Sinds juni 2019 heeft Gasunie de proefinstallatie HyStock voor groene waterstof op de locatie Zuidwending in Veendam. De elektrolyser heeft een vermogen van 1 MW. In de grote kast op de foto wordt de waterstof gecomprimeerd en in gasflessen verpakt.

Foto Sake Elzinga

Waterstoffabrieken vragen veel elektriciteit, experts twijfelen aan haalbaarheid

Waterstof De noordelijke provincies zetten groots in op waterstof, een mogelijke groene energiebron. Maar de beoogde fabrieken vragen heel veel elektriciteit, berekende NRC. En is ‘groene’ waterstof wel rendabel te krijgen?

‘Vorig jaar belde ik de Europese Commissie, ‘kom please met een waterstofstrategie’, en ze hebben mijn verwachtingen overtroffen.” Noé van Hulst is de meest geziene waterstoflobbyist van Nederland. Tot oktober was hij ‘waterstofgezant’ van het ministerie van het Economische Zaken en Klimaat, inmiddels is hij overgestapt naar het Internationaal Energieagentschap, de internationale waterstoflobbyclub IPHE en de Gasunie.

Het geld voor waterstof is de afgelopen maanden snel, en zelfs voor liefhebbers in onverwacht grote hoeveelheden gaan rollen in Europa.

„De grote publieke funding komt eraan, dat is niet de vraag”, zei Van Hulst in november tijdens het Nederlandse waterstofcongres Fueling the Future. „Maar gaan we het wijs besteden?”

De tijd is rijp voor die vraag. Waterstof, een brandbaar en licht gas, wordt alom gezien als een potentiële schone brandstof en grondstof die in een CO2-neutrale wereld onmisbaar is. In juli publiceerde de Europese Commissie een waterstofvisie waarin ze erop aandrong tot 2030 honderden miljarden euro’s te besteden aan de opbouw van een Europese waterstofeconomie.

Door ambitieuzer klimaatbeleid in Europa en daarbuiten, en door steeds goedkopere zonne- en windstroom (waarmee ‘groene’ waterstof gemaakt wordt) overtreffen landen elkaar met plannen voor miljardeninvesteringen. „Dit is de hot strategic hydrogen summer”, zei waterstofspecialist René Schutte van Gasunie op hetzelfde onlinecongres.

Het ambitieuze Noorden

Het kabinet presenteerde zijn waterstofvisie al in maart, maar hét Nederlandse plan waar het op het congres volop over ging, was het investeringsplan voor waterstof dat de noordelijke provincies eind oktober publiceerden. Regionale overheden en een groep van twintig bedrijven, waaronder multinationals als Shell, Nouryon en Engie, willen het noorden van het land inrichten als „het wereldwijde centrum voor waterstofinfrastructuur en -expertise”.

Met name Groningen en Drenthe willen tot 2030 meer waterstoffabrieken bouwen dan het kabinet in heel Nederland voor zich ziet. De benodigde investeringen, van overheid en bedrijven, bedragen volgens het consortium minstens 9 miljard euro.

Dat is niet alleen veel geld, de plannen hebben ook grote gevolgen voor het Nederlandse energiesysteem. Al die beoogde groene waterstoffabrieken vragen samen heel veel elektriciteit, berekende NRC. De huidige landelijke elektriciteitsvraag zou er met liefst 35 procent door toenemen. Dat zou serieuze risico’s opleveren voor de verduurzaming van de stroomvoorziening, omdat dan mogelijk te weinig groene stroom overblijft voor andere doeleinden.

Sommige energie-experts twijfelen aan de wenselijkheid en haalbaarheid van die grootse plannen. Richard van de Sanden, verbonden aan de Eindhovense energie-instituten Eires en Differ, noemt waterstof „essentieel” voor een CO2-vrij energiesysteem, zeker als grondstof voor industrie, maar denkt dat de huidige Nederlandse plannen te omvangrijk zijn. „Als je naar het hele systeem kijkt, kun je je afvragen of we op de juiste route zitten als we nu al op gigawattschaal inzetten.”

Waterstof in het klein

Op Gasunie-locatie Zuidwending, een industrieel terrein tussen kilometers grasland bij Veendam, staat de installatie HyStock. Het is een elektrolyser die in het klein doet waar Nederland groot in wil worden: waterstof produceren uit water. Vorig jaar werd de installatie met groot vertoon geopend door koning Willem-Alexander. Als openingshandeling goot de koning een gieter leeg in een buis, waarbij hij wat water morste.

De elektrolyser HyStock van Gasunie maakt waterstof uit water. Met een vermogen van 1 megawatt gebruikt hij in één uur even veel stroom als een huishouden in vier maanden.
Foto Sake Elzinga

Op de locatie Zuidwending bij Veendam produceert staatsbedrijf Gasunie sinds vorig jaar waterstof uit groene stroom, voor onderzoek en eigen gebruik. De eigen waterstofauto’s van Gasunie tanken er ook.


Foto Sake Elzinga
Foto’s Sake Elzinga

Die buis was niet de elektrolyser. De nieuwe machine die Ulco Vermeulen met drie collega’s laat zien, blijkt een compact apparaat, ingebouwd in een grijze zeecontainer. Vermeulen is lid van de raad van bestuur van staatsbedrijf Gasunie, dat als beheerder van het landelijke gasnet participeert in de noordelijke waterstofplannen. Tijdens de rondleiding wordt zijn waterstofauto volgegooid bij het eigen waterstoftankstationnetje op het terrein.

Groningen en Drenthe willen tot 2030 meer waterstoffabrieken bouwen dan het kabinet in heel Nederland voor zich ziet

De kern van de elektrolyser bestaat uit een stapel dikke, zwarte lamellen waardoor elektrische stroom loopt. In die lamellen (de ‘stack’) wordt waterstof gemaakt door water te splitsen. Elk uur dat de elektrolyser aanstaat, produceert hij 17 kilo van het brandbare gas, ruim voldoende om drie auto’s vol te tanken. In dat uur gebruikt de machine wel een indrukwekkende 1.000 kilowattuur elektriciteit – een huishouden doet daar vier, vijf maanden over. HyStock heeft een vermogen van 1 megawatt (MW); de elektrolysers waaraan de noordelijke provincies denken, zijn honderden, zelfs duizenden malen zo groot.

„Dit is best aardig om te laten zien en we leren er ook veel van, maar je moet naar materiële substantie”, zegt Vermeulen. HyStock bereidt voor op „de energievoorziening van de jaren twintig of dertig”. En dat is strategisch, benadrukt de pas aangetreden waterstofmanager Helmie Botter die naast hem staat. „We kunnen straks elektrolysekennis vermarkten.” Volgens het plan leveren de nieuwe waterstofactiviteiten al over tien jaar 25.000 banen op, al wordt in het rapport niet uitgelegd hoe dat is berekend. Botter: „We doen dit voor de verduurzaming, maar we willen ook dat het zo positief mogelijk uitpakt voor Nederland.”

Waterstofmarkt

Afgelopen maart zette het kabinet in de Kabinetsvisie Waterstof uiteen hoe het de ontwikkeling ervan in de komende decennia ziet. Dan wordt Nederland onderdeel van een internationale waterstofmarkt. Waterstof komt het land binnen per schip en per pijpleiding. Het wordt door een lokaal leidingnet getransporteerd en zonodig ondergronds opgeslagen, net als nu met aardgas.

Ook wordt het gas lokaal CO2-vrij geproduceerd, op twee manieren. De goedkoopste techniek is om bij bestaande waterstoffabrieken, die op aardgas draaien, de uitgestoten CO2 af te vangen – het resultaat heet ‘blauwe waterstof’. Maar er is breder enthousiasme voor ‘groene waterstof’, dat uit water wordt gemaakt en waar niets fossiels meer aan te pas komt, zoals al bij HyStock gebeurt. In Nederland moet de benodigde stroom vooral van nieuwe windmolens op zee komen – anders is de waterstof niet groen en neemt de CO2-uitstoot niet af, maar toe.

Lees ook: Voor waterstof veel meer windparken nodig dan gepland

Over die grote lijn is iedereen het wel eens. De onenigheid gaat over de maatvoering van de plannen: hoeveel waterstof? Wanneer, waarvoor, en met welke kosten – en mogelijke opbrengsten – voor de maatschappij?

Die vragen dringen zich vooral op voor de duurste schakel in de waterstofketen: de lokale productie van groene waterstof, gekoppeld aan de bouw van nieuwe windparken op zee. Het kabinet wil dat er in Nederland de komende tien jaar 3 à 4 gigawatt (GW) aan elektrolysers wordt gebouwd, ofwel 3.000 à 4.000 maal HyStock. Hoeveel dat kost, heeft het kabinet niet uitgerekend, maar het verwacht dat voor de eerste 0,5 GW al 1 miljard tot 2 miljard euro subsidie nodig zal zijn.

En toen gooide het noordelijke consortium een zwerfkei in de vijver, met een investeringsplan voor 6,5 GW.

„Ik denk dat de ontwikkelingen gewoon heel snel gaan”, zegt Ulco Vermeulen van Gasunie erover in Zuidwending. „Als je kijkt wat er na maart al is gebeurd. De Europese Commissie wil naar 40 gigawatt aan elektrolysers in 2030. Als je ziet wat er in Duitsland en in Frankrijk gebeurt, en in Spanje en Italië. Die kabinetsvisie was in zijn tijd best vooruitstrevend, maar die is alweer ingehaald.”

Enkele energie-experts zeiden afgelopen maanden in NRC al dat ze vreesden dat door al die plannen de CO2-uitstoot in Nederland zou toenemen, omdat er niet voldoende windparken bijgebouwd kunnen worden om de enorme hoeveelheden groene stroom te produceren. Daar is Vermeulen gedecideerd over: „Er moet voldoende windvermogen zijn, anders moet je het niet doen.” Het kabinet heeft tot nog toe plannen gemaakt voor 11 GW aan windmolens op de Noordzee in 2030. „Je moet over tien jaar al naar 20 GW.”

Lees ook deze vier vragen en antwoorden over waterstof als energiebron: De wereld kan op waterstof rekenen

Dat is een gigantische infrastructurele klus – het kabinet koos die 11 GW omdat dat nog net in te passen zou zijn op de drukbevaren Noordzee. En er is nog een tweede potentiële horde op de weg naar grootschalige waterstofproductie in eigen land: hoge kosten.

Zonne-energie uit Saoedi-Arabië

Hoogleraar future energy systems Ad van Wijk van de TU Delft is een groot pleitbezorger van waterstof. Op de kaft van de noordelijke investeringsagenda prijkt een citaat van hem: hij vindt de plannen „nog tamelijk bescheiden”. Maar tijdens het congres Fueling the Future begon hij zijn presentatie niet met Groningen en wind op de Noordzee, maar juist met waterstof uit zonne-energie. Er zijn daarvoor al concrete projecten in ontwikkeling in de woestijn van Saoedi-Arabië en Dubai.

„Uiteindelijk is dat wel de meest kansrijke plek voor elektrolyse, maar we moeten niet vergeten dat we daarmee met offshore wind ook kunnen concurreren”, licht hij later toe aan de telefoon.

Op de locatie Zuidwending bij Veendam slaat Gasunie aardgas op in ondergrondse zoutcavernes. Zulke cavernes kunnen in de toekomst ook voor waterstof gebruikt worden. Foto Sake Elzinga

Het kostenplaatje van waterstof is vrij simpel uit te leggen. Fossiele (‘grijze’) waterstof uit aardgas is even goedkoop als cakemeel: 1 à 1,50 euro per kilo. ‘Blauwe waterstof’ uit fabrieken met ondergrondse CO2-opslag is duurder, zeg 2 euro per kilo – een verschil dat overbrugd kan worden met CO2-beprijzing en subsidies.

Groene waterstof is in Nederland nog veel duurder. Op de kleine schaal van HyStock kost het nu tussen 5 en 10 euro, zei Ulco Vermeulen. Dat zou naar 5 euro kunnen als je het met de huidige Nederlandse windparken op zee zou maken, denkt hij.

Van Wijk rekende in zijn presentatie de kosten voor van groene waterstof uit het Rode Zeegebied. „Ze hebben daar niet alleen goede zoninstraling, maar ook heel hoge windsnelheden.” Groene waterstof vergt zoveel elektriciteit dat de prijs ervan grotendeels wordt bepaald door de stroomkosten. En rond de Middellandse Zee is het opwekken van groene stroom spectaculair goedkoop. In juli nam in Saoedi-Arabië een consortium rond gasbedrijf Air Products de investeringsbeslissing voor een miljardenproject in groene waterstof.

Dat project moet in 2025 waterstof gaan leveren voor minder dan 1,50 euro per kilo, vertelt Van Wijk. Stel dat je dat naar Nederland wil transporteren, dan gaat dat per schip in de vorm van ammoniak (er ligt geen pijpleiding), maar de totale kosten blijven volgens hem onder de 3 euro. Wil je daarmee concurreren met waterstof uit Nederlandse wind op zee, dan zullen de kosten van 5 euro per kilo dus nog sterk moeten dalen.

Elektrolysers op zee

Energiewetenschapper Richard van de Sanden is er niet gerust op. „De businesscase is er nog helemaal niet voor waterstof.” Dat betekent dat als de Nederlandse elektrolysers eenmaal gebouwd zijn, ze nog jarenlang waterstof zullen leveren die te duur is. Dat prijsverschil zal de overheid deels met subsidies willen overbruggen, wat vele miljarden kan kosten. „Die meerkosten moet voor jaren gefinancierd worden, anders gaan ze het niet doen. De overheid zal hierin de leidende rol moeten nemen.”

Lees ook het bijbehorende achtergrondverhaal: Noord-Nederland wil groene waterstof, maar voor de fabrieken is dat nu nog te duur

Hij denkt daarom dat het kabinetsdoel van 3 tot 4 GW aan elektrolysers in 2030 beter naar achter kan worden geschoven. Iets in de buurt van 1 GW lijkt hem geschikt. „Volgens mij zou je het in stapjes van bijvoorbeeld 10 à 50 MW moeten aanbesteden, waarbij je bij elke stap eist dat de kostprijs daalt. En zorg dat de Nederlandse maakindustrie aansluit bij de productie van elektrolysers, want als je die extern inkoopt, gaan we er niks van leren. Waterstof zit nu in de fase van innovatie.”

Hoogleraar Ad Van Wijk denkt precies andersom. „Je moet veel grootschaliger denken om de kosten omlaag te kunnen brengen.” Windparken moeten verder de Noordzee op, waar hoge windsnelheden zijn. Dan moet je met drijvende windturbines gaan werken, zegt hij. Die bestaan.

Maar het belangrijkste, volgens hem zelfs voorwaarde om concurrerend te worden, is dat ook de elektrolysers in de toekomst op zee staan, bij de windmolens. Die vele nieuwe windmolens op zee hebben dan nauwelijks nog een stroomaansluiting nodig, iets wat zo ver op zee ook miljarden kost. Een vele malen goedkopere gasleiding voldoet.

„Laat ik er niet te makkelijk over doen”, zegt Van Wijk erbij. Het is nog nooit gedaan. En op de zoute zee „roest alles onder je handen weg”. Hij wil er niet voor pleiten om die windparken op zee tot 2030 al zonder stroomkabel te bouwen, maar het liefst ziet hij tegen die tijd al wel elektrolysers op de Noordzee verschijnen. „Je moet vooral veel meer tempo maken. Dat is in mijn ogen nodig voor het klimaat.”