Waarom zou je waterstof gebruiken voor energieopwekking?

Deze vraag heeft mij nogal verbaasd en toen ik hem onlangs aan mijnLinkedIn-netwerkstelde, schoot het bericht in een paar dagen tijd snel omhoog naar meer dan 15.000 views, terwijl het debat in de commentaren woedde. Helaas, met dergelijke feeds op LinkedIn het ware inzicht kan verloren gaan in de mist van de opmerkingen en dus dacht ik dat ik zou een samenvatting in een blog te delen.

De discussie werd op gang gebracht door de aankondiging van SSE en Equinor dat zij van plan zijn om eenwaterstofenergiecentralein het VK.

Om te helpen navigeren door dit onderwerp heb ik een gids voor waterstofkleurenhier. Auteurs over dit onderwerp gaan er vaak van uit dat de gemiddelde lezer het verschil kent tussen turkoois, roze, blauw en groen waterstof - meestal weet ik het niet meer, dus ik zie niet in waarom u dat zou moeten weten!

Mijn vraag was vooral gericht op de vraag waarom jeblauwwaterstof (waterstof gemaakt van methaangas, waarbij de kooldioxide wordt opgevangen en ondergronds opgeslagen) ofgroenwaterstof (gemaakt van hernieuwbare elektriciteit) om die vervolgens te verbranden in een elektriciteitscentrale - terwijl je ook gewoon methaan kunt verbranden in een traditionele elektriciteitscentrale en de kooldioxide achteraf kunt opvangen. Het lijkt niet erg zinvol om elektriciteit te gebruiken om waterstof te maken en die vervolgens weer om te zetten in elektriciteit, maar er lijken een aantal goede redenen voor te zijn, die ik hieronder heb uiteengezet.

• Pre- vs. post-verbranding afvang

Hoewel koolstofafvang na verbranding mogelijk is, is dat niet 100% perfect. Er zijn enkele nuttige beschrijvingen van de verschillende technologieën van hetMinisterie van Energie VS. Om CCS te laten werken moet het rookgas van de centrale worden gereinigd en vervolgens gecomprimeerd (aangezien het bij atmosferische druk vrijkomt). Het proces vereist ook vrij stabiele omstandigheden - de centrale moet dus in een stabiele toestand draaien en niet snel stijgen of dalen. Afvang vóór verbranding zal waarschijnlijk over het geheel genomen schoner zijn - aangezien het proces eenvoudiger is en er geen andere verontreinigende stoffen zoals NOx uit het verbrandingsproces worden toegevoegd. Het is echter een zeer energie-intensieve manier van werken en dus moet het economisch allemaal wel meevallen om het concurrerend te maken ten opzichte van andere technologieën.

• Uitrusting

Studieshebbengekeken naar het gebruik van bestaande gasturbinetechnologie voor waterstofproductie, wat mogelijk lijkt zonder significante technologische ontwikkelingen, maar voor het afvangen van kooldioxide uit verbranding is veel extra procesapparatuur nodig. Dit alles vergt ruimte en kost geld. Er zijn ook risico's aan verbonden - een installatie kan worden omgebouwd van een installatie die grotendeels autonoom kan werken tot een meer chemische installatie met de bijbehorende risico's. Voor het afvangen van de kooldioxide in de centrale zou ook een leiding terug naar de opslagplaats nodig zijn, terwijl voor de verbranding van waterstof slechts één leiding nodig zou zijn om de waterstof naar de plaats van opslag te brengen.

• Waterstof uit verre oorden

In de toekomst kan waterstof worden gegenereerd bij de bron van het methaangas. In plaats van vloeibaar gas zoals LNG te vervoeren, wordt dan de schone waterstof vervoerd. Waar een kant-en-klare voorraad van waterstof beschikbaar is, kan elektriciteitsopwekking uit die waterstof heel goed zinvol zijn, vooral als het bestaande gasnet voor waterstof wordt hergebruikt.

• Flexibiliteit

Waterstofproductie via brandstofcellen of turbines zal waarschijnlijk veel flexibeler zijn dan een installatie met koolstofafvang. Waar een uitgebreid waterstofnetwerk bestaat, kunnen lokale waterstof-"piek"-centrales worden gebruikt om het net te ondersteunen wanneer de vraag verandert. Door de korte bedrijfstijd zou waterstof een groene oplossing bieden.

Het gaat allemaal om de vergelijkende economische aspecten.

Deze beslissingen gaan grotendeels over brandstof-, investerings- en operationele kosten. Al deze factoren blijven in de toekomst grotendeels onbekend en maken het moeilijk te voorspellen waar de markt heen zal gaan. Toch is het interessant te zien welke kant de bedrijven opgaan. In het geval vanSSE en Equinorhouden zij een vinger in de pap door te trachten beide op één site te bouwen. Hoewel hun tijdschema voor de waterstofcentrale iets verder weg ligt, namelijk 2030, dan dat van de STEG-centrale (gascentrale) met CCS (afvang van kooldioxide), waarvoor zij 2025 als streefdatum hebben.

• Kosten van elektriciteit - Veel van de discussie over waterstof gaat over het feit dat er een 'overschot' van groene stroom op bepaalde tijdstippen van de dag waardoor waterstof bijna gratis wordt. Het opwekken van waterstof biedt de mogelijkheid om waterstof op te wekken wanneer het waait en zonnig is om die vervolgens te gebruiken voor het opwekken van elektriciteit 's nachts of wanneer het niet zo winderig is. De economische aspecten hiervan hebben veel te maken met de dagelijkse kosten van elektriciteit, en in dit geval zal batterijtechnologie een directe concurrent voor waterstof zijn.
• Kosten van waterstof - Naarmatezicheenwereldmarkt voor waterstof ontwikkeltkostenper kW zal bepalen of het beter is waterstof te kopen of op een andere manier elektriciteit op te wekken. Hier moeten eerlijke concurrentievoorwaarden gelden, aangezien de kosten van geïmporteerde waterstof rekening moeten houden met de koolstofuitstoot bij de productie ervan (blauwe waterstof zal waarschijnlijk niet volledig koolstofvrij zijn).
• Uitrustingskosten - Devereiste investeringen zullen waarschijnlijk groot zijn. Bij de beslissing of voor de opwekking van elektriciteit waterstof dan wel methaan moet worden gebruikt, zullen de comparatieve kosten van de activa en de lopende operaties belangrijk worden. Indien het bestaande gasnet geschikt is gemaakt voor waterstof, kan het gemakkelijker zijn over te schakelen op waterstof in plaats van dure nieuwe infrastructuur voor zowel gas als kooldioxide te installeren. Ter referentie wordt in een recent artikel vanArgusdat tegen 2025 gasgestookte centrales met gecombineerde cyclus en koolstofafvang kosteneffectief kunnen zijn. Hierbij werd uitgegaan van een koolstofprijs van ongeveer £35/T.

Groene zwanen in de technologie

De technologie op dit gebied verandert snel, waardoor de balans tussen de ene technologie en de andere snel kan doorslaan. Aangezien de technologie nog zo jong is, is het waarschijnlijk dat de hele sector nog veel meer zal worden verstoord naarmate de kosten van hernieuwbare energie, waterstofproductie en energiegebruik dalen.

Slotopmerkingen

Ik denk nog steeds dat het vrij onzeker is waar de markt heen zal gaan. Op dit moment lijkt waterstof te duur om te gebruiken als gasvervanger voor elektriciteitscentrales - en misschien moeten we onze inspanningen richten op het verminderen van de koolstofimpact van de waterstof die nu al wordt gebruikt voor kunstmest en die al bijdraagt tot 2,5% van de wereldwijde uitstoot. Ik heb het gevoel dat het idee van een "overvloed" aan groene hernieuwbare energie een kleine afleiding is, aangezien meer onderling gekoppelde netten hernieuwbare elektriciteit in staat stellen verder weg gelegen markten te bereiken.

Er worden tal van projecten aangekondigd, dus het zal interessant zijn om te zien waar die uiteindelijk toe zullen leiden!

Afbeeldingen gebruikt onder licentie vanistock.