zijninfiguur1schematischweergegeven.

Figuur 1 | Schematische weergave van verschillende rollen en functies van waterstof Bron:defiguuriseenbewerkteversie;hetorigineelisafkomstiguit‘Hydrogenscalingup’,HydrogenCouncil(november2017).

Mogelijk maken van vergaandebenuttingenintegratievanwind-enzonne-energie

Klimaatneutrale inzet van aardgas

Bufferingenopslagvoorflexibelenvoorzieningszeker energiesysteem

Aardgas CO2

Distributievanenergie over regio’sensectoren

Leverenbijdrageaandecarbonisatievan mobiliteitentransport

Dienenalshernieuwbaregrondstofvoorduurzamechemischeproducten/materialen

Leverenbijdrageaandecarbonisatievanproductieproceswarmte indeindustrie

Dienenalsbrandstofvoorresterendeflexibelregelbareelektriciteitsproductie

Leverenbijdrageaandecarbonisatievanruimteverwarmingingebouwdeomgeving

| 18 |


Waterstof als transitieversneller

Naastdeperspectievendiewaterstofbiedtvooreentoekomstigeduurzameenergie-engrondstoffenvoorziening,kanhetookopdekortetermijneenbelangrijkerolspelenindetransitiedaarnaartoe.Momenteelwordtwaterstofzeerefficiëntopgroteschaalgeproduceerduitaardgasvoordiverseindustriëletoepassingen.BijdezeproductiekomteenrelatiefgeconcentreerdestroomCO2vrijdiezichleentvoorafvangenondergrondseopslag(CCS),danwelvoorhergebruik(CCU,CarbonCaptureandUtilisation).Bijcombinatiemeteengascentralevoorproductievanelektriciteitstaatditbekendalsde‘pre-combustioncapture-route’.7Gecentraliseerdeproductiemetdecentraleinzetvanwaterstofindeindustrie,invervoer,inelektriciteitscentralesenindegebouwdeomgevingisechterookmogelijk.Hierbijkangebruikwordengemaaktvandehuidigepijpleidinginfrastructuurvooraardgasvoortransportendistributievandewaterstof.Opdezemanierkanaardgasklimaatneutraalwordeningezetenerkaneenaanzienlijkeversnellingindedecarbonisatievandeenergievoorzieningwordengerealiseerd.Naarmatedetransitievordertwaarbijduurzameenergieverderwordtgeïmplementeerdenduurzamewaterstofproductiedoorontwikkelingenschaalvergrotinggoedkoperwordt,kanduurzamewaterstofvervolgenseensteedsgroterdeelvandeenergiemixgaanvormen.

Samenvattendkanwordengestelddatwaterstofvanwegedediversiteitwatbetreftdeproductie-entoepassingsmogelijkhedenzeerkansrijkisomeenbelangrijkerolinhettoekomstigeduurzameenergiesysteemtevervullen,enindetransitiedaarnaartoe.

Hetiseenbelangrijkebasisvoordemoleculenbehoefteinonsenergie-engrondstoffen-systeem.Wellichthetgrootstevoordeelvanwaterstofisdatheteensysteemrolkanvervullen.Waterstofbiedtnamelijknietalleenvoordelenindeverschillendetoepassingsgebieden,zoalsindeindustrie,hetvervoerendeelektriciteitsproductie;eenbelangrijkemeerwaardeligtindeintegrerenderoldiewaterstofalsflexibelintermediairtussenalleproductiewijzen,toepassingsmogelijkhedenenalsopslagkanspelen.Hierdoorkaneenvolledigduurzaam,efficiënt,flexibelengeïntegreerdenergie-engrondstoffensysteemontstaandatbetrouwbaarenbetaalbaarisendejuistematevanvoorzieningszekerheidkanbieden.Figuur2geefteenillustratievandesysteemfunctievanwaterstofineenduurzaamenergie-engrondstoffensysteem.

7 De rapportage ‘Waterstof in de energietransitie’ van Berenschot en TNO (november 2017) bevat een nadere uitleg.

| 19 |


Figuur 2 | Systeemfunctie van waterstof in een duurzaam energie- en grondstoffensysteem Bron:defiguuriseenbewerkteversie;hetorigineelisafkomstiguit‘H2@ScaleWorkshopReport’,NREL(maart2017).

Elektriciteits- netwerk

Waterstof (aardgas)

infrastructuur

Elektriciteits- centralesWind

Zon-PV

Import-exportuitwisseling

Elektriciteits- opslag Productiewaterstof

elektrolyse

Waterstof in een krachtenveld aan opties

Eentoekomstbeeldwaarinwaterstofeengroteofzelfsdominanterolspeelt,iszekergeen‘gelopenrace’!Dedaadwerkelijketoepassingvanwaterstofzalmedeafhangenvanalternatievendieinontwikkelingzijnoftotontwikkelingkomenenhoeserieusdezealternatievendaadwerkelijkzijn.Hierbijkanwordengedachtaanvervangingvanfossielegasvormigeenvloeibarebrandstoffendooropbiomassagebaseerdevariantenenbatterij-elektrischvervoer.Indegebouwdeomgevingwordenwoningenengebouwensteedsbetergeïsoleerdwaardoorerintoenemendematemogelijkhedenontstaanomderesterendewarmtevraagintevullenmethybrideenvolledigelektrischewarmtepompen.Andereontwikkelingenzijnhetverwarmenenkoelenvangebouwenviawarmte-koude-opslagsystemenenverwarmingvanbijvoorbeeldtuinbouwkassenmetaardwarmte(geothermie).Metindustriëlewarmtepompenendiepegeothermiekanmogelijkeendeelvandebehoefteaanproceswarmteindeindustriewordeningevuld,terwijlerindeprocesindustrieookmogelijkhedenliggenvoorgeheelnieuweprocessendiegebruikmakenvanefficiënteelektrochemischesyntheseroutesendaardooreenveellagerewarmtebehoeftekennen.

Deonderlingecompetitieensamenhangtussenalternatieveniseendynamischenniet-lineairproces.Netalsveleandereoptiesvooreenduurzameenergievoorzieningisdeinzetvanwaterstof in veel toepassingen nog geen gevestigde optie en moeten er nog veel ervaring worden opgedaan en ontwikkelingen plaatsvinden om te komen tot een optimale toepassing.

| 20 |


Sommigeoptieszijnalwatverderdanandere,maarzezijnallemaalnogvolopinontwikkeling.Hetisvanbelangalleserieuzeoptiesdiezichaandienenzogoedmogelijkteverkennenenuitteproberen,ennietopvoorhandoptiesuittesluiten.Daarvoorzijndeonzekerhedennunogtegroot.Eenbeoordelingskaderdateen‘merit-order’vanoptiesentoepassingenbevat,ishiervoor wenselijk.

Doordeveelzijdigeproductie-entoepassingsmogelijkhedenvanwaterstof,deinpasbaarheidinengeschiktheidvooronsveranderendeenergie-engrondstoffensysteem,enhetfeitdathetvolledigklimaatneutraalisintezetten,iswaterstofpotentieelzeerbelangrijkvoordeenergietransitie. Vanwege de eerder geschetste diversiteit en kansrijkheid in verschillende markten,ishetnoodzakelijkomwaterstofookintegraaltebekijkenzodatdesysteemroltotuitingkomt,zoalsdemogelijkheidomflexibiliteittegenereren,(seizoens)opslagtebieden,energieopwekkingen-toepassingvanelkaartescheidenomdattransportovergroteafstandenmogelijkenefficiëntis,enpiekenendaleninvraagenaanbodoptevangen.Dezegewensteintegraliteitmoetnietleidentotvertragingvandeproductieentoepassingvanwaterstofvanwegedecomplexiteitdiehieraanverbondenis.Hetisjuistzaakomoptijdtebeginnenzodatdesysteemrolvanwaterstofontwikkeld,verkendenoptimaalbenutkanworden.Kostprijsreductievandetechnologieenhetwegnemenvanbarrièreszijnhieronderdeelvan.DeruimhonderdinitiatievendiemomenteelinNederlandspelenofinvoorbereidingzijn(zieH8)endeveleinternationaleinitiatievenopditterreinzijngoedestappenindierichting.

Waterstof (aardgas)

infrastructuur

ImportRES als H2-verbinding

Brandstofcel elektrische voertuigen

Olie-biomassaraffinage

Toepassingen industrieelgas

Hoogwaardige warmte-industrie

Verwarming gebouwdeomgeving

Staalproductieen-verwerking

Grondstof chemische industrie

Synthetische brandstof

| 21 |


De aandacht voor waterstof beperkt zich nu niet tot mobiliteits- en transporttoepassingen, maar richt zich breed op de gehele energie- en grondstoffenvoorziening. Dit komt onder meer door het sterk toegenomen gevoel van urgentie om broeikasgasemissies snel en vergaand terug te dringen.


| 22 |

2 | Historie en waterstof-initiatieven uit het recente verledenIn 1874 noemde Jules Verne in zijn roman ‘L’Île mystérieuse’ waterstof als de energie-drager van de toekomst. Door elektrolyse kan water in waterstof en zuurstof worden gesplitst en de waterstof kan kolen, destijds de belangrijkste brandstof, verdringen van de markt, zo schreef Verne. Nu, bijna anderhalve eeuw later, is waterstof als energiedrager nog maar in beperkte mate een realiteit geworden. Het wordt wel op grote schaal in de industrie toegepast, maar dan hoofdzakelijk als grondstof in de petrochemische industrie en als industrieel gas bij de productie van glas, metaal, vetten, en bijvoorbeeld microprocessoren en computerchips.

Wereldwijdwordtcirca60miljoentonwaterstofgeproduceerd,grotendeelsuitaardgas.Deenergie-inhoudhiervanisbijnadriemaalzogrootalshettotaleNederlandsefinaleenergieverbruik.Circa90%wordtgebruiktvoordeproductievanammoniak(veelalvoordeproductievankunstmest),methanolenvoorderaffinagevanaardolietotbrandstoffenenbasisproductenvoordechemischeindustrie.InEuropaisNederlandnaDuitslanddegrootsteproducentvanwaterstofmeteengeschatvolumevanordegrootte10miljardm3 per jaar. Circa10%vanhetNederlandseaardgasverbruikisvoordeproductievanwaterstof.

Waterstofalsbrandstofvoorschoneenzuinigeauto’s

Het is niet voor het eerst dat er naar waterstof wordt gekeken als energiedrager. Sinds deoliecrisesinhetbeginvandejarenzeventigvandevorigeeeuwishetthemageregeldonderwerpvanstudiegeweest,zowelinNederlandalselders.Inhetbeginvandezeeeuwwaserevensprakevandatwaterstofzijnbelofteginginlossen.Denadruklagtoensterkoptoepassingalsbrandstofvoorbrandstofcelauto’s.Dezeontwikkelingwaseenvervolgoppogingenomschoneenzuinigeelektrischeauto’stemakenmetbatterijen.Omdatbatterijentoennognietvergenoegontwikkeldwaren,verschoofdeaandachtnaardebrandstofceldiemeerpotentiewerdtoegedicht.Ookvoordebrandstofcelbleekhetechtertevroegomeendoorbraakteforceren,medeomdatdeverbrandingsmotornogverbeterdkonworden.

OpdiegolfvanaandachtvoorbrandstofcellenenwaterstofinhetbeginvandezeeeuwheeftNederlandenigetijdtotdevoorlopersinEuropabehoord.ZomaakteNederlanddeeluitvanheteerstegrotedemonstratieprojectvoorbrandstofcel-elektrischebussen(CUTE-projectAmsterdam),hadNederlanddeeerstelichtevrachtwagenopwaterstof(HyTruck),isinNederlanddeeerstevolledigopwaterstofgebaseerde(rondvaart)bootontworpenengebouwd(FuelCellBoat),envondopAmelandheteerstedemonstratieprojectplaatswaarwaterstof

| 23|


tot20%werdbijgemengdinhetaardgasnetvoorinzetinhuishoudens.OokhadNederlandindietijdeenwaterstof-enbrandstofcellenprogramma,gecoördineerddooreenvoorloper(Novem)vanhethuidigeRVO.Ondankshetsuccesvandehiervoorgenoemdeprojecten,zijnditgrotendeelsindividueleeneenmaligeinitiatievengebleven.

Wereldwijdlagdefocusvooralopauto’senmethetontbrekenvaneennationaleautomobiel-fabrikantinNederlandwaseronvoldoendebelangomdeontwikkelingentecontinueren.Nederlandsebedrijvenophetgebiedvanwaterstofenbrandstofcellenhaddenteweinigmassaomeendoorbraakteforceren.Daarnaastgingopenergiegebieddemeesteaandachtuitnaarhetstimulerenvananderevormenvanhernieuwbareenergieennaaraardgasalstransitiebrandstof.Samenvattendwaserdestijdsgeenvruchtbarevoedingsbodemvoorverdere ontwikkeling en inzet van waterstof.

Eennieuwefaseinhetdenkenoverwaterstof

Ondertussenneemtdeaandachtvoorwaterstofweersneltoe.Deaandachtbeperktzichnuechterniettotmobiliteits-entransporttoepassingen,maarrichtzichbreedopdegeheleenergie-engrondstoffenvoorziening.Ditkomtondermeerdoorhetsterktoegenomengevoelvanurgentieombroeikasgasemissiessnelenvergaandterugtedringen.Hetbesefistoegenomendatverduurzamingvanonsenergiesysteemmeerbehelstdanalleenhetelektriciteitsdomeinendatjuisthetdomeinvande‘moleculen’onsvoorgroteuitdagingenstelt.Hierbijiswaterstofsteedsnadrukkelijkerinbeeldgekomen.Ookdeverwachtezeergrootschaligeenconcurrerendeproductievanduurzameelektriciteituitwindenzonendemogelijkeinpassingsproblemendieditmetzichmeebrengt,heeftertoegeleiddatwordtgezochtnaarmogelijkhedenomdieduurzameelektriciteitinonsenergiesysteemteaccommoderen.Duurzameelektriciteitincombinatiemetduurzamewaterstofbiedtdaarvooreen heel goed perspectief.

Dediscussieoverwaterstofheeftzichdusverbreedenheeftmeerderedimensiesdieonderlingraakvlakkenhebben,maarookveleverschillenkenneninaard,omvang,standvanzakenenbetrokkenpartijen.Dimensiesdiedaarbijkunnenwordenonderscheidenzijndevolgende:

· HettijdelijkverduurzamenvandehuidigevraagnaarindustriëlewaterstofdoordecarbonisatievandehuidigeproductieviadetoepassingvanCCS/CCUen,daarnaast,vervangingvandehuidigeproductiedoorduurzamewaterstof.

· Hetgebruikvanwaterstofalsenergiedrageralskoolstofvrijalternatiefvooraardgasvoordeproductievanhoge-enlagetemperatuurwarmteindeindustrieendegebouwdeomgeving,enalstransportbrandstofvoorbrandstofcel-elektrischemobiliteits-entransporttoepassingen.

· Hetgebruikvanwaterstofinnieuweduurzameprocessenvoordeproductievanduurzamechemischeproductenenmaterialen,duurzamesynthetischebrandstoffenenkoolstofarmeproductievanijzerenstaal.

| 24 |


· Hetgebruikvanwaterstofalsmediumvooropslagofinpassingvanelektrischeenergievanzon-PVenwindparkenomperiodestekunnenoverbruggenmeteenlaagaanbodvanzon-enwindenergie.Gerelateerdhieraan,maarzekerniethetzelfde,isdediscussieoverdeinzetvanelektrolysevoorhetleverenvandienstenopdeonbalansmarktomhetelektriciteitsnetstabieltehouden.Ookdeinzetvanwaterstofalstransportmediumvoorduurzameelektriciteitishieronderdeelvanwaarmeeknelpuntenbijde(aanlegvande)elektriciteitsinfrastructuurkunnenwordenopgelost.

Aldezeonderwerpenhebbeneeneigendynamiekenvrageneenspecifieke,ophetonderwerpafgestemdeaanpak.Deroutekaartadresseertdecontourenvandezeaanpak.

| 25 |



| 26 |

Op verzoek van een aantal ministeries is een verkenning uitgevoerd naar de mogelijke maatregelpakketten om voor 2050 een energievoorziening vorm te geven met 80 tot 95% minder uitstoot van broeikasgassen ten opzichte van 1990.

FINBZKI&WEZK

20501990

3 | Energietransitie-scenario’s 2050In navolging van de Energieagenda en de uitwerking van de transitiepaden is op verzoek van de ministeries van Economische Zaken en Klimaat (EZK), Infrastructuur en Waterstaat (I&W), Binnenlandse Zaken en Koninkrijkrelaties (BZK), en Financiën door ECN en PBL een verkenning uitgevoerd naar de mogelijke maatregelpakketten om voor 2050 een energievoorziening vorm te geven met 80 tot 95% minder uitstoot van broeikasgassen ten opzichte van 19908.

DestudieisuitgevoerdvoorvijffunctionaliteitenwaaronderdevierenergiefunctionaliteitenuitdeEnergieagenda,tewetendetransitiepadenKrachtenLicht,Hogetemperatuurwarmte,Lagetemperatuurwarmte,enVervoer(bestaandeuitmobiliteit,entransportenlogistiek).Deresultatenmoetendeministeriesondersteunenbijdeinvullingvanhetklimaatbeleidvoordezefunctionaliteiten.DeresultatenvandestudievormendaarmeeeengoeduitgangspuntvoorderoutekaartwaterstofomdatdiebetrekkingheeftopallevierenergiefunctionaliteitenendespecifiekeNederlandsesituatiehetbesteweergeeft.

Indestudiezijntwaalfverschillendevariantenmetrandvoorwaardenvoorbeschikbaarheidvanvoornamelijkwindenergie,biomassaenafvangenopslagvanCO2(CCS)verkend.Dezeleverenverschillendedetailinvullingenvandeenergievoorzieningenkostenplaatjes.Waterstofalsenergiedragerkomtopdiverseplaatsenindeoplossingsruimtevandeverkenningnaarvoren,vooralinvariantenmet95%emissiereductie.Datisverklaarbaaromdatbij95%reductie‘allesuitdekastmoetwordengehaald’omCO2-emissiestereduceren.Daarligteenvandegrotewaarden van waterstof.

Voordepositievanwaterstofindezescenario’svanPBLenECNzijntweeobservatiesvanbelang:

1.Waterstofzitvooreendeel‘indirect’indescenario’s,hetmeestprominentisdatbijdeCCS-optiesendeelektrificatie-opties.VoorCCS-optiesgeldtdatdienuvooralalsend-of-pipe- of post-combustion-optieinhetmodelzitten.CCSbijwaterstofproductiekanpre-combustion wordengenoemd,maarheeftalleenbetrekkingopproductievoorconventioneleinzetvanwaterstofinindustriëletoepassingen.VoordelenvancentralewaterstofproductiemetCCSincombinatiemettransportendistributievanwaterstofvoorzowelniet-energetischealsenergetischetoepassingenlijkennogonvoldoendetewordenonderkend.Dezeoptiesverdienenmeeraandachtgegevendepotentiëlemateensnelheidwaarmeeklimaatneutraleenergiedragers(‘moleculen’)kunnenwordenontwikkeld,inclusiefeenanalysevandekosten

8 ‘Verkenning van klimaatdoelen. Van lange termijn beelden naar korte termijn actie. Policy Brief.’ Jan Ros (PBL) en Bert Daniëls (ECN), oktober 2017.

| 27|


enbatenenhettijdframewaarbinnendeoptiesvanbelangzijn.Onderelektrificatieindeindustrieisookdeinzetvanelektriciteitvoordeproductievanwaterstofeenbelangrijkeoptie.Zekerbijdeproductievangrondstoffenisdatinteressant.

2.Hetmodelkenteenaantalbeperkingendiegevolgenkunnenhebbenvoordepositievanwaterstof.Eenervanisdatimportvanwaterstofnietismeegenomen.Hetiseeninteressanteoptieomgrotehoeveelhedenwaterstof(ofdaaruitgeproduceerdeenergiedragers)uitgebiedenteimporterenwaarduurzameelektriciteitgoedkoopeningrotehoeveelhedengeproduceerdkanworden,zoalshetMidden-Oosten(zon-PV)ofdeAtlantischeOceaan(floatingwind),alsaanvullingopeigenduurzameproductie.Ookdelimitatiedatwaterstoftotmaximaal25%inhetaardgasnetkanwordenbijgemengdvoortoepassingincv-ketelsenandereapparatuur,isvanuitdezeroutekaartbezieneentebeperkendeaannameomdateenvandestudiesvoordezeroutekaart(ziehoofdstuk6)laatziendatergoedemogelijkhedenzijnomdeinfrastructuurvoor100%waterstofgeschikttemaken.

Deillustratiesduideneropdatindeverkenningennogonvoldoenderekeningisgehoudenmetdemogelijkemeerwaardevandesysteemroldiewaterstofkanhebbenalsflexibelintermediairtussenalletoepassingen,productiewijzenenopslagmogelijkheden.Overigenswashetdoelvandeverkenningenooknietomspecifieknaarwaterstoftekijken,maardeproblematiekvanuitdebreedtetebenaderen.Ookgevendeauteursterechtaandaternogonzekerhedenzijnwatbetreftdetoepassingvanwaterstof.Inderapportagewordthetpotentieelvanwaterstofendemogelijkhedenomaanmeerderefunctionaliteitenbijtedragenonderkendindebesprekingvanderesultatenendeaanbevelingenvooractiesenmaatregelenvoordekortetermijn.

Deaanbevelingenindezeverkenningvoorhetaanbodvanwaterstofzijn,gegroepeerdnaardrietypenacties:

· Ondersteunendeactiestervoorbereidingvangrootschaligeimplementatie:onderzoek,ontwikkelingendemonstratie(RD&D),inzichtinmogelijkhedenvoorbijmengingvanwaterstofinhetgasnet,enstudiesnaarprocesoptimalisatieen-integratievandeketenpower-to-gas(waterstof)

· Implementatievanmaatregelendieeengrootpotentieelhebben:demonstratieprojectenmetwaterstofproductieuitelektriciteit

· Aanvullendeactiesmaarminderessentieelvoor2050:CCSbijwaterstofproductieuitaardgas(waarbijlock-ineenaandachtspuntisvanwegedemogelijkeremopdeelektrificatievanwaterstofproductie).

TevenswordtspecifiekvoorvervoergeadviseerdomRD&Denpilotsmetwaterstoftedoen.

| 28 |


NaastdezePBL/ECN-verkenningzijnmeerderenationaleeninternationalerapportenverschenenwaarwaterstofeenprominentonderdeelvanuitmaakt(somssamengevatalselektrificatie-optie)ofdiespecifiekvoorwaterstofzijnopgesteld.GoedevoorbeeldenzijndeMcKinsey-studievoorVEMW(EnergyTransition:Mission(Im)possibleforIndustry),deRoadmapChemie2050vanVNCI,adviezenvandeHydrogenCouncil(Hydrogen–ScalingUp),deWuppertal-studievanHavenbedrijfRotterdam,waterstofstudiesvoorShelletc. Hetvoertteveromdiestudiesindezeroutekaartindetailtebehandelen.Deboodschapuitdezestudiesisdatveelstakeholdersinverschillendelandendebetekenisvanwaterstofvoorde energietransitie verkennen en dat waterstof een groot potentieel wordt toegekend. Alle verkenningen onderschrijven ook dat er nog veel technologische onzekerheden zijn en dat meer verdieping én toepassing nodig is.

| 29 |



|30|

Waterstof is een energie-drager die breed inzetbaar is in de industrie, in de mobiliteit, in de energiesector en in de gebouwde omgeving. Hierbij kunnen energetische en non-energetische toepassingen worden onderscheiden.

4 | Toepassingen voor waterstofWaterstof is een energiedrager die breed inzetbaar is in de industrie, in de mobiliteit, in de energiesector en in de gebouwde omgeving. Hierbij kunnen energetische en non-energetische toepassingen worden onderscheiden.

Hetenergetischgebruikbetreftdemogelijkeinzetvanwaterstofalsbrandstofindevolgendetoepassingen:

· Productievanhogetemperatuurwarmtevoorprocessenindeindustrie,zoalsdechemischeindustrie,destaalindustrieeninolieraffinaderijen.

· Elektrischaangedrevennul-emissiebrandstofcelvoertuigenzoalsauto’s,bussen,vrachtwagens,treinenenschepen.

· Productievanelektriciteitinflexibelegascentrales(combinedcyclegasturbines),enindetoekomstwellichtookinbrandstofceleenheden,bijvoorbeeldgecombineerdmetbrandstofcelvoertuigen.

· Productievanwarmtevoorruimteverwarming(lagetemperatuurwarmte)indebestaandegebouwdeomgevingenmogelijkookvoorwarmtapwater.

Overigensgeldtvoorsommigetoepassingen,zoalsdechemischeindustrie,datwaterstofooknon-energetischwordtingezet.Indevolgendeparagrafenwordtperenergiefunctionaliteitnaderingegaanopdeverschillendetoepassingen,gebundeldperthemaengerangschiktopniveauvanmarktrijpheid.Debedoelingdaarvanisomeenindicatietegevenvandebenodigdeontwikkelinspanningomeenbepaaldeoptiegrootschaligtekunnentoepassen.Deindelingopmarktrijpheid(ofTRL-niveau)isindicatief;deafbakeningzalindepraktijkminderscherpzijndanhetopbasisvandeindelinglijkt.VervolgensisviaeenkleurcoderingdematevanprioriteitaangegevenvoordeontwikkelingvanactiviteiteninNederlandwaarbijvoornamelijkisgeletopbelangvandetoepassingvoorNederlanduitoogpuntvanpotentieelvooremissiereductieenkansenvoorhetNederlandsebedrijfsleven.Groenbetekentbelangrijk(hoogsteprioriteit),oranjebetekentvanbelang(maarnietdehoogsteprioriteit)enroodbetekentbeperktvanbelang(ophetogenblikgeenhogeprioriteit).

4.1EnergiefunctionaliteitKrachtenLicht

VoordefunctionaliteitKrachtenLicht(K&L)wordthieronderscheidgemaakttussenproductievanelektriciteituitwaterstof(deroutewaterstofnaarelektriciteit),endeconversieenheteindgebruikvanelektriciteitvoordeproductievanwaterstof(derouteelektriciteitnaarwaterstof).VoorbeideroutesgeldtdatzequastructuurlastiginhettransitiepadK&Lpassenomdatdatvooralgaatoverheteindverbruikvanelektriciteit.Elektriciteitsproductiebetreftdeaanbodkant,terwijlbijinzetvanelektriciteitvoorwaterstofinprincipegeensprakeisvan

| 31|


eindverbruik.Hetgaatdanomdeconversievanelektrischeenergienaarenergieindevormvanwaterstofdatdanalsenergiedragerfungeert(netalsbijvoorbeeldaardgasenbenzine)ofalsgrondstofvoordeindustrie.Hetisgeeneindproductmaareenintermediairproduct.

Watbetreftdeproductievanelektriciteitzijnintabel1stationairebrandstofceltoepassingenopgenomen.9Elektriciteitsproductiemetbrandstofcelcentralesismomenteelnogduurvanwegedekostenvanbrandstofcellenenvanwaterstofalsbrandstof.Dezeoptiespeeltvoorlopigvooraleenrolbijelektriciteitstoepassingenwaarleveringszekerheidveelwaardisendebetrouwbaarheidvanleveringviahetopenbarenettewensenoverlaat.DatisminderrelevantvoordeNederlandsesituatiemaarerzijnopdatgebiedwelactiviteiteninNederland:NedstackenMTSAzijnbijvoorbeeldbedrijvendiealbrandstofcelpower plants inhetbuitenlandhebbengerealiseerdtoteencapaciteitvan2MW.Dezecategoriewordtdaaromtochvanbelanggeacht.DaarnaastheefthetbedrijfBredenoordtweegeneratorenopbasisvanbrandstofcellenopwaterstofinhaarproductenpakketdiekunnenwordeningezetbijevenementenenfestivals.Hetisechtereenniche.Wanneerbrandstofcellenrobuusterengoedkoperworden,kanhetoptermijnweleeninteressantemarktwordenomdatgeneratorennietzeldenoplocatiesinstedelijkegebiedenstaanwaarluchtkwaliteitengeluidshinderbelangrijkeaspectenzijn.

Hetthemaconversieeneindgebruikintabel1omvatverschillendeelektrolyse-opties.Dezetechnologieënzettenelektrischeenergieominchemischeenergiedoorsplitsingvanwaterinwaterstofenzuurstofmetbehulpvanelektriciteit.Elektrolysevanwaterisinveleopzichteneensleuteltechnologievoordeenergietransitieeneenduurzaamenergiesysteem.Detweemeestontwikkeldeelektrolyse-optieshebbenophetogenblikdehoogsteprioriteit.Vanbeidetechnologieënisalkalischeelektrolysedemeestvolwassentechnologie,hoewelPEM-elektrolyse(ProtonExchangeMembrane)ookalbehoorlijkverontwikkeldis.BeidezijncommercieelbeschikbaaropMW-schaal,maarerisnogeenaanzienlijkpotentieelvoorverbeteringenoptimalisatie.

VerderisopschalingnodigrichtingsystemenvantientallenenuiteindelijkhonderdenMW’someenrolvanbetekenistekunnenspelenindeindustrieenenergievoorziening.Opschalingenoptimalisatievindenvolgtijdelijkplaatsenvergennogmeerderetussenstappenvoordatstandaardisatieenopschalingvanproductiekunnenbijdragentotdalingnaarkostenniveausdiekunnenconcurrerenmetconventionelewaterstofproductie.Omdezeontwikkelingmogelijktemakenzijnprojectennodigwaarbijdetechnologieopschaalkanwordentoegepastomzodoende relevante praktijkervaring op te doen voor verdere opschaling richting volledig duurzamewaterstof.Inhetvolgendehoofdstukwordtnaderingegaanopkostenenontwikkelingenvandeproductievanwaterstofviaelektrolyse.

9 De toepassing brandstofcelgeneratoren in deze categorie is een twijfelgeval. In energiestatistieken worden generatoren ook wel onder mobiele werktuigen geschaard als onderdeel van de sector Vervoer.

| 32|


Intabel1staanookgasturbinesdieingezetkunnenwordenvoordeproductievanelektriciteitrechtsreeksuitwaterstof.Hiervoorzijnmeestalaanpassingennoodzakelijkomoppuurwaterstofbedreventekunnenworden.

Tabel 1 | Overzicht van de status van waterstofproductie en -toepassingen voor de energiefunctionaliteit Kracht en Licht

Ontwikkelingsstadiumtoepassing H2

Energie-functionaliteit

Verkenning van en onderzoek naar haalbaarheid

TRL 1-3 | marktrijp over 10+ jaar

Industrieelonderzoekenexperimenteleontwikkeling

TRL 4-7 | marktrijp over 3-10 jaar

Demonstratie,praktijkprojecten en marktintroductie

TRL 8-9 | (bijna) marktrijp

Kracht en Licht

Productieelektriciteit -Gasturbine(flexibelegasturbinecentrales)

Brandstofcel back-upenremotepower systemen

-Brandstofcelpowerplants (1-10MW)

-Brandstofcelgensets

-Brandstofcelmicro-WKK(kW-schaal)

Conversieeneindgebruik

Waterstofproductiem.b.v.:-AEM-elektrolyse-SolidOxideelektrolyse

Waterstofproductiem.b.v.:-Alkalischeelektrolyse-PEM-elektrolyse

Noot: Ordening is indicatief, afbakening van TRL en marktrijpheid zal in de praktijk minder scherp zijn. Kleurcodering: mate van prioriteit voor ontwikkeling van activiteiten in Nederland uit oogpunt van potentieel voor emissiereductie en kansen voor het Nederlandse bedrijfsleven; groen = hoogste prioriteit, oranje = wel van belang, niet hoogste prioriteit, rood = van beperkt belang, nu geen prioriteit.

4.2EnergiefunctionaliteitHogetemperatuurwarmte

Toepassingenonderdefunctionaliteithogetemperatuurwarmte(HTW)zijnonderverdeeldindriethema’s,tewetennon-energetisch,energetischeneenmengvormdaarvan.

Non-energetischetoepassingvanwaterstof

Hetnon-energetischgebruikvanwaterstofbetreftondermeerdeinzetalsgrondstof,alsreductiemiddelenalsprocesgasvoordeoppervlaktebehandelingvanmaterialenbijtalvanindustriëleprocessen.Hierbijkanonderscheidwordengemaakttussenhuidigetoepassingenen mogelijke toekomstige toepassingen.

| 33|


Indeindustriewordtwaterstofalveletientallenjarenopgroteschaalnon-energetischingezet.Veruitdegrootstehoeveelheidwordtgebruiktalsgrondstofvoordeproductievanammoniakwaarvanhetgrootstedeelweerdientalsuitgangsstofvoordeproductievankunstmest.Opdetweedeplaatskomthetgebruikinderaffinagevanaardolievoordeontzwavelingvanbrandstoffenendeopwerkingvanzwareaardoliefracties.Intoenemendemateiswaterstofooknodigbijdeproductievanbiobrandstoffen.Verderwordthetgebruiktbijdeproductievankunststoffen(plastics,polyester,nylon),voorhethydrogenerenvanvettenenplantaardigeoliënindevoedingsmiddelenindustrie,enalsreductiemiddelenprocesgasvooroppervlaktebehandelingindeglasindustrie,demetaalindustrieendehalfgeleider- enelektronica-industrie.DezewaterstofwordtvoornamelijkgeproduceerdmetbehulpvanaardgasviaSMR(SteamMethaneReforming).Decarbonisatiehiervanismogelijkdoorvervangingvanfossieledoorduurzamewaterstof,maarookdoortoepassingvanCCS.Gedeeltelijkedecarbonisatiekanookwordenbereiktdoorconventioneleproductievanwaterstoftevervangendoorwaterstofuitwaterstofrijkerestgassendieeldersindeindustrieontstaan.Hetproject‘Waterstofsymbiose’metDOW,YaraenICLinZeeuws-Vlaanderenis hiereenvoorbeeldvan.

Voor de toekomst wordt een grote toename van de vraag naar waterstof voorzien voor de productievanduurzamechemischeproducten.Nuvormenfossielebronnennogdebasisvoordezeproducten,maaruiteindelijkmoetookhierdefossielekoolstofwordenvervangendoordeklimaatneutralevariant.10Optieshiervoorzijnkoolstofvanduurzamebiomassa,circulairekoolstofuitrecyclingofafvalverwerkingvankunststofproducten,enkoolstofvanCO2 die wordt gewonnenuitdeluchtofuitwater.Aldezevormenvankoolstofvereiseninmeerofminderematetoevoegingvanwaterstofomerkoolwaterstoffenmeeteproduceren.

Volledigeverduurzamingvergtproductievanwaterstofmetenergievanduurzamebronnen,zoalselektrolysemetelektriciteitvanzonenwind.Detechnologievoorproductievanduurzamewaterstofisnognietvergenoegontwikkeldomdeconventioneleproductietevervangen.Welleentdeschaalgroottevanconventioneleproductiezichomprojectentefaciliterendieontwikkelingenopschalingvanduurzamewaterstofondersteunenomdatdemeerkostenvangedeeltelijkevervangingvanfossielewaterstofdoorduurzamewaterstofslechtstotbeperktekostenstijgingophettotaalaanproductiekostenleidt.

Demogelijkheidvandeindustrieomdeproductieinkleineeenhedenuittebreidenkanverderinteressantzijnomflexibelopgroeivandemarktintespelen.Hetkanhelpenderisico’stebeperkendieeengroteuitbreidingmetzichzoumeebrengenenzoeenpositievebijdrageaandebusinesscaseleveren.Daarnaastbetrefthethiergrotebedrijvendievoldoendekrachthebbenomketensteorganiserenwaarinmeerkostenkunnenworden

10 Vanuit de nationale emissiereductie-opgave is er nog beperkt aandacht voor deze toepassingen. In de chemische industrie wordt het grootste deel van de fossiele koolstof die als grondstof wordt ingezet, voor langere tijd vastgelegd in producten. De koolstof komt pas na verloop van tijd vrij in de afvalfase. Bovendien wordt een groot deel van de producten geëxporteerd, en komt zo niet als CO2 vrij in Nederland. Hetzelfde geldt voor brandstoffen die in Nederland of elders worden gebunkerd voor de internationale lucht- en scheepvaart. De CO2 die hierbij vrijkomt valt niet onder nationale opgaves voor emissiereductie. De hoeveelheid is echter aanzienlijk. In Nederland is de afgelopen 5 jaar gemiddeld circa 700 PJ aan brandstoffen gebunkerd. Dat is ruim meer dan het totale eindverbruik van de vervoerssector in Nederland zelf (ca. 500 PJ). Ook bunkerbrandstof zal uiteindelijk klimaatneutraal moeten worden.

| 34|


gedeeldofkunnenwordenomgezetinproductenmeteenduurzamerkarakterdieeenhogeremarktwaardevertegenwoordigen.Ditspeeltzekerbijindustriëleclusterswaarproductie-engebruiksmogelijkhedendichtbijelkaarkunnenliggen.

Naastdehuidigenon-energetischevraagnaarwaterstof,kanverduurzamingvandekoolstofchemietoteenaanzienlijkeadditionelevraagnaarwaterstofleidenvanuitdechemischeindustrie.Intabel2isdit‘nieuwechemie’genoemd.DezenieuwechemiebevindtzichnogopeenlaagTRL-niveaumaarkanvangrootbelangwordenenheeftgrotepotentievoorNederland,nietalleenvanwegedegrotechemischeindustrie,maarbijvoorbeeldookvanwegedevooraanstaandekennispositievanNederlandophetgebiedvankatalyse.OokditgebiedverdientdaaromhogeprioriteitzoalswordtonderkendinhetprogrammaElektrochemischeConversieenMaterialen(ECCM).

Non-energetische/energetischetoepassingvanwaterstof

Toepassingvanwaterstofvoorproductievanduurzamesynthetischebrandstoffenvoorbijvoorbeelddeluchtvaartenzeescheepvaartisingedeeldineenapartecategorie,maardezetoepassingvertoontveelovereenkomstenmet‘nieuwechemie’.Bijdeproductievandebrandstoffenfungeertwaterstofalsgrondstof,terwijlhetbijinzetvandealdusgeproduceerdebrandstofomeenenergetischetoepassinggaat.Netalsbij‘nieuwechemie’gaatbijdeproductievansynthetischebrandstoffendevoorkeuruitnaardeinzetvanduurzamewaterstof.ConversievanaardgasnaarCO2enwaterstof,metopslagvanCO2,envervolgensweercombinerenvandewaterstofmetduurzamekoolstofisweliswaartechnischmogelijk,maarligtminder voor de hand.

Ophetogenblikvindtproductievanvloeibarebrandstoffenopbasisvanaardgas(gas-to-liquids)opgroteschaalplaats.Hierbijvindteerstreformingvanaardgasplaatstotsyngas,eenmengselvankoolmonoxide(CO)enwaterstof,waarmeesynthesevannieuwekoolwaterstoffenplaatsvindt.Ditgebeurtophetogenblikookalmetbiomassaalsuitgangsmateriaalincombinatiemetfossielewaterstof.DeuitdagingenliggenhiervooralophetvlakvanduurzamewaterstofproductieentoekomstigeinzetvanCO2alskoolstofbronwaarvoorefficiëntemethodenvoordereductievanCO2totCOnodigzijn.

EnergetischeinzetvanwaterstofvoorHTW

Waterstofiseenvandemogelijkhedenomhogetemperatuurwarmteteproduceren.Indeindustriekomenveelwaterstofrijkerestgassenvoor,gevormdbijderaffinagevanaardolieenhetkrakenvannaftaenLPGtotbasischemicaliënvoordechemischeindustrie.Ookcokesgasdatwordtgevormdbijdeproductievancokesuitkolenbestaatvoorhetgrootstedeeluitwaterstof.Bijhetchlooralkaliprocesvoordeproductievanchloorennatroloog(elektrolysevanzoutopgelostinwater)wordtzelfspuurwaterstofalsbijproductgevormd.Dezegassenwordenveelaldirect,ofineenmengselmetaardgas,ingezetinketelsenfornuizenvoordeproductievanstoomenhogetemperatuurproceswarmte,ofvoordeproductievanelektriciteitincentralesmetofzonderWKK.

| 35|


Dezetoepassingheeftvooraleenhogeprioriteitomdatervantelereniswelkeaanpassingennodigzijnvooreeneventueleomschakelingnaarpurewaterstof.Ditkanvanbelangzijnvoorinzetvanpurewaterstofingasturbines,maarookvoordeontwikkelingvanproductenmetbrandersvoorpurewaterstofeldersindeindustrieofindegebouwdeomgeving.

Tabel 2 | Overzicht en status van waterstoftoepassingen onder de energiefunctionaliteit Hogetemperatuurwarmte









Hogetemperatuurwarmte

Non-energetisch Grondstofnieuwechemie: -Bio-basedchemie -Waste-to-Chemicals

Grondstofnieuwechemie:-Carbon2Chem(CCUS metcokesenBF-gas)

Standaardalsgrondstof,reactant of procesgas inbreedscalavanindustriëleprocessen

Non-energetisch/Energetisch

Productieduurzame(re)synthetische brandstoffen

Energetisch:brandstofvoorproductieproceswarmte

Vervanging aardgas waar geen klimaatneutraalalternatief is

InzetbijproductH2 uitindustrievoorondervuring


| 36|


4.3EnergiefunctionaliteitLagetemperatuurwarmte

DeenergiefunctionaliteitLagetemperatuurwarmte(LTW)heeftbetrekkingopwarmtevoorruimteverwarmingentapwaterindegebouwdeomgeving.Verduurzamingvandegebouwdeomgevingrichtzichineersteinstantieophetvermijdenvanwarmtevraagdoorhetbouwen vanenergiezuinigewoningenengebouwen,enhetverminderenvandewarmtevraagdoor na-isolatievanbestaandewoningenengebouwen.Daarnaastzijnertalvanalternatievenomderesterendewarmtevraagklimaatneutraalintevullen.

All-electricverwarmingvannieuwe,energiezuinigewoningenengebouwenmetelektrischewarmtepompenisgoedmogelijk.Verderisookdeaanlegofuitbreidingvanwarmtenetteninrelatietotnieuwbouwrelatiefeenvoudig.Demogelijkhedenhiervoormoetenechtervangevaltotgevalwordenbekekeninsamenhangmetdehuidigeentoekomstigemogelijkhedenvoorhetvoedenvandienettenmetklimaatneutraleofduurzamewarmte,zoalsrestwarmteuitdeindustrieofvanafvalcentrales,engeothermie.

Voordebestaandebouwzijndezeoptiesechtermindereenvoudig.Hierligteenenormeopgavezowelinaantalwoningeneninomvangvandeisolatiemaatregelen,alsinaanlegvannieuwewarmte-infrastructuurofaanpassingvandebestaandeelektriciteitsinfrastructuur.

Koolwaterstofsymbiose

| 37|


Alsgevolghiervanwordtookgekekennaaralternatievenzoalshybridewarmtepompen.Hierbijvindt verwarming grotendeels plaats met een elektrische warmtepomp maar wordt capaciteit voorinvullingvandepiekvraagnaarwarmteopdekoudstemomentengeleverddooreenaardgasketel.

Daarnaastwordtnagedachtoverdemogelijkhedenvoorvervangingvanaardgasdooreenander,klimaatneutraalgas.Alshetaardgaskanwordenvervangendooreenklimaatneutraalgasdatgeheelofgrotendeelsgebruikkanmakenvandezelfdegasinfrastructuur,kandatbijdragenaanoplossingendiezowelmaatschappelijkacceptabelalskosteneffectiefzijn.Vervangingvanaardgasdoorgroengasiseenoptie,maarookdeinzetvanklimaatneutralewaterstofkomthierinbeeld.

Waterstofkaneenbijdrageleverenaanproductievandezewarmtevoorwoningen,gebouwenenbedrijfspanden.Ditkanalsbrandstofinverwarmingsketels,maarookalsbrandstofincentralesvoorwarmtenetten,bijvoorbeeldopwijkniveau.Hierbijkangedachtwordenaanindewijkopgesteldewarmtekrachtunitsdielokaalelektriciteitproducerenen/ofvoordebalanceringinhetelektriciteitsnetzorgenentevensdebenodigdewarmteleverendieviaeenlokaalwarmtenetkanwordengeleverd,alsbasislastofalleenalspieklast.Ditzalsterkafhangenvande lokale alternatieven.

BasisnetwerkopenbareH2-vulpunten

| 38|


DewaterstofoptiebevindtzichnogopeenrelatieflaagTRL-niveau.Erzijnnogvelevragendiebeantwoordmoetenwordenzoalsoverdegeschiktheidvanhetregionaleenlokaleaardgassysteemvoorwaterstof,overdeveiligheidsaspectenendevereisteveiligheidsmaatregelen,enoverdekostenvanaanpassingomhetsysteemgeschikttemakenvoorwaterstof.Hoewelereenlichtevoorkeurvoorpurewaterstoflijktteontstaan,blijftookdevraagofdetransitiehetbestkanverlopenviahetgeleidelijkopvoerenvanbijmengingvanwaterstofinhetaardgas,ofdoorregiovoorregioinéénkeeromtezettennaar100%waterstofdevoorkeurverdient.Daarbijisvanbelangdatoplossingeninproeftuinenonderpraktijkconditiesgecontroleerdkunnenwordengetestengeoptimaliseerd.

Geziendegroteenlastigeopgavedievoorligtvoordebestaandegebouwdeomgevingendemogelijkgelimiteerdebeschikbaarheidvanduurzamebiomassavoorgroengas,ishetzaakvroegtijdigdemogelijkhedenvoorinzetvanwaterstofvoorLTWteverkennen,teontwikkelenentetesten.Hierbijligtdeuitdagingmetnamebijmaatschappelijkeeninstitutioneleissues.

Tabel 3 | Overzicht en status van waterstoftoepassingen onder de energiefunctionaliteit Lagetemperatuurwarmte


Energie- functionaliteit







Lagetemperatuurwarmte

Energetisch/brandstof -Vervangingaardgasinbestaandebouwwaarelektrificatieofwarmtenetten niet haalbaarzijn

-Wijkcentralesin combinatiemet lokale warmtenetten


| 39|


4.4EnergiefunctionaliteitMobiliteit

DeenergiefunctionaliteitMobiliteitisverantwoordelijkvoorcirca20%vanbroeikasgasemissiesinNederland.VoorEuropaligthetaandeelietshoger,eninclusiefinternationalelucht-enscheepvaartisvervoermet27%vandeemissieszelfsEuropa’sgrootsteklimaatprobleem.Daarnaastishetdebelangrijksteoorzaakvanluchtverontreiniginginsteden.Emissiearmvervoerstaatdaaromhoogopdebeleidsagenda,zowelinNederlandalsinEuropa.

Waterstofalsbrandstofvoorbrandstofcel-elektrischevoertuigenkaneenbelangrijkebijdrageleverenaandeemissiearmeinvullingvandevervoersbehoeftevanmensenengoederen.Samenmetbatterijenbiedtdecombinatiebrandstofcellenenwaterstofinpotentiedemogelijkheidalhetwegverkeerteelektrificeren.Naasteenpositiefeffectopdeuitstootvanbroeikasgasemissies,leidtdittothetvermijdenvanemissiesvanonverbrandekoolwaterstoffen,NOx en SO2,envergaandereductiesvanfijnstofengeluidemissies.

Elektrischevoertuigen(metbatterijen)enwaterstofvoertuigen(metbrandstofellen)zijnbeideelektrischaangedrevenvoertuigen.Hoewelconcurrentieindemarktkanoptredenzijndeopties vooral complementair aan elkaar. Voordeel van waterstof is dat relatief veel energie kanwordenopgeslagenintankswaarbijhetgewichtenvolumenietevenredigschalenmetdehoeveelheidenergiezoalsbijbatterijen.Daarnaastkanookbijgroterehoeveelhedensnelwordengetanktzonderhogekostenvoorversterkingvandeelektrischeinfrastructuur.Deoptieleentzichhierdoorgoedvoorelektrificatievandemeerenergie-intensievemobiliteits-entransporttoepassingen,zekerdaarwaarlangdurigeenflexibeleinzetvanvoertuigenisvereist.Indehuidigesituatiezijnditvooraldieselvoertuigen.Hoewelhetaantalhiervankleinerisdanbenzinevoertuigen,ligthettotaledieselverbruikwelaanzienlijkhogerdandatvanbenzine. OphetogenblikisdeverhoudingvoorNederlandongeveer250PJdiesel(18,5MtonCO2)en165PJbenzine(11,9MtonCO2).Deinzetvanwaterstofvoertuigenheeftduspotentieeleffectopeengroteraandeelvandeemissiesindesectorvervoerdanelektrischevoertuigen.

Tabel4toonteenbreedpaletaanvervoerstoepassingendiezichinverschillendestadiavanontwikkelingbevinden.Ophetgebiedvanauto’siscommercialisatiealvanstartgegaanmetdeintroductievandriemodellenindegrotereautosegmentendoorHyundai,ToyotaenHonda.In2018wordtdeintroductievaneenplug-inbrandstofcelhybridemodelverwachtvanMercedesalsantwoordopdenogbeperktebeschikbaarheidvanvulpunten.Aanvullendemodellenwordenverwachtvandezeenanderefabrikantenvoor2020,terwijlproductieaantallenvandebestaandemodellenwordenopgeschaaldnaarenkeletienduizendenperjaar.InNederlandisgunstigefiscaleondersteuningaanwezigvoordezeauto’s.ContinueringdaarvanincombinatiemetondersteuningvoordeopbouwvaneenbasisnetwerkvanopenbarevulpuntenkaneensolidebasiszijnomdezeoptieinNederlandsnelvandegrond te krijgen.

| 40 |


Tabel 4 | Overzicht en status van waterstoftoepassingen op het gebied van de energiefunctionaliteit Vervoer









Vervoer

Com

plem

entairaan

batte

rij-elektrisch

Mobiliteit(personen)

-Rondvaartboten -Veerboten

Treinen -Personenauto’s-Bussen

-Cruiseschepen -Vliegtuigen

Transport&Logistiek(goederen)

-Bestelauto’s-Mobielewerktuigen

-Vuilniswagens -Veegwagens -Lichtevrachtwagens -Zwarevrachtwagens

Heftrucks

-Binnenvaartschepen-Vrachtschepen


Waterstofbussenvoorhetopenbaarvervoerzijnietsminderverontwikkeldmaarstaanwelsterkindebelangstelling.OphetgebiedvanbussenisEuropanogkoploperenheeftNederlandmetVDLeenpotentieelsterkespeler.InhetkadervanhetEuropeseFuelCellsandHydrogenJointUndertakingprogrammawordtgewerktaandegezamenlijkeinkoopvanhonderdenbussendoorregio’somzodekostenomlaagtekrijgen.Inhetkaderhiervankomener50naarNederlandindeperiode2019-2020.DezetoepassingheefthogeprioriteitominvullingtekunnengevenaanhetNederlandsestrevenomalleOV-bussenvoorstad-enstreekvervoernul-emissietehebbenin2030.Ooklijkteenversnellingopditgebiedaanstaandewaarmogelijkvankanwordengeprofiteerd.ZoisZuid-Koreavanplanombinnenenkelejaren26.000bussentevervangendoorbussenopwaterstof,enwerktShanghaiaaneenprogrammavoor3.000bussenin2020.

| 41 |


Belangstellingvanuitstedeniserookvoorvuilniswagensenveegwagensopwaterstof.InNederlandzijndiversepartijenactiefopditgebied.Naeerdereprojectenmeteenendaarnatweevuilniswagens,iserrecenteenprojectgestartvoorproductievannogeens15stukswaarvaner9inNederlandzullenwordeningezetenderesteldersinEuropa.Hetzijngeengrotemarktenmaarvanwegedezichtbaarheidervanenderoldiezevervullen(schoonmaken)binnendegebouwdeomgevingzijnhetwelbelangrijkemarktendiekunnenbijdragenaanacceptatie van waterstof.

Toepassingenmetgrotepotentieliggenophetgebiedvangoederenvervoer,variërendvanbestelauto’stotzwarevrachtwagens.RecentzijninZwitserlandenNoorwegendeeersteprojecten van start gegaan met zware vrachtwagens die in de praktijk worden getest voor distributievangoederenvoorgrotesupermarktketens.InNederlandlopenprojectenvoorprototypesvoortrucksvan40tonen27ton.EenvandetrucksgaatiniedergevalnaarColruyt(supermarktketen)inBelgië.Meteenaantalpartijendietrucksinkleineaantallen (om)bouwen,enVDLenDAFvooropschalingvanaantallen,liggenerkansenvoorNederlandopditgebied,ookvanwegedeomvangvandetransport-endistributiesectorinNederland.Activiteitenzoudenineersteinstantiekunnenwordengebundeldrondeenofmeerderegrotelogistiekehubs.Hieriseencombinatiemogelijkmetwaterstofheftrucksenhefwerktuigendiealcomercieelbeschikbaarzijn.IndeVerenigdeStaten,waarreedsenkeletienduizendeninbedrijfzijn,blijkenzevooralvoordelentebiedenincentrametintensief24/7continubedrijf.Naarmatedekostendalenwordendemogelijkhedenvoortoepassinggroter.DaarombegintdeoptieookinEuropavoetaandegrondtekrijgen.

ToepassingeninbotenenschepenbiedtookkansenvoorNederlandmetz’nsterkemaritiemesector.Eendeelvandevlootaanbinnenvaartschepenisaanvervangingtoeenomdatdeschepen reeds lang in de vaart zijn en er niet al te veel momenten meer zijn tot 2050 om totverduurzamingovertegaan.Waterstofstaathiernogindekinderschoenenmaarbiedtmogelijkhedenincombinatiemetdetrendvanelektrificatievandeaandrijving,enontwikkelingvanmodulaireconcepten.Hierbijkandepower-moduleineersteinstantienogeendieselgeneratorzijnofeengeneratoropLNG.Laterzoudezekunnenwordenvervangendooreenbrandstofcelkrachtbronopwaterstof.Ditmoetalwordenmeegenomenbijhetontwerpvannieuweschepen.Daarvoorishetnudetijdomzakenserieusingangtezettenenviaontwerpstudiesenpilotprojectenoplossingenteverkennenentesten.

Deoverigetoepassingenintabel4hebbeneenlagereprioriteitomdatdetijdnognietrijpisvoordezetoepassingen,erweinigherhalingspotentieelofdoorgroeipotentieelisbinnenNederland,ofomdatergeenofslechtseenbeperktaantalNederlandsespelerszijnopdiemarkten.

4.5Inschattingtheoretischpotentiëlevraagnaarwaterstofvooralletoepassingen

Indezeparagraafschetsenwedetheoretischpotentiëlevraagnaarwaterstofvoorallerleitoepassingenomgevoeltekrijgenvoordeordegroottes.Deinschattingenzijntekstueelonderbouwdomanderenmeetenemeninderedeneerlijndietotdegegevenuitkomsten

| 42 |


leiden.Intabel5isindeeerstekolomeenoverzichtgegevenvan(zeerindicatieve)schattingenvan de mogelijke vraag die kan ontstaan naar waterstof voor verschillende doeleinden omeengevoeltekrijgenvoordeuiterstenéndegroteopgavewaarwevoorstaanomdeenergietransitieterealiseren.Eennadereonderbouwingvandecijfersisbeschrevenin bijlage2.Indetweedekolomisdezelfdevraagweergegeven,maardanomgerekendnaarmiljoentonwaterstof.Allesbijelkaaropgeteldkomendeinschattingenuitopbijna1700PJ, watomgerekendneerkomtopruim14Mtonwaterstof.Datismeerdan22maaldehuidigeindustriëlewaterstofvraaginNederland,enquaordegrootteeenkwartvandehuidigewereldwijdeproductievanwaterstofvoorindustriëledoeleinden.

Tabel 5 | Overzicht van de indicatieve inschattingen van mogelijke vragen naar waterstof in Nederland in een klimaatneutrale energievoorziening met indicatieve vertaling naar de hoeveelheid wind op zee, of aardgas met CO2-opslag die nodig is voor productie van die hoeveelheid.

Functionaliteit Waterstofvraag Wind op ZeeElektrolyse

Aardgas/CCSReforming

PJ/j Mton/j TWh/j GW PJ/j Mton CO2/j

Hogetemperatuurwarmte:-Non-energetischgebruik-Proceswarmte-Duurzamechemie-Duurzamebrandstoffen-Staalproductie

50100480700 20

0,40,84,05,80,2

21 42

202 295 8

4,89,6

46,167,31,9

67133

64093327

3,87,5

46,252,81,5

Mobiliteit en Transport 125 1,0 53 12,0 167 9,4

Kracht en Licht 115 1,0 48 11,1 153 8,7

Lagetemperatuurwarmte 100 0,8 42 9,6 133 7,5

1690 14,1 711 161 2253 128

Aannames: Energieinhoud waterstof is 120 MJ/kg of 33,3 kWh/kg (LHV); Elektriciteitsverbruik elektrolyse 50 kWhe/kg H2; Wind op Zee 50% vollasturen per jaar (4380 uur); Reforming 75% efficiency (LHV); Emissiefactor aardgas 56,6 kton CO2/PJ.

Derestvandetabelgeeftcijfersvoordeproductievanwaterstof.De3een4ekolomtonenresultatenvoorhetgevaldatdewaterstofvolledigwordtgeproduceerddoorsplitsingvanwaterviaelektrolysemetbehulpvanenergievanwindopzee.De3ekolomgeefteenmaatvoordehoeveelheidenergiedienodigisvoorproductie,ende4ekolomlaatzienhoeveelwindvermogen er ongeveer nodig is om die hoeveelheid energie te oogsten. In 2016 was het

| 43|


nettoverbruikvanelektriciteitinNederlandruim113terawattuur(TWh).Voordeproductievanwaterstofmetenergievanwindopzeezoudusnogeensruim6maalzoveelenergienodigzijn.Hetgeïnstalleerdvermogenaanwindopzeeisophetogenblik957megawatt(MW),nognetgeen1gigawatt(GW).Hetresultaatindetabelgeeftaandatditmeerdan160maalzoumoetenwordenuitgebreid.Ditgaatheteigenpotentieel,datvoorNederlandop40tot80GW11 wordtgeschat,teboven.Productievanwaterstofmet‘eigen’windopzeeisdusergbelangrijk,maarimportvanwaterstofisindetoekomstnoodzakelijkalswedewaterstofbehoeftevolledigenvolledigduurzaamwilleninvullen.

De5een6ekolomgevenderesultatenweervoorhetgevaldatdewaterstofvolledigwordtgeproduceerdviareformingvanaardgaswaarbijdeCO2diedaarbijwordtgevormdvolledigwordtafgevangenenopgeslagen.Metdeaannamendieonderaandetabelzijnweergegeven,komtdeschattingvoordehoeveelheidaardgasopruim2250PJ.Tervergelijking,in2015bedroeghettotaleaardgasverbruikindeenergievoorzieningbijna1200PJ.VolledigeafvangenopslagvandeCO2vergteenopslagcapaciteitvanongeveer128miljoentonperjaar.DitoverstijgtruimschootsdehuidigeinschattingvanhetNederlandspotentieelvooropslagdat 10tot50miljoentonperjaarbedraagtvooreenperiodevan30jaar.HetmogelijkepotentieelaanCO2-opslagligtduseenfactor2,5tot10lagerdandeberekendewaarde.Voordezeoptiezouookruimschootsvanopslagpotentieeleldersgebruikmoetenwordengemaakt.

Naderbeschouwdlijktinzetvanaardgasvoordeproductievanwaterstofvoorduurzamechemieen(vloeibare)transportbrandstoffenechtergeenvoordehandliggendeoptie.HetbetrefteerstsplitsingvaneenkoolwaterstofmetafvangenopslagvandeCO2 waarna de waterstofdieisgeproduceerdweerwordtgecombineerdmetCO2 of koolstof van andere bronnen.Voordezetoepassingenligtinzetvanduurzamewaterstofmeervoordehand.Indatgevalreducerendecijfersvooraardgastot680PJeneenhoeveelheidCO2vanruim38miljoentonperjaar.DitvaltwelbinnendebandbreedtevoorhetpotentieelvanmogelijkhedenvoorCO2-opslaginNederland.

11 J. Ros en B. Daniëls, Verkenning van Klimaatdoelen, PBL, 9 oktober 2017.

| 44 |


Omdatvoorproductievanchemischeproductenenmaterialenenvoorsynthetischevloeibarebrandstoffenkoolstofnodigis,ligtinzetvanduurzamebiomassahier(meer)voordehand.Wanneerdehoeveelheidkoolstofhierinnietvoldoendeiszalditmoetenwordenaangevuldmetkoolstofuitafvalverwerking(circulairekoolstof)ofkoolstofvanCO2-afvanguitdelucht(aircapture)ofwinninguitwater.HetbeschikbarepotentieelvanduurzamebiomassawordtvoorNederlandindeeerdergenoemdePBL/ECN-studie(hoofdstuk3)geschatop250tot700PJper jaar 8. Als gevolg van conversieverliezen zal waarschijnlijk niet de volledige energiewaarde hiervantengoedekunnenkomenaanchemischeproductenenbrandstoffen.Maarwordthiergeenrekeningmeegehouden,dandaaltdeinschattingvandewaterstofvraagvoordezetoepassingennaar480-930PJ.Productievandezehoeveelheidwaterstofvergt200-388TWhelektriciteitwaarvoorongeveer46-88GWwindopzeenodigis.Ditvaltvrijwelsamenmetdepotentieelschattingvan40-80GWvoorwindopzee.Hierbijmoetechterwordenbedachtdatinzetvanwindopzeeooknodigis,samenmetwindoplandenzon-PV,voordeproductievandirectgebruikvanelektriciteit(batterij-elektrischeauto’s,rail,warmtepompen,apparaten,verlichtingetc.).

Verderishetbijvolledigebenuttingvanheteigenpotentieelaanwindenzonvoordezetoepassingenooknietmeermogelijkomdeklimaatneutralewaterstofuitaardgas/CCSgeleidelijkaantevervangendoorwaterstofgeproduceerdopbasisvaneigenduurzameenergie.Vervangingzaldanmoetenplaatsvindendoorimportvanduurzamewaterstof,d.w.z.waterstofdieeldersisgeproduceerdmetenergievanduurzamebronnen.Eenander(ongewenst)scenariokanzijndatdenieuweduurzamechemischeindustrieendeproductievansynthetischebrandstoffenlangzaamnaareldersverhuisdwaarmeeerruimteblijftvooreigenduurzamewaterstofdiekanwordeningezetinvervoerstoepassingen,indeenergiesectorenindegebouwdeomgeving.

| 45 |



| 46 |

Voor de productie van waterstof bestaan verschillende routes en technologieën. Hier worden de meest gangbare technologieën behandeld, inclusief een indicatie van de kosten.

5 | Productieroutes en kosten van waterstofVoor de productie van waterstof bestaan verschillende routes en technologieën. Hier worden de meest gangbare technologieën behandeld, inclusief een indicatie van de kosten.

5.1Grootschaligeproductievanwaterstofuitaardgasvia Steam Methane Reforming

Waterstofwordtwereldwijdgrootschaliggeproduceerddoorreformingvanaardgas.SMR,waarbijreformingplaatsvindtineenreactiemetstoom,isdemeesttoegepastevariant.Decapaciteitvaneenstandaardfabriekbedraagttypisch100.000m3peruur,ofwel9tonwaterstofperuur.12Hetprocesbestaatuitmeerderestappenmaarkangrofwegwordenopgesplitst in twee delen. In het eerste deel vindt reforming van aardgas met stoom plaats bijtemperaturenvan800-1000°C.Hierbijwordteensyngasgevormddatbestaatuitkoolmonoxide(CO)enwaterstof(H2).Hettweededeelisdewater-gas-shift-stap.Dezevindt bijlageretemperatuurplaats.DeCOuithetsyngasreageerthierbijmetnogmeerstoom (H2O)waarbijCO2 en meer waterstof wordt gevormd.

IneengasscheidingssectiewordenhetmengselvanCO2 en waterstof vervolgens gescheiden waarbijeengeconcentreerdestroomCO2ontstaatdiezichgoedleentvoorCO2-afvangen-opslag.DitiseenstandaardindustrieelprocesdatopgroteschaalwordttoepastbijdeproductievanammoniakenkunstmestvanwegedeCO2dienodigisbijdeconversievanammoniaknaarureum.

BijSMRwordtstandaardeendeelvanhetaardgasnietgebruiktvooromzettingnaarwaterstofmaarvoorproductievanstoomenexterneverwarmingvandereactor.HierbijontstaanrookgassenmeteenlageCO2-concentratie.VolledigeafvangvanCO2bijSMRisdaaromlastig.Standaardligthetafvangpercentagerond50-60%.Doorprocesaanpassingenzijnhogereafvangpercentagesmogelijktotcirca90%,maarditgaatwelgepaardmeteendalingvanhetrendementindeordevan7%-punten.

AutothermalReforming(ATR)enPartialOxidation(POX)zijntweevariantenwaarbijvolledigeafvangvanCO2mogelijkis.Bijdezevormenwordtdehogetemperatuurproceswarmtegeproduceerddoorverbrandingvaneendeelvanhetaardgasindereactormetzuiverezuurstof.HierdoorblijftalleCO2indegeconcentreerdeprocesstroom.DeinvesteringskostenvoorhetproceszijnechterhogerdanvoorSMRvanwegedeluchtscheidervoorzuurstof.

12 IEAGHGTechnicalreport2017-02,Techno-EconomicEvaluationofSMRbasedStandalone(Merchant)HydrogenProductionPlantwithCCS,IESGreenhouseGasR&DProgramme,February2017.

| 47|


Deprocessenvereisendaaromnogmeerschaalgrootteomconcurrerendtezijn.Voordetoekomstligthiermogelijkweleeninteressantecombinatiemetwaterstofproductieviaelektrolyseomdathierbijzuurstofbeschikbaarkomt.

Deproductiekostenvoorwaterstofuitaardgaszijnsterkafhankelijkvandeaardgasprijs. BijgrootschaligeproductieviaSMRmaaktaardgas70-80%uitvandeproductiekosten.Grofwegliggendeproductiekostenop1,0-1,5€/kgH2.

5.2KleinschaligeproductiemetaardgasviaSMR

Transportvanwaterstofisrelatiefduur,zekerovergroteafstanden.Hetalternatiefisomwaterstofterplekkebijdeklantteproduceren(ophettankstation,ofbijeenindustriëleklantmeteenbeperktevraag).Hiertoezijnenwordendoordiversepartijen(o.a.hetNederlandseHYGEAR)kleinschaligeSMR-eenhedenontwikkeldmetcapaciteitenvantypisch100en 300Nm3/uur;ditkomtovereenmetca.200en600kg/dag.

Hetprincipevanproductiemetdekleinschaligeunitsisprecieshetzelfdealsbijgrootschaligeproductie.Deeenhedenzijnechternietnaarbenedengeschaaldefabrieken,maarvolledigopnieuwontworpenprocessenomkleinschaligeenacceptabeleefficiencytebereiken.Rendementenliggenindeordevan60-65%.Voordekortetermijn(2020)isdeinschattingdatdekostenvoorproductievanwaterstofmetdergelijkeunitskandalennaar4-5€/kg,metuitzichtopverderedalingnaar3-4€/kg,ofzelfsietsdaaronder,indeperioderichting2030. Ditkostenniveauisconcurrerendmetgrootschaligeproductieincombinatiemettransport.

Deproductie-unitswordenbijvoorkeurcontinubedreven.Dehuidigemarktvoortoepassingligtdaaromvooralinproductieoplocatiebijkleinschaligeindustriëleverbruikers.Onderhoudenoperationelekostenkunnenoplopenbijsterkvariabelbedrijfzoalsdieteverwachtenisindebeginperiodevantankstations.Ookwordtwaterstofoprelatieflagedrukgeproduceerdwaardoorerterplekkebijeenvulpunteenaanzienlijkecompressiebehoefteis.Eenanderaandachtspuntishetruimtebeslagopdelocatie.Vangevaltotgevalzaldaarommoetenwordenbekekenwelkeoptiehetmeestpraktischenkosteneffectiefis.Lokalebeschikbaarheidvangroengasofbiogasvoorproductievanduurzaamwaterstofkanhierbijookeenrolspelen,hoewelindirectekoppelinghiermee(viacertificaten)natuurlijkookmogelijkis.

5.3Productievanwaterstofviaelektrolyse

Momenteelwordtelektrolysevanwaterbijuitstekbeschouwdalsdetechnologievoordeproductievanduurzamewaterstof.Voorwaardeisdanweldeinzetvanduurzameelektriciteit.Bijdehuidigeelektriciteitsmix,metnogeengrootaandeelsteenkool,isdeproductievanwaterstofviaelektrolyseechternogkoolstofintensieverdandeproductiemetaardgasviaSMR,alhoewelditindekomendejarendoordesnelleontwikkelingvanwind-enzonprojectenzalveranderen.Inbijlage4wordtditnadertoegelicht.Erbestaandiverseelektrolysetechnologieën.Inallegevallenwordtelektriciteitingezetvoordesplitsingvanwatermetalsnettoresultaatde

| 48 |


productievanwaterstofenzuurstof.13Debekendsteenverstontwikkeldevariantenzijndeconventionelealkaline-elektrolyse(AEL)enProtonExchangeMembrane-elektrolyse(PEM).Beidewerkenbijlagetemperaturenvan60-70°C.EenderdelagetemperatuurvariantisAlkalineExchangeMembrane-elektrolyse(AEM).Hetisdeminstverontwikkeldevariant.Detechnologiebevindtzichnogoplabschaal.Ietsverderontwikkeld,maarooknogsteedsopeenlaagTRL-niveau,iseenvierdevariant:desolidoxideelectrolysecell(SOEC).Dezetechnologieisverwantaandehogetemperatuurvast-oxidebrandstofcel(SOFC)enwerktbijtemperaturenvan600-800°C.Omdathetbijdietemperaturenmindermoeitekostomwatertesplitsenbelooftdetechnologieeenveelhogerelektrischrendementdandelageretemperatuur-varianten.VoorwaardeisweldatklimaatarmehogetemperatuurwarmtebeschikbaarisomditooktekunnenvertalenineenbetereCO2-prestatie.

ZowelAELalsPEMzijncommercieelverkrijgbaaropeenschaalvan1-5MW.14DeinvesteringskostenvoorAEL-elektrolyseliggenophetogenblikrond1.000€/kW.Innovatie,optimalisatieentoenamevanvolumeskunnenleidentoteendalingtot370-800€/kWrichting2030.15Eenindicatievoorwaternogmogelijkiswordtgegevendooreenrecenteaankondigingvaneencontractvoorleveringvaneen100MWAEL-systeemvooromgerekend450-500€/kW.16Naarverwachtingstijgthetrendementvansystemenvannugemiddeld61%(55kWh/kg)naarminimaal67%(50kWh/kg).

VoorPEM-elektrolyseliggendeinvesteringskostennurond1400€/kW.Dekostenkunnen sneldalenbijgroteresystemenengrotereaantallen,maarschattingenvoor2030doordemarktlateneengrotebandbreedtezien:250-1270€/kW,meteenmiddenwaardevan 760€/kW.HetelektriciteitsverbruikvanPEM-systemenligtmetcirca60kWh/kgophetogenbliknogietshogerdanvoorAEL,maarverbetertsnelenbiedtnaarverwachtingietsmeerruimtedanAELtoteenniveauruimonder50kWh/kgin2030(efficiency>70%).Bijeenmaximaalaantaldraaiurenperjaarenelektriciteitskostenvan70-80€/MWhwordendeproductiekostenmetAELnurond5,0-5,5€/kggeschatenvoorPEMop6,0-6,5€/kg.Richting2030zullendekostennaarverwachtingconvergerenenvoorMW-schaalon-site-productieuitkomenrond3,0-3,5€/kg.Tegendietijdzullenerookgroteeenhedenzijnvan10-100MW(4-40ton/dag),enmogelijkmeer,diecentraalzullenwordenopgesteld.Productiekostenkunnenhiermeeuitkomenruimonder3€/kg,enmogelijkzelfsonder2€/kg.Hiermeezoudendekostenconcurrerendwordenmetcentraleproductieopbasisvanaardgas,zekeralsaardgas-enCO2-prijzenoplopen,enproductiewordtgecombineerdmetCCS.Bijlageinvesteringskostenwordendeproductiekostenechterintoenemendemateafhankelijkvandeelektriciteitsprijs,endeontwikkelingdaarvanisinhogemateonzeker.17

13 Voor elke m3 waterstof wordt er 0,5 m3 zuurstof geproduceerd; ongeveer 8 kg zuurstof per kg waterstof. De marktwaarde van zuurstof weegt bij productie op beperkte schaal niet op tegen de investeringen die nodig zijn voor afvang, zuivering en opslag. Bij productie op grote schaal kan dit veranderen en zijn wellicht interessante combinaties mogelijk zoals inzet bij biomassavergassing, of reforming van aardgas met volledige CO2-afvang.

14 Lymperopoulos,N.(2017),FCHJUsupporttoElectrolysisforEnergyApplications.PresentationattheInternationalConferenceonElectolysis2017,Kopenhagen,12June2017.

15 BertuccioliL.,et.al.,(2014),DevelopmentofWaterElectrolysisintheEuropeanUnion–FinalReport.E4techSàrlwithElementEnergyLtdfortheFuelCellsandHydrogenJointUndertaking,February2014.

16 http://h2vproduct.net/wp-content/uploads/2017/07/annonce-bourse-dOslo.pdf 17 Voor een snelle indicatie van productiekosten: bij een verbruik van 50 kWh/kg nemen de productiekosten toe met 0,5 €/kg voor elke

10 €/MWh (of 1 €ct/kWh) stijging van de elektriciteitsprijs.

| 49 |


5.4Overigeoptiesvoorduurzamewaterstofproductie

IneenrecentestudieuitgevoerdinopdrachtvandeFCHJUnaarandereoptiesvoorduurzamewaterstofproductiedanviaelektrolysezijnintotaalelfoptiesgeïdentificeerd.18Naevaluatiezijndevolgendevijfoptiesalsmogelijkkansrijkbeoordeeld:

1.Pyrolyseenvergassingvanbiomassa2.Vergistingvanbiomassastromentotbiogasincombinatiemetreformingvanbiogas3.Thermochemischesplitsingvanwater4.Fotokatalyse(Foto-elektrochemischecel,PEC)5.Vergassingvanbiomassainsuperkritischwater Indrierouteswordtdeenergiegeleverddoorbiomassawaarbijdewaterstofdeelsafkomstigisuitbiomassaendeelsuitwater.Geziendediscussiesoverbeschikbaarheidvanduurzamebiomassa,endevelealternatievenvoorinzetvanbiomassaintoepassingenwaarnaastduurzamewaterstofbehoefteisaanklimaatneutralekoolstof,ishetdevraagofinzetvanbiomassavoorenkelwaterstofproductieopdelangetermijnnagestreefdmoetworden. Erlijktmeerbehoefteaaninzetvanbiomassa,directofviasyngas,waarookbenuttingvandekoolstofeenrolspeelt.Hierbijkanwordengedachtaanduurzamechemischeproductenenmaterialen,enaanduurzamebiobrandstoffenensynthetischebrandstoffenvoordelucht-enscheepvaart.

Indeoverigetweeroutesiszonne-energiedeenergiebronenkomtdewaterstofvollediguitwater.Voordethermochemischeroutesishogetemperatuurwarmtevangeconcentreerdzonlichtnodig(viaCSP–concentratedsolarpower).Ditisopveellocatiesnietmogelijk,enisvoorNederlandgeenoptie.Hetkanechterweleenrolspeleninimportscenario’s. Eenalternatiefisdeinzetvanwarmteuitnucleairereactoren.

Delaatsteoptiebetreftdeproductievanwaterstofviaeenfoto-elektrochemischecel.Ditiseeninteressanteoptieomdatdezetechnologiedefunctionaliteitenvanzonnepanelenenelektrolysecombineert.Hetisinfeiteeensoortzonneceldieisondergedompeldinwater. Bijinvalvanlichtwordthierbijdoorreactiesophetoppervlakdirectwaterstofgeproduceerd.Totophedenzijnechternoggeenmaterialengevondendieefficiency,levensduurenkosteninvoldoendemateverenigenomerhaalbaresystemenvantemaken.Erisnogeenlangewegtegaanvoordatbetereprestatieswordenbereiktdandecombinatievandeafzonderlijkezon-PVenelektrolysesystemen.Dezecombinatieheeftdeflexibiliteitomzonne-energieintezetteninde vorm van elektriciteit en als waterstof.

DeTRL-niveausvandeoptiesvariërenvan3voorfotokatalysetot7voorsuperkritischevergassing,tot8voorvergistingenreformingvanbiogas.Productiekostenvoordeverschillendeoptiesin2030zijngeschatopbasisvanpraktijkgegevensenmodelstudies.Voorkleinschalige(0,2-4ton/dag)lokaleproductiezijndekostenvoorvergistingincombinatiemetreforminghetlaagstingeschatmet3,5-5,5€/kg.Deoverigebiomassa-optieskomenop

18 http://www.fch.europa.eu/publications/study-hydrogen-renewable-resources-eu

| 50 |


4,5-6,5€/kg.Voormeergrootschaligecentraleproductie(>20ton/dag)zijnkostenberekendvan3,0-3,5€/kgvoorvergassing,vanbiomassa,4,5-5,0€/kgvoorfotokatalyseen 6,0-6,5€/kgvoorproductieviathermochemischecycli.DemeesteoptiesvergennogveelR&D,dekostenzijndaaromzeerindicatief.

5.5Productiekostenenprijzenvanwaterstof

Devermeldekostenhebbenbetrekkingopdekostenvoorproductievanwaterstofmetdediversetechnologieën.Bijinterneproductievanwaterstofalsonderdeelvaneensamenhangendgeheelvanprocessen,zoalsineen(petro)chemischcomplex,zullendeproductiekostenvanwaterstofvrijwelgelijkzijnaandeprijsvanwaterstof.Bijinzetelderskomenertalvankostenbovenopenligtdeprijsaanzienlijkhogerdandeproductiekosten.

Bijexterneleveringzijnerbijvoorbeeldookkostenvoorhetopdrukbrengen(compressie)ofvloeibaarmakenvanwaterstoftenbehoevevantransporteneventueelvoortussenopslagtussenproductieentransport.Bijvraagnaarspecifiekekwaliteitenzijnerextrakostenvoorzuivering.Onderhoudenkeuringvancilinders,tubes,enfaciliteitenvooropslagoplocatiebrengenookkostenmetzichmee.Daarnaastzijneralgemenebedrijfskostenenzalersprakezijnvaneencommerciëlemarge.Totslotzijnerkostenvoortransportdieindeordevan 1,5-2,5€/kmbijleveringpertruckliggen.Deuiteindelijkeprijsvanwaterstofbeslaateengrotebandbreedteenisophetogenbliksterkafhankelijkvandegewenstekwaliteit,degeleverdehoeveelheid,defrequentievanleveringendetransportafstand.

Naarschattingbedraagtdetotaleprijsvangecomprimeerdwaterstof,geleverdaaneentankstation,ophetogenblikongeveer5€/kg.Bijschaalgroottekandoorketenoptimalisatiedeprijsnaarverwachtingdalentotonder4€/kg.19Dezeprijsisechternognietgelijkaandeprijsvanwaterstof‘aandepomp’.Hiertoedienenookdekostenvanhetvulpuntentankstationtewordenmeegenomen,evenalsbelastingeneneventueleheffingen.20Debijdragevanhetvulpuntissterkafhankelijkvandebenuttingsgraadenkanzekerindeopstartfaseaanzienlijkzijnentoteengroteonrendabeletopleiden.Omdezezokleinmogelijktehoudenquaomvangentijdsduurishetorganiserenenbundelenvanvraagronddeeerstevulpuntenvangrootbelang.

5.6 Onderlinge vergelijking SMR en elektrolyse

Figuur3toonteenvergelijkingvandeproductiekostenvanwaterstofviaSMRenelektrolysevooreenbredesetaancondities.Hierwordthetbeeldophoofdlijnengetoond.Inbijlage3wordtnaderingegaanopdeproductiekostenvoorelektrolyseenSMRincombinatiemetCCS.

19 Deze cijfers sluiten aan bij de doelstelling dat waterstof geleverd aan een tankstation in 2023 zouden moeten liggen in de bandbreedte 4,5-7,0 €/kg H2 zoals opgenomen in het Multi-Annual Implementation Plan (MAIP) 2014-2020 van de Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU).

20 Dit betreft BTW en eventueel accijns op waterstof. Gezien de huidige zeer beperkte omvang wordt er nog geen accijns op waterstof geheven. Dit kan in de toekomst veranderen, en kan een grote impact hebben op de businesscase voor vulpunten en toepassing van waterstofvoertuigen. Het is daarmee ook een belangrijk instrument om ingroei te kunnen stimuleren.

| 51 |


DegrijsgekleurdelijnengevendeproductiekostenvooreenstandaardSMR-installatiemeteen capaciteit van 100.000 m3/hdievolcontinuproduceert(capaciteitsfactor95%)meteentotaalrendementvanaardgasnaarwaterstofvan76%.DeproductiekostenzijngegevenalsfunctievandeCO2-prijs,bijdrieverschillendeaardgasprijzenvariërendvan6tot 14€/GJ.Ophetogenblikligtdegroothandelsprijsruimonderde5€/GJ.21DeCO2-prijsvarieertrond7€/ton.Dehuidigeproductiekostenliggendaarmeerond1€/kg.DekostennementoemetstijgendeCO2-prijs,maarheteffectisnietgroot.Bijdegehanteerdecijferswordt9kgCO2perkgwaterstofgeproduceerd.Bijeenprijsvan100€/tonvoegtdit€0,9toeaandeproductiekostenvaneenkgwaterstof.

Figuur 3 | Vergelijking van de kosten voor de productie van waterstof via SMR en elektrolyse voor een grote bandbreedte aan condities.

21 De groothandelsprijs voor aardgas lag de afgelopen 2 jaar ruim onder 5 €/GJ. De verwachting is dat de prijzen voorlopig laag blijven maar na 2020 langzaam oplopen richting 9 à 10 €/GJ in de periode 2030–2035 (NEV2017).

Electricity price (€/MWh) or CO2 price (€/ton CO2)

SMR; aardgas 6 eur/GJ SMR; aardgas 10 Eur/GJ SMR; aardgas 14 Eur/GJ460 Eur/kW; 8000 FLH 910 Eur/kW; 6000 FLH 1220 Eur/kW; 4000 FLH

55 kWhe/kg H2

52 kWhe/kg H2

47 kWhe/kg H2

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0 10080604020

Electricity consumption electrolysis:

Cos

t of H

ydro

gen

(€/k

g)

SMR efficiency:

76% (LHV)

| 52 |


Deoranjelijnengevenproductiekostenvanwaterstofvoorelektrolysealsfunctievandeelektriciteitsprijs.Delijnenvertegenwoordigendrieverschillendesituatieswatbetreftinvesteringskostenvoorelektrolyse,bedrijfstijd(Full Load Hours,FLH),enspecifiekenergieverbruik.Dehuidigesituatievoorelektrolyseligtindebuurtvandebovenstelichtoranjegekleurdelijn,waarbijdelijnongeveer0,75€/kglagerzouliggenwanneerhiervoorookeenbedrijfstijdvan8000vollasturenzouzijngebruiktzoalsvoordeondersteoranjelijn.Devergelijkinglaatziendathetophetogenblik,ookbijhelelageelektriciteitsprijzen,lastigisomteconcurrerenmetSMR.Wellichtdathetmetdemeestkosteneffectievesystemenluktopmomentenvanoveraanbodvanduurzameelektriciteitwaarbijdeprijzennaarnulgaan.Maargemiddeldoverhetvereistegroteaantaldraaiurendatnodigisomdebijdragevandeinvesteringskostenindeproductiekostenvoldoendeomlaagtekrijgen(ca.4000uurofmeer;ziebijlage3),zaldegemiddeldeprijsvoorgeleverdeelektriciteitophetogenblikalssnelop 40-60€/MWhuitkomen.22

ErligtnogeenbehoorlijkeontwikkelopgaveomtekomentotsystemenmetlageinvesteringskosteneneenhoogrendementwaarmeeelektrolysekanconcurrerenmetSMRvoorgrootschaligeindustriëletoepassingen.Maartegelijkertijdmoeterookdebeschikkingzijnoverelektriciteittegengemiddeldhelelagekosten.EenhogeCO2-prijshelptiets,maarconcurrentiewordtpasechteenvoudigeralsdeaardgasprijsnaareenstructureelhogerniveaugaat.

Zoalsaangegevenligt,vanwegeallerleibijkomendekosten,deprijsvanwaterstofvoorkleinschaligeretoepassingeneenstukhoger.IndiegevallenisconcurrentievanelektrolysemetgrootschaligeSMR-productieveeleerder,enzelfsnualmogelijk.Doorbenuttingvandezetoepassingen,enontwikkelingvaninnovatievebusinesscasesdietoepassingalsonderdeelvangrootschaligeSMR-productiemogelijkmaken,zalmoetenwordengewerktaanverdereontwikkelingenopschalingvanelektrolyseomoptermijndenieuwestandaardtekunnenwordenvoorproductievanwaterstof.

22 Gemiddelde leveringskosten van elektriciteit voor grootzakelijk gebruik (150.000 MWh en meer), exclusief BTW en heffingen varieerde de afgelopen 10 jaar tussen 52 en 72 €/MWh. De echte grootverbruikers die zelf handelen op de APX zullen gemiddeld op lagere tarieven zitten. De leveringskosten omvatten niet de netwerkkosten die voor elektriciteit relatief hoog zijn t.o.v. gas.

| 53|



| 54 |

Bij grootschalig gebruik van waterstof als energiedrager is een infrastructuur voor transport en distributie nodig om productielocaties van waterstof met afnemers te verbinden. Afhankelijk van de timing en van de productieen gebruiks locaties kan de huidige hogedrukaardgas-infrastructuur hiervoor worden gebruikt.

6 | Infrastructuur voor transport en distributieWaterstof is voor Nederland geen nieuw product. Het wordt al tientallen jaren in de industrie als grondstof ingezet. Er ligt een uitgebreid privaat waterstofnetwerk van Air Liquide met een totale lengte van ca. 1000 km dat Rotterdam/Zeeland, België en Noord-Frankrijk verbindt. Ook vlak over de grens in het Ruhrgebied is een aanzienlijk privaat netwerk van Air Liquide aanwezig. Air Products bezit daarnaast een waterstofnetwerk van ca. 140 km in de regio Rotterdam.

Erisechtergeengoedontwikkeldeinfrastructuurdiezichquaomvangenpenetratiegraadkanmetenmetdehuidigeaardgasinfrastructuur.Devraagisookofdatnodigisenwaareninwelkemategebruikgemaaktkanwordenvanreedsaanwezigeinfrastructuur,zekerbijindustriëleclustersenlogistiekeknooppunten.

Gebruikvandegasinfrastructuurvoorwaterstof

Bijgrootschaliggebruikvanwaterstofalsenergiedrageriseeninfrastructuurvoortransportendistributienodigomproductielocatiesvanwaterstofmetafnemersteverbinden.Bijgeleidelijkeontwikkelingvanuitkleinetoepassingenkanindebeginfasemettransportpervrachtwagen of per schip worden volstaan. Bij grootschalige toepassing is transport via een pijpleidinginfrastructuureencrucialeschakel,o.a.vanwegehetkostenvoordeelbijlangjarigengrootschaliggebruik.

Afhankelijkvandetimingenvandeproductie-engebruikslocatieskandehuidigehogedruk-aardgasinfrastructuurhiervoorwordengebruikt.RecentonderzoekvanDNVGLenGTS23 laat ziendatdeleidingenvanhethogedrukaardgasnethogepercentages(tot100%)waterstofaan-kunnenendateropvoorhandgeengrotetechnischeeneconomischeshowstopperszijnomdegasinfrastructuurvoorwaterstoftebenutten.Voorspecifiekecomponentenenonderdelen,zoalscompressoren,meetstationsengasopslagen,zullenaanpassingennoodzakelijkzijnenerzijnaspecteninzakeexterneveiligheidenintegriteitdienaderbeschouwdmoetenworden.

Ookvergthetnaderonderzoekomtebepalenwelkespecifiekeleidingen(tracés)voorwaterstofbeschikbaarkunnenwordengesteld.Debeschikbaarheidvanspecifieketracéswordtondermeerbepaalddoordeontwikkelingvandegasvraag,deontwikkelingvandegaskwaliteitendesnelheidwaarmeewaterstofwordtontwikkeld.Opbasisvandezeenanderegegevens is het mogelijk om een masterplan op te stellen waar en hoe de transitie van een aardgas-naareenwaterstofinfrastructuurerindetijduitkanzien.IndeeerdergenoemderapportagevanDNVGLenGTSzijnenkeleglobaleschetsenopgenomen.

23 A. van den Noort et al. (2017), Verkenning waterstofinfrastructuur, DNV GL, OGNL.151886, oktober 2017.

| 55 |


Afhankelijkvandetoepassingishetmogelijkommeteenmixvanaardgasenwaterstoftewerken,maardatverdientnietdevoorkeur.Het‘uitfilteren’vanwaterstofuithetaardgasisduurenvergtextraenergie.Ookkandesterkvariabelegaskwaliteitdieontstaatalsgecombineerdeffectvan‘uitfilteren’envariatiesindebietgedurendehetjaarvoorproblemenzorgen.

Eengoedeillustratievanhetgebruikvanhetaardgasnetvoorwaterstofishetwaterstof-symbioseprojectvanDow,ICL,YaraenGasunieinZeeuws-Vlaanderenwaarbijeenbestaandegasleidinggebruiktwordtom‘restwaterstof’vanDowalsgrondstofbijYaraintezetten.Bijeentoenemendeinzetvanwaterstofindeindustriezullenmeervandergelijkeprojectenontwikkeldkunnenworden.Daaromishetvanbelangomdewet-enregelgevinginzakedegasinfrastructuurzodanigaantepassendatditgeenbelemmeringisvoordeinzetervanvoorwaterstof.Hoofdstuk8adresseertdit.

Bijbenuttingvanhethogedrukgasnetvoorwaterstofishetwellichteenoptieomwater-stofleidingeninbestaandeaardgasleidingenteleggen(pipeinpipe-concept).Naarmatedegasvraagendebijbehorendebehoefteaantransportcapaciteitvooraardgasindetoekomstafneemt,ontstaaterruimtevoordezeoptie.Dezedual-use optie kan in een overgangsperiode aantrekkelijkzijn.Hiervoordientnadertewordenuitgezochtwatdehaalbaarheidendaadwerkelijkeuitvoerbaarheidismetbetrekkingtottechniek,kostenenveiligheid.

Gebruikvanoffshore-assets

Bijdeoffshoreproductievanwaterstofuitwatermetelektriciteitafkomstigvanwindenergiekunnenmogelijkdehuidigegas-assets(infrastructuur,compressorenenplatforms)ingezetwordenvoorwaterstof.Ookdecombinatiemetdeproductievanduurzamewaterstofopeenenergie-eilandop(bijvoorbeeld)deDoggersbank,zoalsrecentdoorTennet,GasunieenHavenbedrijfRotterdamisgeschetst,isinteressantomindetoekomstgrotehoeveelhedenduurzaamwaterstofteproducerenennaarlandtetransporteren,metnamenaarlocatieswaareenpotentieelgrotevraagnaarwaterstofis,zoalsderegioRotterdam(chemie,industrie)enIJmuiden(staalfabricage).Erzijndiversestudiesgeweestnaardemogelijkhedenombestaandeolie-engasplatformstegebruikenvoordeomzettingvanelektriciteitnaar waterstof.24Afhankelijkvandeaannameslijkthetmogelijkomoptermijneenbusinesscasetevindenvooreendergelijkhergebruik.Deoffshore-industrieheeftinteressegetoondomhiermeeaandeslagtegaan,bijvoorbeeldviaeenpilot.TNOheeftdiversestakeholdersuitonderzoekenindustriebijelkaargebrachtineenprojectgetiteld“NorthSeaEnergySystemIntegration”.Hetisdebedoelingdatditinitiatiefuitgroeittoteenprogrammawaarbijhergebruikvanbestaandeassetscentraalstaat,inclusiefbijvoorbeelddeHumanCapitalAgenda.

Dezeoptieskennenmomenteelnogveelonzekerhedenenhetzalwaarschijnlijknog10-15jaardurenvoordattotuitvoeringovergegaanzoukunnenworden.Eenbelangrijkevraagisofvanuithetoogpuntvankosten,flexibiliteitenpraktischemogelijkhedenvooruitbreidingvandeelektriciteitsinfrastructuurdeproductievanwaterstofopzeeofoplandmoetplaatsvinden

24 OntheeconomicsofoffshoreenergyconversionJepmaetal,februari2017

| 56 |


eninwelkemate.OnmiskenbaarliggenhiermogelijkhedenwaarbijeenaandachtspuntisomoptermijnmeerinzichtteontwikkeleninmogelijkevariantenvanuiteenintegralebenaderingvoordelandenrondomdeNoordzeeendeverbindingenmethetachterland.HierbijisdeafnemendeproductievanaardgasopdeNoordzeeendetimingvandecommissioningvandezeassetseenaandachtspunt.

Gebruikvanlokalegasnetten

Oplokaalniveauisgebruikvanaardgasdistributienettenincombinatiemetwaterstofmogelijk.Ditheeftvooralbetrekkingophetgebruikindebestaandegebouwdeomgevingwaarvanuitmaatschappelijkoogpuntwaterstofalsdemeesthaalbareoptievoorverduurzamingvandewarmtevraagtevoorschijnzoukunnenkomenomdatelektrificatieofaansluitingopwarmtenettennietmogelijkofhaalbaaris.Ookhierbestaannogveelvragen.Eendaarvanbetreftdevraagoftoepassingopwoning-ofwijkniveaudevoorkeurheeftenwatvanuitkosten-,veiligheids-enacceptatieoogpuntdeoptimaleoplossingis.Ookisnaderonderzoeknodighoedistributienettengeschiktkunnenwordengemaaktvoorwaterstof.KIWAiseenstudiegestartinopdrachtvanNetbeheerNederlandomdezevragentekunnenbeantwoorden.Enkelenetbeheerderskijkenmetbelangstellingnaardezeoptie.InhetrecenteverledeniseropAmelandeenpilotgeweestmetdetoepassingvanwaterstofindegebouwdeomgeving.Daarvooriseenzorgcentrummetappartementenaangepastom20%waterstofinhetaardgastekunnenaccommoderen.Uitderesultatenbleekdatditgeenbelemmeringenopleverde.OokwordtinGERG-verband(Europeseverenigingvangasbedrijven,gerichtopR&D-issues)naardemogelijkhedengekekenomwaterstofinaardgasbijtemengen,danwelaardgasnettenvolledigtenbehoevevanwaterstoftegebruiken.InhetVerenigdKoninkrijkiseengroothaalbaarheidsonderzoekuitgevoerd(H21LeedsCityGateproject25)naardemogelijkhedenomdestadLeedsvolledigomtezettennaarwaterstof.Vervolgstappenwordenmomenteelvoorbereid.

Waterstofinfrastructuurvoormobiliteit

Bijtoepassingvanwaterstofvoormobiliteitspelenanderedandehierbovengeschetsteinfrastructuurissues.Dediscussiespitstzichhiermetnametoeopdebeschikbaarheidvanwaterstofvulpunten.Bevoorradingzalineersteinstantievoornamelijkplaatsvindenoverdewegmettube-trailers.Maardaarwaarmogelijkenhaalbaarkanookaanvoerperpijpleidingplaatsvinden,zoalsbijhettankstationinRhoon,ofwordengekozenvoorproductieoplocatiemetelektrolyseofkleinschaligeSMR.Vooreensuccesvolleintroductievanwaterstofindemobiliteitisookdebeschikbaarheidvaneenbasisinfrastructuurmetvulpuntennoodzakelijk.Vanwegederelatiefgroteactieradiusvanbrandstofcel-elektrischevoertuigen(ordegrootte500+km)endemogelijkheidomsneltekunnentanken,kanhiermeteenrelatiefbeperktnetwerkaleenbehoorlijkedekkingwordengerealiseerdendemarktopgangwordengebracht.

Vulpuntenzijnnogrelatiefduurwaardoorhetdeuitdagingisomzoveelmogelijkbenuttingterealiserenzodatdeonrendabeletopbehapbaarblijft.Ermoetdaaromwordengestreefd

25 https://www.northerngasnetworks.co.uk/wp-content/uploads/2017/04/H21-Executive-Summary-Interactive-PDF-July-2016-V2.pdf

| 57|


naareennetwerkopzostrategischmogelijkelocatiesmetbundelingvanzoveelmogelijkwaterstofvraagronddielocatiesindebeginfase,bijvoorbeeldviaregionaleclusterswaarverschillendeproductie-entoepassingsmogelijkhedenvanwaterstofgecombineerdkunnenworden.Verdunningvanvoertuigenovereengrootnetwerkleidttoteengroteenlangdurigeonrendabeletopwaardoormarktpartijenhuninteressekunnenverliezen.

Aandachtspuntisverderdatvoordebeginfasezoveelmogelijkwordtvoortgebouwdopkennisenexpertisedieindeafgelopen15jaarindemarktisopgebouwdrondtalvandemonstratieprojectenvoorwaterstoftankstationswereldwijd.Ditheeftaltoteenbehoorlijkematevanstandaardisatiegeleidwattengoedekomtaandebetrouwbaarheidvandevulpunten.Eenbeperktnetwerkwaarinregelmatigstoringenoptredenbijvulpuntenenklantenteleurgesteldworden,zalnietbijdragenaaneenvoorspoedigemarktintroductieen-ontwikkeling.Daaromzalondermeereengoedebalansmoetenwordengevondentussentankstationsvangevestigdepartijenennieuwetoetreders.

Voorbussenenvoertuigenvoorgoederenvervoergeldtdatervooralgetanktzalwordenopdelocatiewaardevoertuigendagelijksnaartoeterugkeren(thuisbasis).Omdathetaantalvoertuigenvaakbekendis,kandegroottevanhetvulpuntdaarbeteropwordenafgestemd.Hetisdanmogelijkommeteenvulpunteengrootaantalvoertuigentebedienen.Daarmeeisonderbenuttingveelminderenissueenkanveelsnellereenacceptabelebusiness-casewordengerealiseerd.Welspeeltbetrouwbaarheideengroterolvanwegedegrotereafhankelijkheidvanhettankpunt,maarookomdatstilstandvanbussenenvrachtwagensgrotefinanciëleconsequentieskunnenhebben.Betrouwbaarheidengoedeafsprakenoverleveringszekerheidzullendaarombelangrijkeonderwerpenzijnbijdevormgevingvanprojecten.

| 58 |


| 59 |



| 60 |

De niet-technische aspecten rondom waterstof verdienen minstens zoveel aandacht als de technische opties omdat de ervaring leert dat innovaties meestal worden vertraagd of zelfs stopgezet vanwege niet-technische issues.

7 | Niet-technische aspectenDe voorgaande hoofdstukken gingen over de technische opties die er zijn om waterstof te produceren, te transporteren en toe te passen. Niet-technische aspecten verdienen echter minstens zoveel aandacht omdat de ervaring leert dat innovaties meestal worden vertraagd of zelfs stopgezet vanwege niet-technische issues. In dit hoofdstuk worden deze niet-technische issues behandeld.

Beleidenwet-enregelgeving

Eenbelangrijkaspectishetoverheidsbeleidendewet-enregelgevingdiedeproductieenhetgebruikvanwaterstofstimulereneneventueleknelpuntenenbarrièresadresserenenoplossen.Voorwaterstofalsenergiedragerbestaatmomenteelalleenenigbeleidvoorauto’senbussen.Voorauto’slifthetbeleidvooralmeemetdatvoorelektrischeauto’s(geenaccijnsheffing).Erisnoggeensprakevanoverkoepelendenstructureelbeleiddatkanhelpenomwaterstofindebreedteteontwikkelen.

Ookwet-enregelgevingisnunognietvolledigtoegerustvoordeintroductievanwaterstof.Veelregelgevingrondveiligheidenbijbehorendeveiligheidseisenisgebaseerdopgrootschaligeinzetvanwaterstofalsindustrieelgasenalsgrondstofindechemie.Bijtoepassingalsbasisvoorenergiezijnderegelsdaardoorinvergelijkingmetandereoptiesrelatiefzwaar.Hierishetgewenstomtebekijkenofwellichtmeteenaangepastesetvaneisenkanwordenvolstaandievoldoetaandegeldendenormenendierekeninghoudtmetdezenieuwetoepassingen.

Degaswetbiedtweinigruimtevooreengrotererolvannetbeheerdersbijtransportendistributievanwaterstof.Eenvoorbeeldishetinhoofdstuk6genoemdewaterstof-symbioseprojectvanGasunieinsamenwerkingmetverschillendechemischebedrijveninZeeuws-Vlaanderen.DitprojectwordtnietdoordenetbeheerderGTSuitgevoerdmaardoorGasunie;waterstofisnamelijknietindegaswetopgenomenenvaltdaarombuitendegereguleerdetakenvaneennetbeheerder.Vooreensuccesvolleintroductievanwaterstofishetnoodzakelijkomwaterstofindegaswetoptenemenentebezienofenwanneerhetnodigisomreguleringvanwaterstofnettenoptenemen.Eenbelangrijkaspectindezediscussieisdekeuzetussenprivatedanwelgereguleerdewaterstofnetteneninwelkesituatieswelkeoplossingvanuitmaatschappelijkoogpunthetmeestkosteneffectiefis.

| 61 |


Subsidies

Opsommigeterreinen,zoalsbijdeintroductievanbrandstofcel-elektrischebussenendeuitrolvaneenbasisinfrastructuurvanwaterstofvulpunten,isondersteuningviaverschillendeEuropeseennationaleregelingenmogelijk.DaarnaastzijnviadeTopsectorEnergieinnovatiesubsidies(industrieelonderzoek,experimenteleontwikkeling,demonstratie)voorwaterstofbeschikbaarmaardatisquaomvangenspecifiekvoorwaterstofonvoldoendevooreenbredeondersteuningvanwaterstofinitiatieven(minderdan1miljoeneuro).ViaNWOisfinancieringbeschikbaarvoorvroegefaseonderzoek.InNederlandisernoggeensprakevanstructureleondersteuningvoorwaterstof.

OpEuropeesvlakzijnerwelverschillendeenomvangrijkeprogramma’sbeschikbaarvoordeondersteuningvaninnovatieprojectenindedemonstratiefase.EenbelangrijkprogrammaspecifiekvoorbrandstofcellenenwaterstofisdatvanhetFCHJU(FuelCellsandHydrogenJointUndertaking),eenEuropesepubliek-privatesamenwerkingonderhetHorizon2020-programma.VerderisondersteuningmogelijkvoorwaterstofinfrastructuurvanuitdeTEN-E(Energy)enTEN-T(Transport)programma’s.VoorbeeldenhiervaninNederlandzijnhetsynergieprojectTSO2020vanGasunie,Tennet,Akzoenpartners,enhetH2Benelux-projectmetrealisatievanmeerderewaterstofvulpunten.VerderbiedenookdeInterreg-programma’smogelijkheden.Demogelijkhedenvoorondersteuningzijnechtergefragmenteerd,nietaltijdtransparant en vaak lastig toegankelijk.

Veiligheid

MetbetrekkingtotveiligheidisdoordiversestakeholdersonderleidingvanNENhetinitiatiefgenomenvooreenveiligheidsprogrammavoorwaterstof.Defocusligtineersteinstantieoptoepassingvanwaterstofinvervoerwaarbijeraandachtisvoorveiligheidsaspectenindegeheleketen.Bijcentraleproductievanwaterstofstartdiebijhetverlatenvandeproductielocatie.Veiligheidsaspectenopdeproductielocatievallenondereenindustrieelregime en zijn voldoende afgedekt. Bij on-siteproductieopeentankstationvaltproductiewelonderhetprogramma.Deketenverlooptverderviatankstationsendegebruiksfasevanvoertuigentotenmetdeonderhoud-enafvalfasevanvoertuigen,enhulpverleningbijincidenten.Hetprogrammabeoogtsystematischnatelopenofalleveiligheidsaspecteninbeeldzijn,eradequatemaatregelenvoorhandenzijnengeïmplementeerdzijn,enofzakenheldereneenduidiginregelgevingzijnafgedekt.

Inhetprogrammakomenookveiligheidsaspectenronddegebouwdeomgevingaanbod,zoalsbijhetparkerenvanwaterstofauto’sinondergrondseparkeergaragesofinindividuelegaragesbijwoningen.Inzetvanwaterstofalsenergiedragervoorverwarmingsdoeleindenindegebouwdeomgevingvaltechterbuitendescopevanhetprogramma.Daarisophetogenbliknogonvoldoendeaanleidingtoe.Maaralsontwikkelingvandeoptiewordtoverwogen,zekerwanneerwaterstoftotaan,ofzelfsinwoningenwordtgebracht,daniseendergelijkveiligheidsprogrammaspecifiekvoordegebouwdeomgevingcruciaal.

| 62 |


Hoewelereenbeschrijvingvaneenprogrammaligtenveiligheidalscruciaalisbestempeld,laatuitvoeringnogopzichwachteninafwachtingvanvoldoendefinancieringendeelnamevandeindustrie.Ditdientinhetkadervaneenactieplanwaterstofeenduidelijkeplaatstekrijgen.

Maatschappelijkeinbedding

Maatschappelijkesupportvoorwaterstofiseenbelangrijkevoorwaardeomwaterstofsuccesvoluittekunnenrollen,metnameintoepassingenwaardeconsumenterrechtstreeksmeeinaanrakingkomtdanweldaarwaardeinteractiemetconsumentenhetgrootstis,zoalsindebuurtvannieuwaanteleggenproductielocaties,infrastructuur,vulpuntenentoepassingen.

Hetstaatnietopvoorhandvastdatwaterstoftotveeldiscussiezalleiden,hetisechtervanbelangomburgersgoedvoortebereidenopinitiatievenzodatergeenweerstandontstaatopbasisvan(vermeende)risico’sengevaren.Hetisookvanbelangominmeeralgemenezintecommunicerenenvoorlichtingtegevenovernutennoodzaakvannieuweontwikkelingenronddeenergievoorziening,zoalswaterstof,enhetmaatschappelijkbelangdaarvaninrelatietothetklimaatendeenergietransitiezodathetpubliekalvastkanwennenenzomogelijk‘gewonnen’kanwordenvoordenieuweopties.Ookdediscussiediemomenteelwordtgevoerdoverhetafscheidnemenvan‘gas’kanhiereenelementinzijndataandachtenuitlegbehoeft.

EenanderesituatieontstaatbijdetoepassingvanopaardgasgebaseerdewaterstofincombinatiemetCCS.Hetverledenheeftlatenziendatburgershieruitermatekritischtegenover(kunnen)staanendateengoedeinformatievoorzieningenbetrokkenheidineenvroegtijdigstadiumeennoodzakelijkerandvoorwaardeis.DaaromishetvaneminentbelangomlessenuithetverledenbijCCS-projectenmeetenemen.OverigensishetdeverwachtingdatbijnieuweCCS-projectenvooropslagoffshorezalwordengekozenmaarditisgeengarantiedatditprobleemlooszalverlopenvanuitmaatschappelijkoogpunt.Daaromisheteveneensnoodzakelijkomhieroverdedialoogmetnatuur-enmilieuorganisatiestezoekenzodatduidelijkwordtofenonderwelkeconditiesersupportisvoordergelijkeroutes.InhetkadervandeRoutekaartCCSisdezedialoogopgestart.Inheteerstekwartaalvan2018zijndeeersteresultatenbeschikbaar.Hetisvanbelangomdezediscussies‘uitelkaartetrekken’zodatdediscussieoverwaterstofnietopvoorhandwordtgedomineerddoordediscussieoverCCS.

HumanCapitalAgenda(scholing,opleidingen)

Eenandereniet-technischaspectbetreftdevoorwaterstofbenodigdeexpertise.Waterstofisnietnieuw,maardetoepassingvanwaterstofinnieuwemarkten,zoalsdemobiliteitofindegebouwdeomgeving,enooknieuweproductiemethodenvergengekwalificeerdpersoneel.Ookdemogelijkheidomoffshorewaterstofteproduceren,steltspecifiekeeisenaandeexpertiseenskillsvanmedewerkers.Alswaterstofgrootschaliggebruiktwordt,zalhetdaarvoorbenodigdepersoneelbeschikbaarmoetenzijn.Datbetekentdateraandachtmoetwordenbesteedaanhetopleidenvantechnischgekwalificeerdpersoneel,zowelbijnieuwetoetredersopdearbeidsmarktalsbijzij-instromersenpersoneeldatvanuitandere,mindergevraagdeberoepen

| 63|


kanwordenom-enbijgeschoold.Gegevenhetfeitdattechnischgeschooldpersoneeloverallelagenheenschaarsisenersteedsgroteretekortenwordenverwacht,isditnogeengroteuitdaging.Ditismedehetgevalomdatveelwaterstofonderwerpenspecifiekeexpertiseopdeterreinenwerktuigbouw,elektrotechniek,chemieenfysicavergt.Hetverdientdaaromaanbevelingomwaterstofbijdebasisopleidingenonderdeaandachttebrengen.

Handel in waterstof

Wanneerzicheengrootschaligeinzetvanwaterstofalsenergiedragergaatontwikkelen,iseenvandevragenhoedehandelindiewaterstofgeorganiseerdkanworden.Eenmogelijkheidisomdehandelteorganiserenineenopenhandelsplatformwaarproducentenwaterstofkunnenaanbieden,gebruikerswaterstofkunnenkopeneniedereendieeenrolwilspeleninhetverhandelenvanwaterstofkankopenofverkopen.EenvoorbeeldvooreendergelijkhandelsplatformisdeNederlandsegasmarktdierondomhetTTFisgeorganiseerd.

Ophetogenblikishetwellichtnogtevroegvoorzo’nhandelsplatformvoorwaterstof.Maarhetisvanbelangomvroegtijdigvoor-ennadelenvaneenhandelsplatforminbeeldtebrengenenteoverdenken,endaardeervaringeninhetontstaanvandehuidigeaardgasmarktinmeetenemen.Eentransparanteengoedfunctionerendemarktkaneenaanzienlijkeversnellingrealiseren in het ontwikkelen van waterstof als energiedrager.

| 64 |


Eenbelangrijkevraagdieindatkaderuiteindelijkzalmoetenwordenbeantwoordisdeproductspecificatievanhetteverhandelenproduct.Bijindividuelecontractenkunnenproducentengebruikereenspecificatieafsprekendievoorbeideacceptabelis.Zokaneenzuiverheidwordenafgesprokendiedeproducentkanleverenenwaarmeedegebruikerkanomgaan.Ineenopenhandelsplatformmoeteninoverlegmetallebetrokkenenoverdezuiverheidafsprakenwordengemaakt.Omalleuitruilvanproductenbinnenhetplatformdoordeonafhankelijketransporteurmogelijktemaken,betekentditdatalleproducentenaandezelfdeminimaleeisvanzuiverheidmoetenvoldoenbijleveringvandewaterstofendatallegebruikersmetdezelfdeeisvanzuiverheidmoetenkunnenomgaan.

Power for Growth

| 65 |


In de inventarisatie van huidige initiatieven, plannen en toepassingen voor waterstof zijn initiatieven opgenomen die momenteel in uitvoering zijn, projecten die recent zijn afgerond en waarop een vervolg overwogen wordt, en initiatieven in de idee- of planfase.


| 66 |

8 | Waterstofinitiatieven in NederlandVoor deze routekaart zijn voor waterstof de huidige initiatieven, plannen en toepassingen in Nederland in kaart gebracht via een externe opdracht26. In de inventarisatie zijn initiatieven opgenomen die momenteel in uitvoering zijn, projecten die recent zijn afgerond en waarop een vervolg overwogen wordt, en initiatieven in de idee- of planfase. De scope is hierbij voornamelijk de komende 5 jaar, maar sommige ‘verder weg gelegen’ plannen worden ook behandeld als deze prominent in de discussies van vandaag naar voren komen. De inventarisatie schetst daarnaast een beeld van de verwachtingen van de verschillende spelers en initiatieven voor de komende 5 jaar over de rol van de overheid en hun eigen sterkten, ambities, ideeën en ontwikkelrichtingen.

Erzijnveelinitiatievenenprojecten.Enigszinsafhankelijkvanwaargrenzentusseninitiatievenwordengetrokken,bijvoorbeeldofelktankstationalsapartinitiatiefwordtbeschouwd,issprakevanruimhonderdinitiatieven.Deinitiatievenzijnnaarenergiefunctionaliteitgeordend,aangevuldmetR&Dvoorgroenewaterstofproductieensolarfuels,enondersteunendeprojectenvoormarktontwikkelingenbeleid.Indemeestegevallengaathetomideeën,plannenenhaalbaarheidsstudies.OokzijnerveelR&D-projectenvoortechnologieontwikkeling,vaakviaEU-programma’s,waarinNederlandsespelerstamelijksuccesvolzijn.

Projectenwaarbijdaadwerkelijkiets‘inhetveld’gebeurdis,afgezienvandegevestigdetoepassingenvanwaterstofindeindustrie,voorhetmerendeelprojectenophetgebiedvanmobiliteitentransport(tankstations,bussen,personen-envrachtauto’s,e.a.).Bijhetbouwenvanbusinesscasesvoorwaterstofkijkenpartijengraagnaarmobiliteitalssectormet(potentieel)dehoogstetoegevoegdewaardevoorwaterstof,maardevlotenendaarmeedeafzetvolumeszijnnogklein.Erzijnconcreteplannenomhetaantaltankstationsindekomendejarenuittebreidenvan3naar10-12in2020enerzijnconcreteplannenomhetaantalbussenin die periode te laten stijgen tot 60. Verder wordt er gewerkt aan de realisatie van een kleine vlootvuilniswagensenprototypesvoortrucksindecategorie27tot40ton.

ErzijndrieinitiatievenvoorgrootschaligewaterstofproductieuitaardgasmetCO2-afvang en-opslagvoorinzetingascentralesendepetrochemischeindustrievoorhogetemperatuur-warmteenalsgrondstof.TweevandedrieinitiatievenzijnverkenningenenzijnbekendalshetH-Vision-projectende‘Berenschot-studie’.Delaatsteiseennietcase-specifiekeanalysevanhetconcept.HetH-Vision-projectsitueerthetconceptopdeMaasvlaktemetgebruikvaninzichtenvoorCO2-opslagdiezijnopgedaaninhetkadervanhetROAD-project.

26 OverzichtvanNederlandsewaterstofinitiatieven,-plannenen-toepassingen.Dwarsverband(R.Hoogma),november2017.Ziewww.topsectorenergie.nl/tki-nieuw-gas

| 67|


https://topsectorenergie.nl/tki-nieuw-gas

HetinitiatiefronddeMagnum-centraleindeEemshavenishetmeestconcreet;hetwordtgetrokkendoordepotentieelsterkealliantieNuon-Statoil-Gasunie,metgeplanderealisatiein2023.Dekrachtvanhetconceptisdeschaalgroottewaardoorer,bijvoldoendedraaiuren,substantieelCO2-emissiereductiekanwordengerealiseerd,enhetrechtvaardigtdeopbouwvaninfrastructuurvoorleidingtransportenseizoensopslaginzoutcavernes.Tegelijkisdeschaaleenuitdaging.Nietalleenzijndeinvesteringskostenhoog,ookdekostenvanwaterstofvoorproductievanelektriciteitzijnhoogwaardoordeproductienormaalgesprokenpasnaaardgasindemerit-orderkomt.Omhetprojectterealiserenendecentraletelatendraaien,iseenaanzienlijkefinanciëleondersteuningnodig.

Regio’smetwaterstofinitiatievenzijnNoord-Nederland(potentieelsterkeimplementatievanuitdeEemshavenentoepassingenino.a.hetchemieparkDelfzijl),Rotterdam/Goeree(bestaandewaterstofindustrie,combinatiemetCCS-initiatievenenenergieproducerendeiland),Zuid-Nederland(productontwikkelinggeïnitieerdengecoördineerdvanuitWaterstofNetmetregionalemaakindustrieineengrensoverschrijdendesamenwerkingmetVlaanderen)enArnhem/Gelderland(actiefMKB-waterstofclusterinveelEU-projecten).Zeelandheeftéénsubstantieelproject(GreenDealWaterstofSymbiose).Amsterdam/Noord-Hollandblijftmomenteel achter maar dat kan snel veranderen. Initiatieven voor tankstations zijn verspreid overNederlandtevinden.

Voordemarktontwikkelingvanklimaatneutraleenduurzamewaterstofalsgrondstofenenergiedrager(brandstof)ishetnaastdeontwikkelingvantechnologieenbusinesscasesendeopbouwvanproductiecapaciteiteneentransport-endistributie-infrastructuur,ooknodigdatregulering,normenenstandaardenmetbetrekkingtotveiligheid,certificeringvan‘duurzaam’endevergunningverleningopordezijn.Terugkerendebehoeftenuitdeverschillendeinitiatieven zijn o.a. de positie van waterstof in de gaswet. Voor waterstof als onderdeel vanhetnationaleeninternationaleenergiesysteemistotdusverrenognietdewettelijkeenregulatoireaandachtgeweestalsvooraardgasenelektriciteit.Vooreensuccesvolleopkomstvanwaterstofisditechterwelnodig.Daarbijzullenvragenaandeordekomendiedeafgelopenjarenookbijgasen/ofelektriciteithebbengespeeld.Maarerzullenooknieuweaspectenaandeorde(moeten)komenomdatheteenenormegroeimarktbetreftwaarbijzichmogelijkhedenaandienenombestaandeinfrastructuuropnieuwtebenutten.Andereissuesdiespelenzijnexploitatiesubsidiesvoorkoolstofarmeenergiedragers(inplaatsvanhernieuwbaar),gezamenlijkecommunicatieoverderolvanCCUS,enverruimingvanondersteuningsfaciliteitenvoorRD&D.Erwordtdaaromonderanderegewerktaanstroomlijningvanregelgeving,certificeringvanduurzamewaterstofenontwikkelingvannormenvoorhetmetenvankwantiteitenkwaliteitvanwaterstofbijafgiftedoortankstations.

| 68 |


Internationale dimensies waterstof

| 69 |


Dit hoofdstuk beschrijft verschillende innovatieopgaven voor waterstof over de hele keten van productie, opslag, transport en distributie tot en met eindgebruik.


|70|

9 | InnovatieopgavenDit hoofdstuk beschrijft verschillende innovatieopgaven voor waterstof over de hele keten van productie, opslag, transport en distributie tot en met eindgebruik. Voor productie ligt de nadruk op elektrolyse. Opslag, transport en distributie omvat een grotere diversiteit aan onderwerpen gerelateerd aan alle elementen die onderdeel uitmaken van de huidige opslag- en pijpleidinginfrastructuur voor aardgas, als ook infrastructuur voor distributie of levering van waterstof aan mobiliteit en transporttoepassingen.

Brandstofcellenenbranderszijndevoornaamstetechnologieënvooreindgebruikstoepassingenendaarliggeninnovatieopgavenookinhetontwikkelen,implementerenentestenvansystemen,metnamebrandstofcelsystemenvoorconcretetoepassingenzoalsbussen,trucks,mobielewerktuigenenschepen.Dezeonderdelenwordenophoofdlijnenbesproken.Meerdetailsoverspecifiekeinnovatieopgavenvoordiverseonderdelenzijneldersbeschreven27.

Productievanwaterstof(ensamenhangmetCCS)

Deproductievanwaterstofuitaardgasvoorindustriëlenon-energetischetoepassingeniseenstandaard,grootschaligenalvergaandgeoptimaliseerdproces.Voordezetoepassingligtdeuitdagingbijdecarbonisatievandehuidigeproductie,envervangingvandehuidigeproductiedoorwaterstofgeproduceerduitniet-fossielebronnenmetenergievanduurzameenergiebronnen.DecarbonisatiekanplaatsvindendoorafvangenopslagvanCO2.

OokditiseenstandaardprocesdatalgrootschaligindeindustriewordttoegepastopplekkenwaarbehoefteisaaneengeconcentreerdeCO2-stroom,zoalsvoordeproductievoorureumenvoorkoolzuurinfrisdranken.Dekostenhiervanwordendoorberekendindekostenvanproducten.DaarwaarCO2-afvangtotophedennietnodigwas,leidthetechtertothogerekosteninvergelijkingmetdehuidigesituatie.OmditzoveelmogelijktekunnenbeperkeniserbehoefteaanverdereoptimalisatievanCO2-afvangprocessen,enaannieuwe,efficiëntereengoedkopere processen.

OphetogenblikwordtonderzoeknaarCO2-afvanggezienalsonderdeelvanhetthemaCCS.Ditomvataandachtvoorzowelpost-combustion-,oxy-fuel-, als pre-combustion- afvangconcepten.Afvangbijdeproductievanwaterstofisinfeiteeenpre-combustion-proces.Aardgaswordteerstvankoolstofontdaanvoordathetalswaterstofwordtgebruikt,alhoeweldegeproduceerdewaterstoftotophedennognietenergetischvoorcombustion28 wordt

27 1.TopsectorEnergieenTopsectorChemie,ElektrochemischeConversieenMaterialen,september2017;2.FuelCellsandHydrogenJointUndertaking,Multi-annualWorkplan2014-2020,June2014,enachtereenvolgendejaarlijksewerkplannenvoor2015,2016en2017;en3.USDOE,H2@ScaleRD&D–OpportunitiesandChallenges,DRAFT,2017.

28 Hierbijkanonderscheidwordengemaakttussenthermochemischeconversievanwaterstofmetzuurstofviabrandersvoorproductievanhoge-oflagetemperatuurwarmte,elektriciteit,ofeencombinatiedaarvan(WKK),enelektrochemischeconversievanwaterstofmetzuurstofinbrandstofcellenwaarbijelektriciteithetprimaireproductis.

| 71|


ingezet. Innovaties rond pre-combustion-technologieenconceptenvooraardgasdienenineeninnovatieprogramma te worden geadresseerd.

Voordeproductievanduurzamewaterstofisereenaantalalternatieven.Elektrolysevanwatermetbehulpvanduurzameelektriciteitisdevoornaamsteoptie.Andereoptieszijnreformingvanbiogasofgroengas,vergassingvanduurzamebiomassaenafval,ensuperkritischewatervergassingvanbiomassareststromen.Inaldezelaatstegevallenspeeltnaastwaterstofook(duurzame)koolstofeenrol.Vanwegedeteverwachtentoekomstigevraagnaarduurzamekoolstofvoorchemischeproductenenmaterialen,envoorduurzamesynthetischevloeibarebrandstoffen,isbiomassawaarschijnlijkrelevantervoordeproductievanduurzaamsyngasdanvoorproductievanwaterstofalleen.Defocusvoorwaterstofligtdaarombijelektrolyse.

Waterstofproductiedoorelektrolysekanquakostenopditmomentalleenonderspecifiekeconditiesconcurrerenmetconventionelewaterstofproductieuitaardgas.SystemenzijnbeschikbaaropMW-schaal,maardetechnologiemoetgoedkoperwordenensystemenmoetenwordenopgeschaaldrichtingGW-schaal.Doordatvoorgroteresystemenderandapparatuurminderevenredigschaaltdandeelektrolysecellenenstacks,zaldooropschalingalkostendalingwordengerealiseerd.Daarnaastisoptimalisatievansystemennodigenvervangingvanduredoorgoedkoperematerialen,waarbijefficiencyenlevensduurverdermoetenwordenverbeterd.

Opslag,transportendistributievanwaterstof

Belangrijkeinnovatieopgavenophetgebiedvanopslag,transportendistributiehebbenbetrekkingophetgebruikvandehuidigeaardgasinfrastructuurvoorwaterstof.Belangrijkvragenhierbijzijnonderwelkeconditiesditmogelijkisbinnendevereisteveiligheidsrandvoorwaarden,welketechnischeaanpassingennodigzijn,enwatdaarvandekostenzijn.Ditgeldtzowelvoorhetlandelijkehogedruknetalsvoorregionaletransportnettenenlokaledistributienetten.Ookmoetwordenbepaaldwelkebehoefteerisaanopslag,enwaareninwelkevormdieterealiserenis.Hierbijkanwordengedachtaanpurewaterstofalsgecomprimeerdgas(bijvoorbeeldinzoutcavernes)ofalsvloeistof(inbovengrondsetanks),ofopslagineenverbindingmetstikstof(ammoniak)ofkoolstof(methanol,mierenzuur),ofwellichtgebondenaaneenvloeibarekoolwaterstofdrager(LiquidOrganicHydrogenCarrier,LOHC).

Daarnaastzalmoetenwordenbepaaldhoedetransitievandegaskwaliteitendeconversievandeinfrastructuurvormkanwordengegeven.Stappenweineenkeerovernaarpuurwaterstof,ofvindtdetransitieplaatsviagasmengselswaarbijdewaterstofconcentratielangzaamwordtopgevoerd?Watisderolvangroengas?Enmetwelkefaseringensnelheidkandeomzettingvan(delenvan)degasinfrastructuurwordengerealiseerd?Bijruimtedieontstaatdoorteruglopendebehoefteaantransportcapaciteitvooraardgaskanookwordengedachtaandual-useoplossingenwaarbijflexibelegasdichtecomposietleidingenvoorwaterstofwordenaangebrachtindebestaandeleidingen.

Specifiekvoormobiliteitentransportzijninnovatiesrondtankstationsvanbelangoponderdelendienunogtotknelpuntenkunnenleiden,zoalsnauwkeurigeredebietmetingen,

| 72|


enapparatuurenproceduresvoorhetijkenenperiodiekkeurenvandebietmeters.Ookisergrotebehoefteaanbetrouwbareenkosteneffectievemethodenenapparatuurvoorhetkunnenbepalen(online)vanverontreinigingenopppm-enppb-niveauomdevereistewaterstofkwaliteittekunnengaranderen.Daarnaastiserbehoefteaaninnovatiesdiebijdragentoteensignificanteverlagingvaninvesteringskostenenoperationelekosten.Verbeteringenzijnnogmogelijkoptalvanonderdelenzoalscompressoren,vulslangen,vulpistolen,hogedruktanksenmethodenombinnenvastgesteldeveiligheidseisenvoertuigenzosnelmogelijk te laten tanken.

Ophetgebiedvanmeerkleinschaligeopslagvanwaterstofinvoertuigen,voortransportpertruckofschepen,enoptankstationsiserbehoefteaannieuwematerialenvoorsterkere,lichtereengoedkoperehogedruktanksindiversematenenvoordiversedrukniveaus(350-700bar).Materialenvoortanksinvoertuigenzoudenbijvoorkeurtankenmogelijkmoetenmakenineenruimtemperatuurgebied(-60°Ctot100°C).Specifiekvoorauto’siserbehoefteaanoptimalisatievandetankgeometrie,verkleiningvancomponentenenintegratievankleppenendrukregelaarsindetankominpassinginvoertuigentevereenvoudigen.Ookzijnerontwikkelingenomwaterstofopanderemanierenopteslaan(bijvoorbeeldinpoedervorm)maarhetpotentieelhiervanisnogonduidelijk.

Eindgebruikvanwaterstof

Vooreindgebruikvanwaterstofzijninnovatiesvanbelangdiebijdragenaanontwikkelingenintroductievanenergetischetoepassingeninmobiliteit,transportenlogistiek,deindustrieendegebouwdeomgeving.Ontwikkelingvannieuweprocessenvoortoepassingvanwaterstofalsgrondstofvaltbuitendescopevaneenroutekaartwaterstof,maarditiszekervoordeindustrieeenbelangrijkvakgebied.

Brandersvoordeproductievanwarmteenbrandstofcellenvoorproductievanelektriciteitvormendebelangrijkstetechnologieënvoortoepassingvanwaterstof.Debelangrijksteinnovatieopgavenliggenhierbijbrandstofcellenen-systemen.Deinnovatiebehoefteszijnvergelijkbaarmetdievanelektrolyse.EenbelangrijkverschilisdatvoorbrandstofcellenniethoefttewordengestreefdnaaropschalingtotsystemenvanhonderdenMW.Debehoefteaandergelijkecapaciteitkannamelijkookwordeningevuldmetgasturbinesopwaterstof.

Mobiliteitentransportvormteenbelangrijktoepassingsgebiedvoorbrandstofcellen.NederlandkanhiereenrolvanbetekenisspelenbijhetontwikkelenvanOV-bussenenvrachtwagensopwaterstof,enspecialtyvoertuigenzoalsvuilniswagensenveegwagens.Daarnaastisereengrotevariëteitaanmobielewerktuigeninhavensenopluchthavensdiezichmogelijkgoedlenen voor toepassing van waterstof. Ook liggen er toepassingsmogelijkheden in de maritieme sector,zoalsbijrondvaartboten,ponten,veerboten,binnenvaartschepenenallerleibotendieingezetwordenvoorhavendiensten(inspectie,havensleepbotenetc.).

Naastmobiliteitentransportkantoepassingvanwaterstofindegebouwdeomgevingeenreëleoptiezijn.Erzijnnogvelevragendiemoetenwordenbeantwoordomdatnunognietduidelijkisof,enopwelkemanier,toepassingvormzoukunnenkrijgen.Waterstofzou

| 73|


bijvoorbeeldtotinwoningenoftotaanwoningenkunnenwordengebracht,ofalleentotindewijkincombinatiemetlokalewarmtenettenoprelatieflagetemperatuur.Voorlopigligthierruimtevooronderzoeksopgavengerichtopdegeschiktheidvanhetlokalegasdistributienet,deveiligheidsaspectendieeenrolspelen,endekostenvooraanpassing.Enhierkaneeninnovatiebehoefteopvolgenaanhetgebruikvanwaterstofincv-ketelsenhybridewarmtepompenendeontwikkelingvankleinschaligebrandstofcel-WKK-systemen.

Overkoepelende aspecten en innovatieopgaven

Vooralleontwikkelingenophetgebiedvanvooralelektrolyse,brandstofcellenenhogedruktanksgeldtdatineenvroegtijdigstadiumrekeningmoetwordengehoudenmetdeproduceerbaarheid(manufacturability)enstandaardisatievandetechnologieensystemenzodathetmogelijkwordtgrotehoeveelhedengestandaardiseerdeproductenvanhogekwaliteittegenvoldoendelagekostentefabriceren.DitiseenvakgebiedwaarNederlandbijvoorbeeldviaASMLinternationaalsterkinis.

| 74|


Inaanvullingopinnovatieopgavenophetgebiedvantechnologie,zijnerookverschillendemeeroverkoepelendeinnovatieopgaven.Eendaarvanisomdekansopsuccesvolleintroductievanwaterstoftevergrotendoortijdigecommunicatiemethetgrotepubliekovernutennoodzaakvandezenieuweenergiedragerendespecifiekeaspectendaarvan.Eenandere innovatieopgave is het ontwikkelen van passende normen en standaarden rond waterstofeninpassingdaarvaninallerelevantewet-enregelgeving.Hierbijkanonderanderewordengedachtaannormenenstandaardenvoorhetveiliggebruikvanwaterstof,enhetstandaardiserenvandekwaliteitvanwaterstofalsdezeviaeenopenbareinfrastructuurwordtgeleverd aan diverse klanten voor diverse toepassingen. In dat kader kan de ontwikkeling van een transparante waterstofmarkt ook als innovatieopgave worden gezien.

| 75|


Waterstof voor de warmtetransitie

De bedoeling is om met een plan van aanpak een advies te geven over de wijze waarop waterstof in de komende jaren ontwikkeld en gestimuleerd kan worden, zodat een begin wordt gemaakt met de introductie van waterstof als klimaatneutrale en duurzame pijler in de energietransitie.


|76|

10 | Plan van aanpakIn dit hoofdstuk worden de contouren geschetst voor een plan van aanpak voor waterstof. De bedoeling is om een advies te geven over de wijze waarop waterstof in de komende jaren ontwikkeld en gestimuleerd kan worden zodat een begin wordt gemaakt met de introductie van waterstof als klimaatneutrale en duurzame pijler in de energietransitie. Het is noodzakelijk om nu met de introductie van waterstof te beginnen. De grote klimaatopgave én de robuustheid van waterstof als klimaatneutrale brandstof en grondstof in scenario’s met grootschalige decarbonisatie van fossiele bronnen en maximale benutting van potentiëlen aan wind en zon voor drastische reductie van CO2-emissies geven daar alle aanleiding toe.

Opfossielebronnengebaseerdewaterstofspeeltaltientallenjareneengroterolindeindustrie.Deuitdagingisomlangzaammaarzekerdetransitietemakennaar–uiteindelijk–volledigduurzamewaterstof.HierbijlijkteenroutemetklimaatneutralewaterstofuitaardgasmetCCS(dezogenaamdeblauwewaterstof)onontbeerlijkomsnelheidtekunnenmaken,gegevenderesterendetijdvoordrastischeemissiereductie,debeperkingenaandesnelheidvanimplementatievanduurzameenergie,endetechnologischeopschalingdienognodigisvoordeproductievanduurzamewaterstof.Bijkomendvoordeelisdatdezeroutesnelvolumekanbiedenenombouwvandegasinfrastructuurvoorwaterstofkanrechtvaardigen.

Bij het opstarten van de inzet van waterstof als energiedrager zal ook fossiele waterstof eenrolkunnenspelenomdathetdeprojectenvoorhetopdoenvanpraktijkervaringenvoormarktintroductiekanondersteunenmetwaterstofdienugoedbeschikbaaristegenacceptabeleprijzen.Ditkanzekerhetgevalzijnbijdietoepassingenwaarzelfsdeinzetvanfossielewaterstofalbijdraagtaanemissiereductietenopzichtevandereferentie,zoalsbijinzetalstransportbrandstofvoorbrandstofcel-elektrischeauto’senbussen.Hetperspectiefrichting2050isechterdeproductieentoepassingvanduurzamewaterstof:ditduurzameperspectiefzalnadrukkelijkinhetontwikkelpadvanwaterstofingebouwdmoetenwordenomtevermijdendateenfossielelock-inontstaat.

Omintroductieenopschalingvanwaterstofsuccesvoltelatenverlopen,iseenaanpaklangsmeerderesporennodig.Waterstofvergteensysteemveranderingendoetinveelnieuwetoepassingenzijnintrede.Daaromhebbenprojecteneenminimaleomvangofkritischemassanodigomsuccesvolle,representatieveresultatentekunnenboeken.Erzijnookverschilleninontwikkelperspectiefen-snelheid.Zoistoepassingvanklimaatneutraleen/ofduurzamewaterstofindeindustrieendevervoerssector(relatiefenergie-intensievetoepassingenwaarvoorlangdurigeenflexibeleinzetvanvoertuigenisvereist)hetmeesturgentenrobuust.Hetzwaartepuntvanactiviteitenzoudaarombijdezetoepassingenmoetenliggen.Indegebouwdeomgevingiseenlagertempodenkbaar,maargegevendeenormeopgavedieindebestaandegebouwdeomgevingligtomvolledigteverduurzamen,ishetverkennenvandepotentiëlerolvanwaterstofgewenst,inclusiefeenbeperktaantalpilotsopkleineschaal.Voorelektriciteitsopwekkingmetwaterstof(ofafgeleidendaarvan,zoalsammoniak)zoudefocus

| 77|


kunnenliggenophetverkennenendemonstrerenvandetoekomstigebehoefteaanflexibelregelbaarvermogeninsituatiesmetveelwind-enzonvermogen.

Dergelijkeprojectenvergeneengroteinvesteringdienietalleendoordeindustrieenhetbedrijfslevenkanwordenopgebracht,nietindelaatsteplaatsomdaternoggeenlevel playing fieldisvoorklimaatneutraleenduurzamealternatieven.Erisstevigcommitmentvereistvandeindustrie,bedrijfslevenéndeoverheid,metlangjarigesamenwerkingtussendezepartijen,aangevuldmetkennisinstellingenenmaatschappelijkeorganisaties,omdezesysteemverandering in gang te zetten en te laten slagen.

| 78|


Voorstel voor een plan van aanpak

Indezeroutekaartis,medeopbasisvanconsultaties‘inhetveld’(ziebijlage1),geschetstwelkerolklimaatneutraleenduurzamewaterstofineenduurzameenergie-engrondstoffenvoorzieningenindetransitiedaarnaartoekanspelen.Ommeerinzichtinengripopdezeroltekrijgen,iseenaanpakgewenstdieiniedergevaldevolgendedrieelementenbevatdieintegraalentegelijkertijdaangepaktmoetenworden:

1. Integralevisie-enplanvormingvoorwaterstofinde komende jaren

Hetdoelisvisie-enplanvormingvooreenoptimaleontwikkeling,toepassingenintegratievan waterstof in samenhang met andere oplossingsrichtingen voor een zo snel mogelijke decarbonisatieenverduurzamingvanonsenergie-engrondstoffensysteem,metdeemissiereductiedoelenvan2030en2050encriteriavoorbetrouwbaarheidenbetaalbaarheidalsrichtinggevendkader.Hierbijkunnen‘groteissues’wordengeadresseerdomzichtengriptekrijgenophetpotentieelvanwaterstof,desynergiemetaanpalendeontwikkelingenzoalsCCSendeinzetvanbiomassavoorbiobrandstoffenenbiogrondstoffen,endemanierwaaropzeelkaarbeïnvloedenenkunnenversterken.Hierbijzalhetooknoodzakelijkzijnomviascenario-analyseseenbeeldtekrijgenvanverschillendeontwikkelingeninonsenergie-engrondstoffensysteem.Devolgendeontwikkelingenverdieneniniedergevalaandacht:

· Deontwikkelingvanenrelatiemetoffshorewind.Issuesdiehierspelenzijndenoodzaakenmogelijkhedenvoorconversietenbehoevevandeinpassingvanduurzameelektriciteit,offshorewaterstofproductie,timingsaspecten,relatiemetplannenvananderelandenrondomdeNoordzeewatbetreftinpassingenproductievanduurzamewaterstof(waarondereenofmeerdereenergie-eilanden),opslagbehoeftevoorelektriciteit,prijsontwikkelingenenkosten/verdienmodellen etc.

- AnalyseerhoehetoffshorewindvermogenopdeNoordzeezichindekomendejaren/decenniaontwikkelt,rekeninghoudendmetdeplannenvananderelandenronddeNoordzee,deontwikkelingvandeelektriciteitsinfrastructuuropdeNoordzeeenindezelanden,zodatinzichtelijkwordtopwelkemomentwaterstofdebenodigdeflexibiliteitenbehoefteaanconversieenopslagzoukunnenleveren.BetrekhierbijookdeontwikkelingeneventueleuitfaseringvandegasassetsopdeNoordzeeendebruikbaarheiddaarvanvoorwaterstof.HetligtvoordehandomTennetbijdezeexercitieeencoördinerenderoltegeven.

· DerelatiemetklimaatneutraleproductievanwaterstofuitaardgasincombinatiemetCCS(blauwewaterstof),importvanklimaatneutralewaterstof(zoalsde‘Noorwegen-optie’)enmogelijkespin-offdaarvanvoorduurzamewaterstofproductie,zoalsinfrastructuurontwikkelingendievoorbeideroutesvanbelangzijn.

| 79|


- MaakeenimplementatieplanvoordeontwikkelingvanCCSopbasisvandebinnenkortteverschijnenroutekaartCCSzodatduidelijkwordthoedezeoptiezichindekomendejarenkanontwikkelen,bijwelkeindustriesectorenentegenwelkekosten.Daarbijspeeltookdebeschikbaarheidvaninfrastructuurenopslaglocatieseenrol,zoalsrecentdoorEBNenGasunieinkaartisgebracht.OpbasisvandezeinformatiekanwordenbepaaldwaarCCSkan/moetbijdragenomdetransitieterealiseren.Hierligteensterkerolvoordechemischeindustrie.

· Derelatiemetverduurzamingvandechemieendeindustrie,zoalsdewaterstofbehoeftebijomschakelingvanfossielebronnennaarcirculairekoolstof,biobasedchemieenCO2 van air captureincombinatiemetduurzamewaterstof.Hierspeeltookhettijdpadvoorgeleidelijkeoverschakelingenheteffectopdebehoefteaanduurzamewaterstof.

- Gebruikderoadmap(s)voorverduurzamingvandeindustrieominzichtelijktemakenwaarduurzameen/ofklimaatneutralewaterstofeenrolvanbetekeniskanspelen,welkevraagdatnaarwaterstofoplevertenhoedezehetbestekanwordeningevuld,watderelatieismetCCSenbiomassa,inclusiefgeografischeaspecten(locaties,aanvoerrouteswanneerduurzamewaterstofwordtingezetetc.).Gebruikdezeinformatieomregionaleactieplannenvoorenergieclustersuittewerkenenindienmogelijkglobalekeuzestemaken.

· Derolvanbiomassa.Inaansluitingbijhetvorigepuntishetvanbelangomeenbeeldtekrijgenvanderoldiebiomassa,inclusiefimport,kanspelenindeverschillendetoepassingendieindezerapportagewordengenoemd,metnameindeindustrie,voorhetvervoer(mobiliteitentransport),enindegebouwdeomgeving.

- Maakdebenuttingvanbiomassa,inclusiefdemogelijkheidvanimportenmaatschappelijkenpolitiekdraagvlakdaarvoor,inzichtelijk.OnderanderedeRoutekaartGroenGasdiedoorGroenGasNederlandenTKINieuwGaswordtvoorbereidkanhierinbehulpzaamzijn.

· Deontwikkelingvandebehoefteaanwaterstofalsbrandstofvoorbrandstofcel-elektrischevoertuigendievoortvloeituitaanscherpenvanEuropeseCO2-emissienormenvoorvoertuigen,maarookuitdedrukvanhettoenemendaantalmilieuzonesinstedenenambitiesophetgebiedvanzero-emissiemobiliteitenopenbaarvervoervandeNederlandseoverheid.Daarnaastzounagedachtmoetenwordenoverdewaterstofbehoeftediekanontstaanvoorsynthetischebrandstoffenvoordeinternationalelucht-enscheepvaart.

- GebruikonderanderedeinzichtenvandeGreenDealszero-emissieOV-BusenStadlogistiek,deresultatenuithetBrandstofvisietrajectendedoelstellingdatvanaf2030nieuweauto’snul-emissiesauto’szijnominschattingentemakenvanmogelijkeinzetvanwaterstofvoormobiliteits-entransporttoepassingen.

| 80 |


· Infrastructuuraspecten,metnamehethergebruikvanassetsvandegassector(leidingen,compressoren,meet-enregelsystemen,bergingen)enoffshore-installatiesvoorwaterstofendesamenhangmetandereactiviteiten,zoalsCCS,aardgastransportengroengas,timingsaspecten,risico’senregelgeving.

- SteleenmasterplanopvoorhergebruikvandeaardgasinfrastructuurinNederlandtenbehoevevanwaterstof,inclusiefdeoffshore-infrastructuurendetimingsaspecten.Betrekhierbijookdeinrichtingvaneenofmeerdereenergie-eilanden.OokdepositievanenplanningvoorCCSdienthierintewordenmeegenomen,evenalsdeimportvanblauweenduurzamewaterstof.GasunieenTennetzoudenhierbijhetvoortouwkunnennemen.

· Integratievandehiervoorgenoemdethema’sominzichttekrijgenindesysteemroldiewaterstofkanvervullen,inclusiefdematevanflexibiliteitenopslagdiegebodenwordtendetoekomstigebehoefteaanpiekvermogen.

- Analyseer,medeopbasisvandevoorgaandeactiepunten,watdebehoefteaanflexibiliteitenopslagis,welkevraagnaarwaterstofgaatontstaan,enopwelkewijzedezebehoeftenoptimaalingevuldkunnenworden.Ookdemarktontwikkelingvanwaterstofishieronderdeelvan.Deoverheidzouhierbijeensturenderolkunnenvervullen.

Logistiekehubmetwaterstof

| 81 |


Hetgewensteresultaatiseensetaanduidelijke,breedgedragenvisiesopdedeelonder-werpen,inclusiefuitgewerkte(master)plannen,dieinzichtgevenindebetekenisenontwikkelingvanwaterstofvooronsenergie-engrondstoffensysteemalsvervangingvanfossielebrandstoffenenvoordeinpassingvanduurzameenergie,bekekenvanuiteen systeemperspectief.Hiervooriseengeregisseerdtop-downprocesdenkbaarwaarbijalle relevantestakeholdersbetrokkenwordenomteachterhalenhoezijgezamenlijkdeimplementatievanwaterstofkunnenfaciliteren.Hierbijdientnognaderbepaaldtewordenopwelkewijzeenwaardezediscussieshetbestegevoerdkunnenwordenmetondersteuningvandeskundigen,inclusiefhetbenodigde,onderbouwenderekenwerkzodatdeuitkomstendaadwerkelijkwaardehebben.HetKlimaat-enEnergieakkoord,datin2018wordtopgesteld,leentzichbijuitstekvoorhetontwikkelenvandegenoemde‘meta-issues’omdatzedirectvaninvloedzijnopdeinhoudelijkeafsprakendiedaarwordengemaakt.Daaromwordtvoorgesteldomdemogelijkhedenteonderzoekenomdezeonderwerpenindatprocesteborgen.

ErligtbinnenhetthemavisievormingookeensterkeverbindingmetderoutekaartCCSdiemomenteelopverzoekvanEZKwordtopgestelddooreenbredegroepstakeholdersonderleidingvanadviesbureauDeGemeynt.Dezeroutekaartisnaarverwachtinginheteerstekwartaalvan2018gereed.VanwegedezeverbindingisinderoutekaartwaterstofhetthemaCCSweleenpaarkeerbenoemd,maarhetwordthiernietindetailuitgewerktomdatderoutekaartCCSdaarvooraleenzorgvuldigstakeholderprocesheeftopgetuigdendebenodigdeinhoudelijkeexpertiseaantafelheeft.Deuitkomstenvandatproceszijnvangrootbelangvoorderoutevanblauwewaterstof.

DaarnaastwordtergewerktaaneenroutekaartGroenGaswaarbijdeproductievanhernieuwbaargasuitbiomassacentraalstaat.GroenGasNederlandwerktditinnauwesamenwerkingmethetTKINieuwGasenstakeholdersuit.Dezeroutekaartheeftookverbindingenmetderoutekaartwaterstofomdatergezamenlijketoepassingsgebiedenzijninbijvoorbeelddeindustrie(brandstofengrondstof)endegebouwdeomgeving.Waterstofengroengas/biomassakunnenelkaarindietoepassingenversterken,ondermeeromdatbiomassadebenodigdegroenekoolstoflevert.Inhetprocesvandetotstandkomingvanbeideroutekaartenzalditverderwordengeconcretiseerdenafgestemd.

| 82 |


Schone waterstofdiensten rond de stad

| 83|


2.Inpraktijkbrengenvanwaterstofindekomende3-5jaar

Naasthetprocesvanvisie-enplanvormingishetnoodzakelijkomproductieentoepassingenvanwaterstofindekomende3-5jaarindepraktijktebrengenmetaansprekendevoorbeeldendiehetlangetermijnperspectiefkunnenillustreren.Datisnamelijknodigomwaterstofteintroducerenenpraktijkervaringoptebouwentervoorbereidingvanbrede(re)marktintroductie.Hetresultaatiseendekkendengoedafgestemdportfolioaanprojecteneneengoedeorganisatiegraadbijentussenprojectenwaarbijvanelkaargeleerdwordtenervaringengedeeld worden.

Omdittekunnenrealisereniseengeregisseerdbottom-upprocesnodigwaarbijlokaleenregionaleinitiatieventotbloeikunnenkomen,passendindevisievoordeontwikkelingvanwaterstofinNederland.Demonstratieprojectenleverenwaardevolleinformatieopdiemetanderenwordtgedeeldzodatermaximaalvankanwordengeleerdenwaarbijvervolgprojectendezeervaringenkunnenmeenemen.Naasttechnologiedienendaarbijookvraagstukkenophetterreinvaneconomie/businessmodellen,marktvorming,maatschappelijkdraagvlakenwet-enregelgevingtewordenmeegenomenomdatdeervaringleertdatjuistdezeaspectensterkremmendkunnenzijnvoorimplementatieenbredeuitrolendaaromvroegtijdigmoetenwordengeadresseerd.

Voorimplementatietrajectengeldtdatlogischopeenvolgendeprojectendesleutelzijnendatregieisvereistzodatheteffectvaniederafzonderlijkprojectenhetcollectiefmaximaalis.Eengoedvoorbeeldishetrijdenopwaterstofwaarbijdetankinfrastructuurlogischopelkaarmoetaansluitenengezamenlijkeinkoopvanvoertuigentot(kosten)voordelenkanleiden,waardoordezeoptiesnellerhaalbaarkanwordenmetminderrisico’svooralledeelnemers.

Voorbeeldenvankansrijkeprojectenindeindustriedieopkortetermijngestartkunnenworden:

· Eenofmeerdereopschalingsprojectenvoorwaterelektrolyseineenindustriëleomgeving,bijvoorbeeldmettechnologiedieAkzoNobelgebruiktenmetPEM-elektrolyseenalkalischeelektrolyse.Eengoedvoorbeeldishet20MWelektrolyseprojectvanAkzoNobelenpartners.Ookbijanderechemiebedrijveniserbelangstellingomdergelijkeprojectentestarten.

· Stresstestenvangrootschaligeelectrolysersineenindustriëlesettingmetondermeereenfluctuerendaanbodaanduurzameelektriciteit.

· Pilotsmethetvervangenvanfossielebrandstoffenbijdevraagnaarhogetemperatuur-warmteindeindustrie.

· Hergebruikvanindustriëlerestgassenincombinatiemetwaterstof.· EenconceptstudienaardeontwikkelingvaneenelektrolyseplantopGW-schaal.· Haalbaarheidvangebruikvanduurzaamwaterstoftervervangingvanfossielwaterstof,

bijvoorbeeldbijdeolieraffinageofbijdeammoniakproductie.· Supplychain-studie(opslagentransport)vanwaterstof,bijvoorbeeldincombinatiemetoff-

shore/remotegeproduceerdewaterstof(bijvoorbeelduitAustralië).

| 84 |


Voorbeeldenvankansrijkeprojectenophetthemavervoer/mobiliteitdieopkortetermijngestartkunnenworden:

· Derealisatievaneenkosteneffectiefbasisnetwerkvanopenbarewaterstofvulpunten,diezoveelmogelijkookanderetoepassingenkunnenondersteunen(zoalsopenbaarvervoer,vuilniswagensenvrachtauto’s).

· Bussenenopzetvanbijbehorendetankinfrastructuur,ennadereuitwerkingvaneenplanrichting2030opbasisvanconcessie-envervangingsschema’s.

· Opzettenvan3-5stedelijkepraktijkervaringsgebiedenrondeersteconcessiesmetwaterstofbussenalstestgebiedenvoornieuwewaterstoftoepassingenzoalsvuilnis-enveegwagens.Bijvoorkeurmakendegebiedenookonderdeeluitvanhetbasisnetwerkvanopenbarevulpuntenzodateencombinatiemetbijvoorbeeldtaxi’sentaxibusjesmogelijkis.

· Opzettenvaneenofmeerderepraktijkervaringslocatiesvoorintroductie,demonstratieenhettestenvanvoertuigenvoorvrachtenlogistieketoepassingenopwaterstof,zoalsheftrucksen-werktuigen.Geschiktzijnlocatiesmet24/7-activiteitenenbeschikbaarheidvaneenbreedscalaaanvoertuigen(o.a.trekkersmetoplegger,bakwagensvanverschillendeafmetingenbestelwagens).Aansluitingbijeenbelangrijkewaterwegvoormogelijkecombinatiemetelektrischaangedrevenbinnenvaartopwaterstofisookinteressant.

Voorbeeldenvankansrijkeprojectenvoorklimaatneutraleelektriciteitsopwekking:

· InRotterdamendeEemshavenwordtaanplannengewerktomklimaatneutraleelektriciteitteproducerenincombinatiemetCO2-afvangen-opslag.InGroningenconcentrerendezeplannenzichronddeMagnum-centralevanNuon-Vattenfall.InderegioRotterdamwordenplannenmomenteelverderuitgewerkt.

Voorbeeldenvankansrijkeprojectenindegebouwdeomgeving:

· Vanwegedemaatschappelijkeimplicatiesenvelevraagstukkenmetbetrekkingtot waterstof is het wenselijk om de mogelijkheden van toepassing van waterstof in de gebouwdeomgevingineengoedcontroleerbaresettingtedoen.Voorbeeldenzijn TheGreenVillagevanTUDelftwaardemogelijkheidbestaatominhunproeftuinteexperimenterenondergecontroleerde,real-lifeomstandigheden.

| 85 |


Zoalsindeinleidingvandithoofdstukbetoogd,hebbentoepassingenindeindustrieendemobiliteiteenhogereprioriteitdantoepassingenindegebouwdeomgevingendeelektriciteitsopwekking.Datbetekentnietdatdelaatstetweetoepassingennietmeegenomenmoetenworden,maarwelmeteenandereintensiteitdandeindustrieendemobiliteitmoetenwordenondersteund.

Voorveelvandezeprojectenzijnvoorbereidendeactiviteitennoodzakelijk,zoalsconsortia-vorming,projectplanningen-uitvoering,timing,financiering,beleidsmatigeondersteuning,communicatieenmaatschappelijkebetrokkenheid.Ditzouin2018kunnenplaatsvindenwaarbijaansluitingbijen/ofsamenwerkingmetderuim100initiatievendienureedsbestaanaantebevelenis.

Omeenbeeldteschetsenvandetimingvandeimplementatievanverschillendetoepassingen,isinfiguur4eenillustratieopgenomen.Degeschetsterouteszijnindicatiefengevendegrotelijnenweervoorwaterstoftoepassingen.Hetfiguurbeoogtnietom100%volledigtezijnmaarwelomdebelangrijkeroutesteschetsen.Hetfiguurlaatziendateenaantaltoepassingenalvoorhandenzijnendirectinpraktijkgebrachtkunnenworden.Vooranderetoepassingenisnogontwikkelingvantechnologie,envooralvansystemennodig.Ditvormtdanookhetderdeelement van dit voorstel voor een plan van aanpak.

| 86 |


Figuur 4 | Schets van de timing van implementatietrajecten voor verschillende waterstoftoepassingen.

Ontwikkeling en marktvoorbereiding

2020

100%

50%

0%

2025 2030 2035 2040 2045

Marktintroductie, start commercialisatie

Klaarvoormassamarkt

Mobiliteit&transport

Industriegrondstof

Industrieproceswarmte

Productieelektriciteit

Gebouwdeomgeving

Waterstof productie

Personenauto’s

OV-bussen

Bestelauto’s

Vrachtwagens

Touringcars

Specialtyvoertuigen

Binnenvaart/boten

Hogetemperatuurproceswarmte

Gasgestookteelektriciteitsproductie

RuimteverwarmingHR-ketel/hybridewaterpomp/micro-WKK

Synthetischebrandstoffeno.b.v.H2enCO2voorlucht-enscheepvaart

Duurzamechemieo.b.v.H2enCO2

Low-carbonijzerenstaalproductie

Vorkheftrucks

HuidigegebruikindustriëleH2:ammoniak,raffinaderijetc.

Aardgasreforming Aardgasreforming/CCS Elektrolyse

| 87|


3.Onderzoek,ontwikkelingendemonstratieopsleutelonderwerpenvoor waterstof

Naastvisievormingenhetinpraktijkbrengenvanwaterstofviaconcreteprojecten,ishetvan belangomR&D-vragenopditterreinoptepakken.Hetdoelisomdekostenvanwaterstof-productieen-toepassingteverlagen,deefficiëntievandetechnologieteverhogen,nieuweprocessenteontwikkelen,toepassingvanminderschaarsematerialentebereiken,endezeinnovatiesinpilotsendemoprojectentelatenzien.Heteinddoelisbijdragenaaneenduurzame,betrouwbareenbetaalbarewaterstofvoorziening.Erbestaatbinnenditspoorookeenverbindingmetdebijonderdeel2.genoemdepraktijkprojectenomdatdezeprojectenbijuitstekdekansbiedenominnovatiestetestenendemonstreren.

HetresultaatiseenstevigRD&D-portfoliodattotlagerekosteneneenverbeterdeperformancevanwaterstofindebreedte(productie,toepassingenetc.)leidt.DerapportagevandecommissieECCM,dieeerderindezenotitieisgenoemd,geefteengoedeopsommingvandeinnovatie-opgavenmetbetrekkingtotdetechnologieomwaterstoftemakenentoetepassen.

Daarnaastspeeltinnovatieookeenrolbijanderedantechnischecomponentenenbijdecombinatievanverschillendereedsbestaandetechnologieën.Dezelijniseropgerichtomdekostenvanwaterstof(technologie),tereduceren,innovatievedemonstratieprojectenuittevoeren,nieuwecombinatiesvanconceptenentechnologietetesten,encomponentenensystemen(door)teontwikkelen.HieriniseensterkerolvoorzienvandeTopsectorenEnergie,Chemie,HTSMenWater.BinnendeTopsectorEnergiewerkenhetTKINieuwGasenTKIEnergie&Industriesinds2017gezamenlijkaaneenprogrammalijnwaterstof.Hetisdebedoelingomin2018eenmeerjarige,missiegedreven,programmatischeaanpakvoorwaterstofuittewerkenenviaeensubsidieprogrammavormtegeven.

Webenoemenhiertweeinnovatiesporen,teweten:

1. Een langetermijnspoor, gericht op onderzoek en ontwikkeling van technologie voor waterstofproductie en gebruik van waterstof als energiedrager en grondstof (TRL 2-5/6)

Aansluitingbijnationaleeninternationaleindustrieopditgebiedisessentieelomresultatenenvindingenoptimaaltekunnenexploiteren.Belangrijkeonderzoeksonderwerpenzijn:

· verminderingvanhetgebruikvanschaarsematerialen· verbeteringvandebetrouwbaarheidenrobuustheid· verhogenvandeefficiency· verlengenvandelevensduur· verlagen van de kosten· verbeterenvandemaakbaarheid/produceerbaarheid· ontwikkelingvannieuwetechnologieenprocessen

| 88 |


2. Demonstratie van technologie en ontwikkeling van nieuwe en verbeterde producten, systemen en (productie)processen (TRL 6-8/9)

Ophetgebiedvansystemenentoepassingenkanhierbijwordengedachtaanbrandstofcel-systemenenaandrijflijnenvoorbussen,vrachtwagens,bestelauto’senvaartuigen.Voorproductieprocessenisdeproductievanwaterstofuitaardgasen/ofuitbiomassaincombinatiemetCCUSeeninteressanteoptie.Voordegebouwdeomgevingisdetoepassingvanwaterstofopbijvoorbeeldwijkniveauvanbelang.

Regievoeringenfaciliteringvanwaterstof(doorsnijdendeactiviteit)

Naastdedriebovengenoemdeinhoudelijkesporensignalerenweookbehoefteaanregievoeringenbrederefaciliteringvanwaterstof.Dezeregievoeringenfaciliteringiseropgerichtomdeonderlingesamenhangtussenallewaterstofactiviteitenteborgen,waarnodig(bij)testurenentoezichttehoudenopontwikkelingenvanwaterstofalsonderdeelvaneenduurzaamenergie-engrondstoffensysteem.Feitelijkadresseertditthemaderegiefunctiemetalsdoeleenefficiënteeneffectieverealisatievandoelstellingen,prioriteringvanthema’s,afstemmingtussenprojecten,programma’senregio’salsmedeopencommunicatiedaaroverenverantwoordingnaarbelanghebbenden.OnderdeelhiervanisookderegionaleregievoeringzoalsdatinNoord-NederlandviadeNoordelijkeInnovationBoardgebeurtofinderegioRotterdamviaDeltalinqsenhetHavenbedrijfRotterdam.Doorregionalesamenwerkingwordenindividuele,lokaleinitiatievenversterktwaardoorzemeermassa,snelheid,aandachtenfinancieringskrachtkunnenontwikkelen.

Anderebelangrijkeonderwerpenzijn:

· Veiligheidvanwaterstof,bijvoorbeeldviadeuitvoeringvaneennationaalveiligheidsprogramma· Maatschappelijkeinbedding(o.a.informatie,voorlichting,publiekeperceptieen

maatschappelijkeacceptatie)· Internationaleafstemmingensamenwerking,bijvoorbeeldinBenelux-verbandenmet

DuitslandengerichtopdeEC/Brussel(Horizon2020,HFCJU)· Visieenprojectenaanelkaarverbinden,inzettenopmaximaallerenenoptoegevoegde

waardecreëren,vooruitplannenenprogrammerenzodatprojectenpassenineen langetermijnbeeld

· Monitoringopdevoortgang:waarstaanwe,inhoeverrewordendoelenbereikt,watlerenwedaarvan,watisernognodig,hoeborgenweervaringen

· Roloverhedenversusrolbedrijvenbepalen,commitmentorganiseren,maatschappelijkesupportregelen

Deuitdagingbijdezeregiefunctieisomereeneffectieveinvullingaantegeven(lean and mean)diedoelgerichtwerkt,zonderdatdaarmeeveeloverheadwordtgecreëerddieweervertragendgaatwerken.OphetgebiedvanmobiliteitiswaarschijnlijkhetH2Platformeengeschiktgremiumomeendergelijkerolintenemen.Voorindustriëletoepassingenzoudezerolbijeendoordeindustrieofeenindustrieclustergeleidgremiumkunnenliggen,bijvoorbeeldalsuitvloeiselvanafsprakendieinhetkadervanhetKlimaat-enEnergieakkoordwordengemaakt.Ditmoetzichindekomendemaandenverderuitkristalliseren.

| 89 |


Bijlagen


| 90 |

Bijlage 1 | Geïnterviewde personen/organisatiesBijondermeerdevolgendeorganisatiesistijdensdeconsultatieinpersoonlijkegesprekkengedurendedeperiodeaugustus–december2017inputopgehaald:

AkzoNobel,Gasunie,Tennet,Greenpeace,WaterstofNet,Shell,GasTerra,StichtingNatuur enMilieu,Stedin,Eneco,Alliander,NetbeheerNederland,H2Platform,HavenbedrijfAmsterdam,TUDelft/GreenVillage,RVO,MinisterievanEZK,MinisterievanI&W,TU/e&Differ,TKIEnergie&Industrie,VEMW,Statoil,HavenbedrijfRotterdam,SCWSystems,Noord-Nederland/NoordelijkeInnovationBoard,EnergyValley,E&EAdvies.

VoortshebbenaandedrievoorhetH2Platformgeorganiseerdeworkshopsop28september,24oktoberen5decemberrespectievelijkca.40,45en30personendeelgenomen,afkomstigvaneenbredegroepstakeholders.Huninputisookzoveelmogelijkverwerkt.

Inhetkadervandeinventarisatievanwaterstofinitiatieven(hoofdstuk8)isdoordebetreffendeopdrachtnemermetveelverschillendeprojectengesproken.Deinputuitdiegesprekkenisookinderoutekaartopgenomen.

Op29novemberhebbenwetijdensdewerkconferentievandeTopsectorEnergieteNieuwegeintweeworkshopsgeorganiseerdovermobiliteit(ca.45personen)enindustrie(ca.50personen)inrelatietotwaterstof.Deinputdiedaaruitvoortkwamiszoveelmogelijkverwerkt.

VoorhetbestuurTKINieuwGaszijntweesessiesgehoudenominputopdeconcept-routekaartteontvangen.Totslothebbendiversepersonencommentaargeleverdopheteindconceptvandezeroutekaart.

| 91 |


Bijlage 2 | Onderbouwing van schattingen voor de toekomstige inzet van waterstofDezebijlagebevateenonderbouwingvan(zeerindicatieve)schattingenvoordetoekomstigeinzetvanwaterstofalsenergiedragerenalsbouwsteenvoorchemischeproductenensynthetischebrandstoffen,bovenopbestaandnon-energetischgebruikvanwaterstofindeindustrie.Deinschattingenvormeneensoorttheoretischtechnischpotentieelenzijnnietgebaseerdopeconomischeoverwegingen,kostenoptimalisatie,ofbeperkingenvanuitconcurrerendeclaimsopresources.Deinschattingenzijngemaaktperenergiefunctionaliteitzoalsgebruiktindeenergieagenda,enzijnbedoeldalsvingeroefening,omgevoeltekrijgenvoor ordegroottes.

Hogetemperatuurwarmte

Deenergiefunctionaliteithogetemperatuurwarmteisvollediggekoppeldaandeindustrie.Onderdezefunctionaliteitvaltdeinzetvanenergiedragersvoordeproductievanhogetemperatuur-proceswarmte,diehierisgedefinieerdalswarmtevanmeerdan250°C.Daarnaastwordtooknon-energetischeinzetvanenergiebronnenvoorproductievanchemischeproductenenmaterialentotdezefunctionaliteitgerekend.Voorwaterstofisdaarbijnogonderscheidgemaakttussenhethuidigenon-energetischeverbruikenhetmogelijketoekomstigeverbruikalsdeindustrienietalleenmoetoverschakelenopklimaatneutraleenduurzameenergie,maarookopduurzamegrondstoffen.Totslotisernogeencategoriedieonderenergetischennon-energetischgebruikkanvallen;hetbetrefthetgebruikvanwaterstofvoorproductievanduurzamesynthetischebrandstoffenendeinzetvanwaterstofvoorreductievanijzerertsinkoolstofarmeprocessenvoorstaalproductie.

Non-energetisch industrieel waterstofgebruik Non-energetischeinzetvanaardgasindeindustrieeninraffinaderijenbedraagtophetogenblikongeveer100Petajoule(PJ)waarvanruim80PJindeindustrieenbijna20PJinraffinaderijen.Meteenconversierendementvan75%isdat75PJwaterstof.Wereldwijdligtdeverdelingietsandersmetca.50%chemie,40%raffinaderijenen10%overigeindustrie.Mettoenemendeelektrificatievanhetwegverkeerzalerminderbrandstofuitraffinaderijennodigzijnenisteverwachtendatdebehoefteaanwaterstofdaarzalafnemen.Alsgevolgvaneenresterendebehoefteaanbrandstofinbijvoorbeeldde(internationale)scheep-enluchtvaartishetmogelijkdatdevraagvanraffinaderijenniethelemaalwegvalt.HoeweldehuidigesituatieinNederlandafwijktvanhetwereldgemiddeldewordthiereenbehoudendeschattinggemaakt.Aangenomenwordtdatdehuidigevraagnaarindustriëlewaterstofdaaltnaarordegrootte 50PJ.

| 92 |


Inzet waterstof voor hogetemperatuurwarmte in de industrie en raffinaderijen Indechemischeindustrieeninraffinaderijenwordenveelrestgassenuitraffinageenkraakprocesseningezetvoordeproductievanhogetemperatuurwarmte.Zolangaardoliedegrondstofiszalditmogelijkzoblijventenzijmanierenwordengevondenomderestgassenkosteneffectiefhoogwaardigerintezetten.Vooreenschattingvandemogelijkeinzetvanwaterstofvoorproductievanhogetemperatuurproceswarmtewordthieralleengekekennaarvervangingvanaardgasdatnuenergetischwordtingezet.In2014wasdit202,6PJindeindustriewaarvan40,6PJinWKK,en52,9PJinraffinaderijen29. Met de aanname dat ongeveertweederdevandeaardgasinzetinWKKwarmteoplevertkomtdeinzetvanaardgasvoorwarmteintotaalop242PJ.Eenschattingopbasisvaneenindicatieveverdelingvandewarmtevraagnaartemperatuurniveauinindustrieenraffinaderijenleverteenwarmtevraagvan124PJvoorrelatieflagetemperaturentot250°C(ziefiguur5).Dezevraagzalnuvoornamelijkwordeningevuldmetaardgas.Verondersteldwordtdatdezevraaggoedisteelektrificerenendat hier in de toekomst geen aardgas meer voor nodig is. Bij een rendement van aardgas naar warmtevan80à90%isvooreenwarmtevraagvan124PJeenhoeveelheidaardgasnodigvan138-155PJ.Deresterendeinzetvanaardgasvoorhogetemperatuurwarmtekomtzoopongeveer100PJ.Alsrichtingdetoekomstgroeienbesparingindesectorelkaarinevenwichthouden,enhetconversierendementvoorwaterstofgelijkisaandatvooraardgas,komtzodeschattingvoormogelijkeinzetvanwaterstofvoorhogetemperatuurwarmteuitop100PJ.

Figuur 5 | Warmtevraag Nederlandse industrie verdeeld naar temperatuurniveau (DatainPJvoor2010conformverdelingin2006.Bron:WarmteenkoudeinNederland,RVO,2013)

29 Op basis van achtergrondgegevens van de NEV2016.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

<100 >1000100-250 250-500 500-750 750-1000

(°C)

(PJ)

Raffinaderijen Metaal Overige chemie Overige industrie

| 93|


Waterstof als grondstof voor duurzame chemische producten en materialen Naastdehuidigenon-energetischeinzetvanwaterstofindeindustrie,metnamedechemischeindustrie,kandebehoefteaanwaterstofsterktoenemenalsoptermijndeinzetvankoolstofvanfossielebronnenindeindustriemoetwordenuitgefaseerd.Voorduurzamechemiezaldankunnenwordenovergeschakeldnaarklimaatneutralekoolstof,bijvoorbeeldafkomstigvanduurzamebiomassa,ofvankoolstofdioxide(CO2)diewordtgewonnenuitdeatmosfeer(aircapture)ofuitwater.Dezekoolstofwordtdangecombineerdmetduurzamewaterstofvoordeproductievanchemischeproductenenmaterialen.Indeafgelopenjarenisjaarlijksongeveer480PJaanaardolienon-energetischingezetindeindustrie.Vooreendeelzoudeaardoliekunnenwordenvervangendoorbiomassa.VoorNederlandwordtveronderstelddathetbeschikbarepotentieelaanduurzamebiomassaindeordegroottevanjaarlijks250PJtot 700PJligt.Ophetogenblikwordteendeelhiervaningezetvoordeproductievanbiogas/groengas,voorbiobrandstoffenenvoordeproductievanwarmteenelektriciteitindegebouwdeomgeving en in centrales. Wordt fossiele koolstof voor de chemie volledig vervangen door productenopbasisvanCO2enwaterstof,danisalleenergieafkomstigvanwaterstof.Bijgelijkblijvendeomvangvandesectorenefficiencyvoorproductievanchemischeproductenenmaterialenzaldevraagnaarwaterstofdanliggenrond480PJ.Indepraktijkzaldehoeveelheidafhangenvandematewaarinaardoliekanwordenvervangendoorbiomassaalsgrondstof,debeschikbaarheidvanbiomassaendeenergiebehoeftevanalternatieveroutesenprocessenvoordeproductievandechemischeproductenenmaterialendienodigzijn.

Waterstof voor de productie van duurzame brandstoffen Naastdirecteinzetvanwaterstofalsbrandstofvoorbrandstofcel-elektrischwegverkeer,kanwaterstofindetoekomstwordeningezetvoordeproductievanduurzamesynthetischebrandstoffen.Ditkannodigzijnvoordiesegmentendieniet,nietpraktischofalleentegenhelehogekostenzijnteelektrificeren.Hierbijkanwordengedachtaandeluchtvaartenscheepvaart,endanzekervoordelangereafstanden(intercontinentaal).Voordezebrandstoffenwordtbijvoorkeuruitgegaanvanklimaatneutralekoolstof,bijvoorbeeldafkomstigvanduurzamebiomassa,ofvanCO2diewordtgewonnenuitdeatmosfeerofuitwater.Dezekoolstofwordtdangecombineerdmetduurzamewaterstof(Power-to-Fuels,ookSolarFuels).InNederlandisindeafgelopen5jaargemiddeldongeveer700PJperjaaraanbrandstofgebunkerdvoorinternationalelucht-enscheepvaart30.Vooreendeelzouditbrandstofopbasisvanbiomassakunnenzijn.Hiervoorzalwaarschijnlijkcompetitieontstaanmetinzetvanduurzamebiomassaalsgrondstofvoordeindustrie.WordendebrandstoffenvolledigvervangendoorproductenopbasisvanCO2enwaterstof,danisalleenergieafkomstigvanwaterstof.Bijgelijkblijvendeomvangvandesectorenenefficiencyvaninzetvanbrandstoffenzaldevraagnaarwaterstofdanminimaal700PJbedragen.Indepraktijkzaldehoeveelheidgroterzijnvanwegeconversieverliezenbijdeproductievandebrandstoffen.

30 Brandstoffen die in Nederland worden gebunkerd voor internationaal lucht- scheepvaartverkeer zitten wel in de statistieken voor de Nederlandse energievoorziening, maar blijven buiten de boekhouding voor berekening van de nationale broeikasgasemissies. De brandstoffen behoren daarmee niet direct tot de Nederlandse inspanningen voor verduurzaming en CO2-emissiereductie. De brand-stoffen worden ook niet allemaal in Nederland geproduceerd. Soms is er sprake van netto-import. Vooralsnog komt het overgrote deel van de brandstoffen echter uit Nederlandse raffinaderijen. Omdat uiteindelijk ook deze brandstoffen klimaatneutraal moeten worden is daarom het totaal aan bunkers ter indicatie hier als verduurzamingsopgave opgenomen. https://opendata.cbs.nl/#/CBS/nl/dataset/83406NED/table?ts=1519924861625

| 94 |


https://opendata.cbs.nl/#/CBS/nl/dataset/83406NED/table?ts=1519924861625

Staal Deproductievanruwijzerenstaalisophetogenblikeenkoolstofintensiefproces.Inprincipeisstaalmakenookmogelijkzonderkoolstof,maardatvergtwelalternatieveprocessen.EenoptieishetDirectReducedIron(DRI)proces.Ditiseenbestaandproceswaarbijreductienuplaatsvindtmeteenreducerendgasmengseldatbestaatuitkoolmonoxide(CO)enwaterstofdatwordtgeproduceerddoorreformingvanaardgas.Indechemischeindustriewordteendergelijkgasmengselsyngasgenoemd.Vanhetgereduceerdeertswordenbrikettengemaaktendaarnaverwerkttotstaalinelektrischesmeltovens.Reductiemetalleenwaterstofismogelijk.BijgebruikvanduurzamewaterstofkanzoeenkoolstofarmproceswordengemaaktwaarbijdeenigeCO2-uitstootnogvanhetertszelfafkomstigis.Voorreductievanijzerertsopdezemanieriscirca570Nm3waterstofnodigpertonruwijzer.31DehuidigeproductievanruwijzerinNederlandbedraagtongeveer7miljoentonperjaar(Mton/j).Wordtaangenomendat50%vandezeproductiekanwordengereduceerddoorrecyclingenderest(3,5Mton/j)wordtgeproduceerdviahetDRI-procesopwaterstof,danleidtdittoteenjaarlijksevraagvan 2 miljard m3waterstof,omgerekendongeveer20PJ.

Vervoer:MobiliteitenTransport

Hetfinaleenergieverbruikindevormvanbenzineendieselbedraagtophetogenblikongeveer165PJbenzineen250PJdiesel.Benzineisvooraleenbrandstofvoorauto’sinprivégebruik.Dieselisvooralvoordesegmentenvracht,lichtcommercieel(bestelbusjes)enzakelijkeveelrijders.Daarwaarelektrischrijdeneengoedalternatiefisvoordemeeste“benzineauto’s”,sluitwaterstofmomenteelbeteraanbijdekarakteristiekenvandedieselsegmenten.Verwachtwordthetenergieverbruikvan(toekomstige)brandstofcel-elektrischevoertuigenopwaterstof50%lagerligtdanhetgemiddeldevandehuidigedieselvoertuigen.Ditbetekenteenhalveringvan250PJenduseenschattingvoordewaterstofvraagvan125PJ.

KrachtenLicht

Mettoenemendeimplementatievanwindopland(WoL),windopzee(WoZ)enzon-PVneemtdebehoefteaanaardgasvoordeproductievanelektriciteitaf.HetuitfaserenvankolenenhetsluitenvanBorsseleheeftechtereentegengesteldeffect.Sowiesoblijftregelbaarvermogennodigomhetvariërendeenonzekereaanboduitwindenzoninevenwichttebrengenmetdevraagnaarelektriciteit.Ophetogenblikwordtruim150PJaardgasenongeveer200PJaankoleningezetvoordeproductievanelektriciteit.Recenteanalysesgevenaandatnauitfaserenvannucleairenkolen,eneentoenamevanWoL,WoZenzon-PVtotrespectievelijk7,16en19GWdebehoefteaaninzetvanaardgasongeveer230PJbedraagt32. Andere analyses laten een halveringvandeinzetvanaardgasvoorelektriciteitzienbijgrootschaligeuitbreidingvanWoZ,maarineensysteemwaarinooknucleairenkolennogeenrolkunnenspelen.33CombinatievandezeresultatenleidttotdeinschattingdatzelfsbijzeergrootschaligeuitbreidingvanWoZernogeenbehoefteblijftaaninzetvanordegrootte115PJaangasvormigebrandstofvoorgascentrales.Ditlevertduseenmogelijkewaterstofvraagopvan115PJ.

31 J.PBirat,Steel&Hydrogen,IEAHydrogenRoadmapmeeting,9-10July2013,Paris32 M. Weeda, K. Smekens, Verkenning Energievoorziening 2035, ECN-E--17-026, juli 2017.33 M. Weeda, M. van Hout, Verkenning Energie-functionaliteit Energie-Eilanden Noordzee, ECN---17-064, november 2017.

| 95 |


Lagetemperatuurwarmte(voordegebouwdeomgeving)

NEV2016schetsteenaardgasverbruikvoorhuishoudensendedienstensectorin2035vanrespectievelijk240PJen80PJ.Eensimplistischeextrapolatievantrendsrichting2050zouuitkomenoprespectievelijk190PJen50PJ.Doorversterkteinzetopisolatievanwoningen,zon-thermischetc.moetverderereductiemogelijkzijn.Ofhetgeheelzondergasvormigebrandstofkanisonderwerpvandiscussieenstudie.Voordegedachtevormingwordthier simpelweg verondersteld dat nogmaals een halvering van de gasvraag kan worden gerealiseerd.Aardgasvoorverwarmingvankassenmoetrichting2050uitgefaseerdkunnenzijn.Dehalveringleverteenresterendegasvraagvan120PJ,dienaarbenedenafgerondtoteenmogelijkewaterstofvraagkanleidenvan100PJ.Ditisongeveergelijkaan2miljoenwoningenmeteengemiddeldaardgasverbruikvan1500m3perjaar.NaastdirecteinzetvanwaterstofinCV-ketelsinwoningenisookinzetinhybridewarmtepompenmogelijkeninzetalsbrandstofincentralesvoor(lokale)warmtenetten.

| 96 |


Bijlage 3 | Toelichting op kosten van waterstofproductie via elektrolyse en vergelijking met SMR Dezebijlagebevateennaderetoelichtingopdeproductiekostenvanwaterstofviaelektrolyseen SMR.

Figuur6toontdeindicatievekostenvanwaterstofopbasisvandeinvesteringskostenvaneenelektrolyse-eenheid(geleverdengeïnstalleerd),devastekostenvooronderhoudenbedrijfsvoering,endeelektriciteitskosten.34Defiguurlaatziendatdebijdragevandeinvesteringskosten(CAPEX)aandeproductiekostenvoorwaterstofsterkafhankelijkzijnvanhetaantalbedrijfsurenvandeinstallatie.Bijdehuidigehogeinvesteringskosten,zoalsgeïllustreerddoordefiguurlinksboven,bedraagtdebijdrage1€/kgofmeertotongeveer5000bedrijfsuren.Naarmatedeinvesteringskostenafnemenverschuiftdezegrensnaareenlageraantalbedrijfsurenenwordenelektriciteitskostensteedseerderdominantindeproductiekostenvanwaterstof.Bijinvesteringskostenvan300€/kWduiktdeCAPEX-bijdrageonder1€/kgbijmeerdan1000bedrijfsuren.Debijdrageneemtsnelafenhetkostenprofielisvrijwelvlakvanaf2000à3000uur.

34 Investeringskosten zijn exclusief kosten voor civiel werk en overige kosten voor specifiek engineering, aanvraag van vergunningen etc. Er is geen rekening gehouden met aanloop- en opstartkosten, en kosten voor reserveonderdelen. Vaste kosten voor onderhoud en bedrijfsvoering bedragen 2% per jaar van de initiële investeringskosten voor de installatie. Er is geen rekening gehouden met stackvervanging. Doorrekening is gedaan voor een technische levensduur van 20 jaar. Financiering met 70% vreemd vermogen en 30% eigen vermogen. WACC is 8%, met afbetaling van de investering in 10 jaar.

| 97|


Figuur 6 | Productiekosten van waterstof via elektrolyse als functie van bedrijfstijd voor een brede set aan condities wat betreft investeringskosten, efficiency en elektriciteitsprijs. Linksboven: 1220 €/kW, 55 kWhe/kg H2, 70 €/MWh; Rechtsboven: 460 €/kW, 47 kWhe/kg H2, 45 €/MWh; Linksonder:300 €/kW, 47 kWhe/kg H2, 30 €/MWh; Rechtsonder: bandbreedtes gevormd door de hoogste en middelste variant (Bandbreedte “hoog”) en de middelste en laagste variant (Bandbreedte “laag”).

Defiguurrechtsonderiseensamenvattingvandedrieandereengeefteenindicatievandebandbreedtevoordeproductiekostenvanwaterstofvoorhuidigeentoekomstigesituaties.Deproductiekostenliggenalleenonderdebandbreedtealsdekostenvoorelektriciteitgemiddeldruimonder30€/MWhuitkomen.Detoekomstigeelektriciteitsprijsiseengroteonbekende.Sommigenverwachtendatdeprijzensterkzullendalenalsgevolgvaneenovervloedaangoedkopeduurzameelektriciteit.Anderenvragenzichafwathetverdienmodelisbijdergelijkelageprijzenenverwachtenmeerevenwichtindemarktmetprijzendienietveelafzullenwijkenvanhethuidigeniveau.35

35 Doorrekeningen voor de Nationale Energieverkenning 2017 geven aan dat elektriciteitsprijzen op het ogenblik historisch laag zijn vanwege overaanbod van capaciteit. Dit houdt nog even aan maar door het uit de markt nemen van capaciteit zullen groothandelprijzen naar verwachting weer toenemen van 32 €/MWh in 2020 tot 48 €/MWh in 2035. Hierbij is de aangekondigde sluiting van alle kolencentrales voor 2030 uit het regeerakkoord ‘Vertrouwen in de toekomst’ nog niet meegenomen.

Cos

t of H

ydro

gen

(€/k

g)

0

2

4

6

8

10

10000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

CAPEX O&M Electricity

Cos

t of H

ydro

gen

(€/k

g)

0

2

4

6

8

10

10000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000


0

2

4

6

8

10

10000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000


0

2

4

6

8

10

10000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Bandbreedte “hoog”Bandbreedte “laag”

| 98 |


Figuur 7 | Productiekosten voor waterstof via elektrolyse als functie van de elektriciteitsprijs.

Figuur7geeftvoorelektrolyse-eenhedenmetverschillendeinvesteringskostenenrendementen,envoorverschillendebedrijfstijden,deproductiekostenvanwaterstofalsfunctievandeprijsvanelektriciteit.Debovenstelijnishetmeestrepresentatiefvoordehuidigestatusvaninvesteringskosten.Bijtransactieprijzenvoorelektriciteitvan40-60€/MWhzullendeproductiekostenvanwaterstofdaarmeenaarverwachtingliggenindeordevan4à5€/kg.Bijlagereelektriciteitsprijzenzullendeproductiekostenookverderdalen.

Figuur8toontdeproductiekostenvanwaterstofbijproductiemetaardgasviaSMR.DekostenzijnweergegevenalsfunctievandeCO2-prijsvoordrieverschillendeaardgasprijzen.Deonderstelijnindefiguurishetmeestrepresentatief.Ophetogenblikliggengroothandelsprijzenvooraardgaszelfsruimonderde6€/GJdieisgehanteerdvoordeonderstelijn.

HetlinkerdeelvandefiguurtoontalleenresultatenzonderCCS.ZodradeCO2-prijswaardenbereiktdiehogerzijndandekostenvoorafvangenopslagvanCO2 is te verwachten dat deze optiezalwordentoegepast.Meerdereprocesvariantenzijnmogelijkmetelkeenandereffectopinvesteringskosten,operationelekosten,hetpercentagevermedenCO2-emissiesenhetrendementvandeproductievanwaterstof.GrofwegnemeninvesteringskostenenoperationelekostentoeendaalthetrendementnaarmateeenhogerpercentagevermedenCO2-emissieswordtnagestreefd.Ineenstandaardvariantmetlaagstekostenbedraagthetpercentagevermedenemissiescirca54%.IneenmaximalevariantisvoorSMRcirca90%mogelijk.OmdatnaafvangminderCO2-emissieresteert,nemendeproductiekostenvanwaterstofmindersneltoemetstijgendeCO2-prijs.

Cos

t of H

ydro

gen

(€/k

g)

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

Electricity price (€/MWh)

460 Eur/kW; 8000 FLH 910 Eur/kW; 6000 FLH 1220 Eur/kW; 4000 FLH

0 10080604020

55 kWhe/kg H2

52 kWhe/kg H2

47 kWhe/kg H2


| 99 |


Figuur 8 | Productiekosten van waterstof met aardgas via SMR met en zonder CCS voor verschillende aardgasprijzen, als functie van de CO2-prijs. Boven: SMR zonder CCS; Onder: SMR met CCS vanaf het moment dat de CO2-prijs hoger wordt dan de kosten voor afvang en opslag van CO2.

Cos

t of H

ydro

gen

(€/k

g)

CO2 price (€/ton CO2)

SMR; aardgas 6 Eur/GJ SMR; aardgas 10 Eur/GJ SMR; aardgas 14 Eur/GJ

SMR efficiency:

76% (LHV)

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0 10080604020

Cos

t of H

ydro

gen

(€/k

g)

SMR; aardgas 6 Eur/GJ SMR; aardgas 10 Eur/GJ SMR; aardgas 14 Eur/GJCCS; 54% CO2 avoided CCS; 54% CO2 avoided CCS; 90% CO2 avoided

CO2 price (€/ton CO2)

Bandbreedte CCS-kosten bij aardgas 6 €/GJ en transport en opslag 10 €/ton

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0 10080604020

SMR efficiency:

76% (LHV)

74% (LHV)69% (LHV)

| 100 |


Infiguur9,tenslotte,zijnfiguur7enfiguur8gecombineerdvooreenonderlingevergelijkingvanproductiekostenvanelektrolyseenSMR.DevergelijkinglaatziendathetophetogenblikzelfsbijhelelageelektriciteitsprijzenlastigisomtegenlagerekostenteproducerendanmetSMR.ErligtduidelijknogeenbehoorlijkeontwikkelopgaveomtekomentotsystemenmetlageinvesteringskosteneneenhoogrendementwaarmeeelektrolysekanconcurrerenmetSMRvoorgrootschaligeindustriëletoepassingen.Maartegelijkertijdmoeterookdebeschikkingzijnoverelektriciteittegengemiddeldhelelagekosten.EenhogeCO2-prijshelptiets,maarconcurrentiewordtpasechteenvoudigeralsookdeaardgasprijsnaareenstructureelhogerniveaugaat.

Figuur 9 | Vergelijking van de productiekosten van waterstof via elektrolyse en SMR, zowel met als zonder CCS, voor een grote bandbreedte aan huidige en toekomstige condities.

Cos

t of H

ydro

gen

(€/k

g)

Electricity price (€/MWh) or CO2 price (€/ton CO2)

55 kWhe/kg H2

52 kWhe/kg H2

47 kWhe/kg H2


SMR; aardgas 6 Eur/GJ SMR; aardgas 10 Eur/GJ SMR; aardgas 14 Eur/GJCCS; 54% CO2 avoided CCS; 54% CO2 avoided CCS; 90% CO2 avoided460 Eur/kW; 8000 FLH 910 Eur/kW; 6000 FLH 1220 Eur/kW; 4000 FLH

SMR efficiency:

76% (LHV)

74% (LHV)69% (LHV)

Bandbreedte CCS-kosten bij aardgas 6 €/GJ en transport en opslag 10 €/ton

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0 10080604020

| 101 |


Bijlage 4 | Emissiefactor van waterstofBijdeproductievanwaterstofmetaardgasviaSMRwordtongeveer9kilogram(kg)CO2 gevormdperkgwaterstof.ZonderafvangenopslagvandeCO2(CCS)resulteertditdusineenemissievan9kgCO2/kg H2.Afvang,ofterugwinningvanCO2uithetruweproductgas,iseenstandaardindustrieelproces.Ditwordtbijvoorbeeldtoegepastbijdeproductievanwaterstofvoorammoniak.DeCO2wordtopgroteschaalgebruiktineenreactiemetammoniakvoordeproductievanureum.BijtijdelijkevastleggingvandeCO2inproducten,ofbrandstoffen(CarbonCaptureandUtilisation,CCU)neemtalleendedirecteemissieaf,maardeCO2 komt uiteindelijkergensvrij.BijCCSwordtmethetstandaardprocesdeemissieteruggebrachttotongeveer4,1kgCO2/kg H2.Erzijnechterprocesvariantenmogelijkwaarbijdeemissiekanwordenteruggebrachttot1,0kgCO2/kg H2.Hetenergieverbruikendekostennemenechterwel toe.

Bijgebruikvanduurzameelektriciteitvoorelektrolyse,dieisgeproduceerdmetbehulpvanwind-enzonne-energie,isdeemissiefactorvanwaterstofinprincipe(nagenoeg)nul(0kgCO2/kg H2).Hierligtechtereen‘systeemissue’:hetisvoorhetsysteemalleennulalsdeelektriciteitnietopanderewijzekanwordengebruikt.Productievanwaterstofviaelektrolysecreëerteenextravraagnaarelektriciteittenopzichtevandehuidigeconventionelevraagvanapparaten,verlichtingetc.Gebruikvanduurzameelektriciteitvoorinvullingvanextravraagbetekentdatdieelektriciteitnietmeerkanwordengebruiktvoorverduurzamingvandeconventionelevraag.Voor dekking daarvan moeten dan centrales op kolen of aardgas draaien. Als gevolg van ditsysteemeffectmoetophetniveauvandeenergievoorzieningvoordeberekeningvandeemissiefactorvanelektrolyse-waterstofdeemissiefactorwordengebruiktvaneengemiddeldekWhelektriciteitdieinNederlandwordtgeproduceerd,tenzijhetwindparkofdezonneweideexclusiefwordtgebruiktvoorwaterstofproductieenergeenuitwisselingmethetopenbarenetplaatsvindt.Ditgeldtookinsituatieswaardeinfrastructuurbeperkendisendekoppelingaanwaterstofproductieeenoplossingbiedt.

Bijelektrolyseisophetogenblikvoordebestpresterendeunitsongeveer50kWhelektriciteitnodigvoordeproductievaneenkilowaterstof.Ditbetekentdatdeemissiefactorvoordegebruikteelektriciteitlagermoetzijndan180gCO2/kWh(9kgCO2/50kWh)ombetertepresterendanSMRzonderCCS.InvergelijkingmetSMRmetCCS,meteenstandaardafvangproces,moetdeemissiefactorlagerzijndan82gCO2/kWhomopsysteemniveaueenbetereCO2-prestatietehebbendanelektrolyse.

In2015bedroegdeemissiefactorvanelektriciteitinNederlandnog527gCO2/kWh.DitbetekentdatgrootschaligevervangingvandehuidigewaterstofproductiemetaardgasdoorproductieuitwaterviaelektrolyseniettoteenreductievanCO2-emissieszouleiden,maarjuisttoteentoename.Ditwordtnadergeïllustreerdinfiguur10dieeenvergelijkingtoonttussendeemissiefactorvoorwaterstofgeproduceerdmetaardgasviaSMR,enwaterstofgeproduceerduitwaterviaelektrolyse.

| 102 |


Voorfiguur10isaangenomendathetelektriciteitsverbruikvoorelektrolysegeleidelijkafneemtvan52kWh/kgin2000tot47kWh/kgin2030endaarnaconstantblijft.Voordeemissiefactorvanelektriciteitzijnhistorischewaardengebruiktt/m2015enzijnvoor2017t/m2035waardengebruiktzoalsingeschatvoordeNationaleEnergieverkenning2017(NEV2017)opbasisvanvastgesteldenvoorgenomenbeleid.Deresultatenlatenziendatalsernietmeerwind-enzonne-energiewordtgeïmplementeerddanvoorzienindeNEV2017,hettot2029duurtvoordatwaterstofviaelektrolysetotminderCO2 leidt dan waterstof via SMR van aardgas.

Figuur 10 | Vergelijking van de CO2-emissiefactor van waterstof geproduceerd via elektrolyse en waterstof geproduceerd via SMR van aardgas.

VoorCCSvariërendekostenvanvermedenCO2-emissievanongeveer50€/ton(standaardvariant)tot70€/ton(maximalevariant).IndeNEV2017-projectieslooptdeCO2-prijsopvanongeveer5€/tonin2017tot25€/tonin2035.DitzouonvoldoendefinanciëleprikkelzijnvoordemarktomtotCCSovertegaan.VoorhetgevaleraanvullendbeleidkomtdatCCSwelstimuleert,isookhetCO2-effectvanCCSindefiguuropgenomen.Hoewelwaterstofgeproduceerduitaardgasnietduurzaamis,leverthet,zekerincombinatiemetCCS,voorlopigeenlagereCO2-emissiefactordanwaterstofviaelektrolyse.

CO

2 em

issi

on fa

ctor

hyd

roge

n (k

g C

O2/k

g H

2)

0

5

10

15

20

25

30

35

H2-SMR H2-SMR- standaard CCS H2-SMR- maximale CCSH2-WE_elektr.net (historie) H2-WE_elektr.net (projectie)

2000 2010 2020 2030 2040

| 103|


Colofon

DitiseenuitgavevanTKINieuwGas

MetmedewerkingvanTKIEnergie&Industrie

Vormgevingenopmaak:OptimaFormabv,Voorburg

Maart 2018

| 104 |


Contouren van een - Topsector Energie...4 Niet wachten, maar vandaag beginnen met waterstof; dan...

Documents

Transcript of Contouren van een - Topsector Energie...4 Niet wachten, maar vandaag beginnen met waterstof; dan...