Gas geven met waterstof in je tank
Vattenfalls maandelijkse nieuwsbrief THE EDIT geeft je inzicht in de reis naar fossielvrij leven en gaat in op de klimaatuitdagingen van onze tijd. Dit artikel verscheen in THE EDIT, issue #4.
Naast elektrisch rijden wordt duurzaam waterstofgas gezien als het belangrijkste instrument voor het CO2-vrij maken van wegverkeer en ander vervoer. Vattenfall werkt al aan verschillende brandstofprojecten waarbij duurzaam waterstofgas een belangrijke rol speelt. Van de vele mogelijkheden beschrijven we hier de belangrijkste.
Vervoer wereldwijd verbruikt bijna 10 miljard liter olie per dag. Het hele jaar door. Dit zorgt voor meer dan 7 miljard ton CO2 in één jaar.
In het belang van het klimaat moeten we benzine en andere oliehoudende brandstoffen vervangen door iets beters, en wel snel. Batterijvermogen werkt goed voor personenauto's en wegvervoer over korte afstanden, maar in veel andere gevallen zijn brandstoffen op basis van waterstofgas geschikter. Gelukkig bestaan de oplossingen al.
"Waterstofgas is een goed alternatief als directe elektrificatie moeilijk is, bijvoorbeeld wanneer er te grote en zware batterijen nodig zijn. Het kan direct als brandstof worden gebruikt of bij de productie van andere fossielvrije brandstoffen", aldus Mikael Nordlander, Director Industry Decarbonisation bij Vattenfall. Sinds enkele jaren houdt hij zich bezig met de ontwikkeling van het gebruik van waterstofgas, met name om de klimaattransitie in de industrie aan te sturen. Een project dat veel aandacht heeft gekregen is HYBRIT in Noord-Zweden, voor de productie van fossielvrij staal.
Offshore wind wordt duurzame vliegtuigbrandstof
Wat hem tegenwoordig het meeste tijd kost, is de productie van brandstof. Aan de westkust van Zweden zijn twee brandstofbedrijven, St1 en Preem, van plan te beginnen met de productie van duurzame zogeheten elektrobrandstoffen op basis van waterstofgas uit offshore windenergie en niet-fossiele CO2 die wordt opgevangen uit de emissies van onder meer de bosbouw.
De totale jaarlijkse productie bedraagt meer dan een miljoen kubieke meter, voornamelijk voor de luchtvaartindustrie, waar de eisen voor het bijmengen van duurzame brandstof van jaar tot jaar strenger worden. HySkies is een ander project voor duurzame vliegtuigbrandstof dat Vattenfall samen met onder meer Shell en SAS uitvoert.
Duidelijkste trend
Maar waterstofgas kan voertuigen op vele manieren aandrijven. Het kan bijvoorbeeld rechtstreeks worden gebruikt als brandstof in een motor of om elektriciteit te produceren in een brandstofcel. De vraag is welke technologieën in de toekomst dominant zullen zijn in de verschillende vervoerssectoren.
"Alle varianten hebben zo hun nut. De duidelijkste trend is waarschijnlijk de duurzame elektrobrandstof voor de luchtvaart. De eisen voor bijmenging zullen de komende jaren geleidelijk toenemen en het is momenteel moeilijk om een goed alternatief voor koolwaterstoffen te zien voor lange vluchten, hoewel ik weet dat er projecten zijn waarbij waterstof als brandstof wordt bekeken. Voor lang en zwaar zeevervoer ligt het meer open. Momenteel wordt geopperd dat methanol, dat ook kan worden geproduceerd als elektrobrandstof, de sterkste concurrent is of eventueel ammoniak. Brandstofcellen en zuivere waterstof kunnen waarschijnlijk in grotere mate concurreren in het zware wegvervoer, vooral als de industrie begint over te schakelen op het gebruik van waterstof in haar processen, aangezien waterstof dan op veel plaatsen ook voor de vervoerssector beschikbaar zal zijn."
Voor- en nadelen van waterstof als brandstof
Waterstofgas kan een bouwsteen zijn in verschillende soorten brandstoffen, waarvan de belangrijkste hieronder worden opgesomd. Wat vanuit klimaatoogpunt belangrijk is, is dat de waterstof wordt geproduceerd met behulp van fossielvrije elektriciteit uit bijvoorbeeld offshore windenergie. Een elektrolyser splitst water vervolgens in waterstof en zuurstof.
Brandstofcellen: Een brandstofcel is een soort chemische generator die in elektrische auto's wordt gebruikt in plaats van een accu. In principe werkt het als een elektrolyser, maar dan omgekeerd: het apparaat helpt waterstof te reageren met zuurstof uit de lucht, wat resulteert in elektriciteit voor de motor en ‘uitlaatgassen’ in de vorm van zuivere waterdamp. Toyota domineert nog steeds de markt voor personenauto's, maar BMW en anderen ontwikkelen hun eigen modellen. Volvo wil in 2025 beginnen met het testen van zware vrachtwagens met een actieradius van 1000 km. China wil tegen 2030 een miljoen zware brandstofcelvoertuigen op de weg hebben.
Pluspunt: Groot actieradius, volle tank in enkele minuten, weegt minder dan batterijen.
Minpunt: Laag rendement in vergelijking met rechtstreeks gebruik van elektriciteit. Hoge fabricagekosten van de brandstofcel. Waterstoftanks kunnen veel ruimte innemen.
Elektrische brandstof: Verzamelnaam voor verschillende brandstoffen zoals duurzame kerosine of methanol. Wordt geproduceerd door waterstof te laten reageren met CO2 dat wordt opgevangen uit procesemissies, zoals uit de schoorsteen van een afvalverbrandingsinstallatie. Vattenfall werkt samen met onder meer Shell, Preem en St1 in projecten voor de productie van elektrobrandstof.
Pluspunt: Kan fossiele kerosine vervangen of ermee gemengd worden, wat de fossiele CO2-voetafdruk van de luchtvaart vermindert. Is vaak een haalbare oplossing wanneer andere elektrificatieoplossingen niet toepasbaar zijn.
Minpunt: Minder efficiënt dan directe elektrische aandrijving of direct gebruik van waterstofgas.
Biobrandstoffen: Brandstoffen zoals biodiesel en gehydrogeneerde plantaardige olie (HVO) voor zware vrachtwagens en andere machines kunnen op verschillende manieren worden geproduceerd, onder meer met bijproducten van de bosbouwindustrie. Het productieproces gebruikt waterstofgas om de grondstof uit het bos om te zetten in duurzame diesel.
Pluspunt: Bestaande dieselmotoren kunnen worden gebruikt.
Minpunt: De beschikbaarheid van duurzame bosgrondstoffen en andere biomassa is beperkt.
Waterstofgas: Waterstofgas wordt al sinds de 19de eeuw gebruikt om voertuigen aan te drijven. De motoren zijn van hetzelfde type als in benzineauto's. In 2005 heeft BMW tests uitgevoerd met zijn model Hydrogen 7. In 2022 lanceerde Kawasaki een motorfiets op waterstofgas, de Ninja H2. Toyota kondigde in 2021 plannen aan voor een auto op waterstofgas. Waterstofgas kan ook worden gebruikt in gasgestookte elektriciteitscentrales, ter vervanging van fossiel gas. Verschillende fabrikanten, zoals GE en Siemens, hebben al turbines die op waterstof werken.
Pluspunt: Verbranding produceert helemaal geen CO2 maar water.
Minpunt: De lage dichtheid van het gas betekent dat de gastank veel ruimte inneemt in een voertuig. Bij hoge verbrandingstemperaturen kunnen stikstofoxiden worden gevormd.
Ammoniak: Tegenwoordig wordt ammoniak vooral gebruikt voor de productie van meststoffen, maar het heeft ook potentieel als duurzame brandstof omdat het vrij is van CO2 maar veel waterstof bevat. Voorwaarde is dat bij de productie fossielvrije elektriciteit wordt gebruikt. Geen enkele grote autofabrikant heeft momenteel plannen voor ammoniakmotoren, maar de brandstof kan in de scheepvaart gebruikt worden.
Pluspunt: ammoniak heeft een relatief hoge energiedichtheid.
Minpunt: ammoniak is nodig voor de bemesting in de landbouw.
Schrijf je in voor onze nieuwsbrief THE EDIT
THE EDIT is de nieuwe maandelijkse nieuwsbrief van Vattenfall. Elk nummer belicht de wereld van duurzame energie en fossielvrij leven.
Bekijk ook
Zijn vleermuizen en windturbines een levensvatbare combinatie op zee?
Inzicht in het grote geheel over de bewegingen van vleermuizen boven zee is belangrijke achtergrondkennis. Hierdoor kunnen exploitanten van windparken het risico op botsingen tussen windmole...
De toekomst van vliegverkeer: hoe wordt de luchtvaart fossielvrij?
De menselijke drang om de verre uithoeken van de wereld te verkennen is zo oud als de tijd zelf, maar onze reislust gaat ten koste van het milieu. Van elektrische vliegtuigen tot biobrandsto...
Drones maken het werk veiliger en efficiënter
De ontwikkeling van drones heeft grote vooruitgang geboekt. In Zweden wordt een complete waterkrachtcentrale in kaart gebracht om een perfecte digitale kopie te maken.