Waterstof is, net als elektriciteit,een energiedrager maar geen energiebron. Via elektrolyse kan uit water en groene elektriciteit groene waterstof worden gemaakt. Waterstof kan kosteneffectief en grootschalig worden getransporteerd en opgeslagen, waarmee goedkope zonne- en windenergie op de juiste plaats en tijd aan consumenten overal ter wereld kan worden geleverd. Geimporteerde duurzame energie, ’groene waterstof’, gaat daarbij concurreren met lokale duurzame energie.
Kan zonne- en windenergie alle fossiele energie vervangen?
De vraag is of al de fossiele energie die wereldwijd wordt gebruikt, vervangen kan worden door groene energie opgewekt met zonnepanelen en windturbines. Daarop is het antwoord simpel, dat is geen enkel probleem. Het potentieel van elektriciteit uit zon en wind is namelijk heel erg groot.
Als al het wereldwijde energiegebruik (155.000 miljard kWh/j) met zonnepanelen geproduceerd wordt, dan is daar een oppervlak met zonnepanelen voor nodig dat zo’n 8% van de Sahara beslaat. De Sahara is 9,2 miljoen vierkante kilometer groot. Het oppervlak van de Europese Unie is echter minder dan de helft daarvan.
Ook het windenergiepotentieel is erg groot. Als het hele wereldenergiegebruik met windturbines wordt geproduceerd, dan heb je daar 1,5% van de Grote Oceaan voor nodig.
Er is dus meer dan voldoende ruimte om met zon en wind alle benodigde energie voor de hele wereld te produceren.
Waarom is dan waterstof nodig?
Met zonnepanelen en windturbines wordt elektriciteit geproduceerd. Maar waarom is het dan nodig om elektriciteit om te zetten in waterstof, waarbij energieverlies optreedt en extra kosten moeten worden gemaakt?
Met zonnepanelen kan zeer goedkoop elektriciteit worden gemaakt, op die plekken waar de zonne-instraling het hoogst is. De laagste prijzen voor elektriciteit uit zonnepanelen die recent in grote tenders zijn geboden, liggen tussen de 1,1 en 1,3 eurocent/kWh. Ook met windturbines kan op plekken waar het hard waait op land en uiteindelijk ook op zee voor minder dan 2 eurocent/kWh elektriciteit worden geproduceerd.
Het is dus mogelijk zeer goedkoop elektriciteit te produceren, maar wel in gebieden die ver weg liggen van het gebruik van energie. De vraag wordt nu, hoe deze goedkope groene energie op de juiste plaats en tijd kan worden afgeleverd bij de energiegebruiker. Daarvoor is transport en opslag van energie nodig. Nu is transport van elektriciteit uiteraard mogelijk via elektriciteitskabels, maar dat is globaal een factor 10 duurder dan wanneer eenzelfde hoeveelheid energie in de vorm van waterstof wordt vervoerd per pijpleiding. Ook is opslag van elektriciteit in batterijen of door water op te pompen meer dan een factor 100 duurder dan het opslaan van waterstof in zoutkoepels.
Geïmporteerde versus lokale duurzame energie
Nu wordt het rekenen, is het goedkoper om met zon of wind goedkoop elektriciteit op te wekken ver weg van de vraag en die via elektriciteitskabels en elektriciteitsopslag bij de gebruiker te brengen? Of is een omzetting naar waterstof en transport per pijpleiding en waterstofopslag in zoutkoepels en eventueel weer omzetting van waterstof naar elektriciteit goedkoper, ondanks de energieverliezen en extra conversiekosten? Of is opwekking van elektriciteit dichter bij de gebruiker, die wel duurder is omdat de instraling of windsnelheid minder is, maar waar lagere transportkosten tegenover staan, een goedkopere oplossing?
Wat blijkt is dat via waterstof geïmporteerde zon- en windelektriciteit, opgewekt in gebieden met zeer goede zonne-instraling en/of windsnelheden kan gaan concurreren met lokaal opgewekte zon- en windelektriciteit.
Een voorbeeld van een gesimplificeerde vergelijking tussen zonne-energie van je dak en zonne-energie uit de woestijn, is in onderstaand schema gegeven. Ondanks al de extra kosten en conversieverliezen kost elektriciteit uit de woestijn ongeveer hetzelfde als elektriciteit van je dak. Bovendien is woestijnstroom op elk moment beschikbaar, dag en nacht, zomer en winter.
In de woestijn moet wel een faktor 2,5 meer elektriciteit worden geproduceerd dan op je dak, maar het aantal zonnepanelen geplaatst op het dak of in de woestijn is ongeveer hetzelfde. Immers het zonnepaneel in de woestijn brengt 2-3 keer zoveel op als op je dak.
Dit voorbeeld laat zien dat het in een duurzaam energiesysteem gaat om systeemkosten en niet om systeemefficiëntie. Uiteindelijk ontstaat er een wereldwijde duurzame energiemarkt, waarbij lokaal opgewekte groene energie concurreert met geïmporteerde groene energie in de vorm van waterstof.
Figuur uit: Ad van Wijk, Els van der Roest, Jos Boere, ‘Solar Power to the People’ Allied Waters, November 2017, ISBN 978-1-61499-832-7 (online)
Verder lezen over waterstof, zie website Ad van Wijk www.profadvanwijk.com
