KLM-vlucht op waterstof: eindelijk de grote doorbraak met vliegen op waterstof?

  • Algemeen
KLM-vlucht op waterstof: eindelijk de grote doorbraak met vliegen op waterstof?

Recent kon KLM een primeur noteren: voor het eerst vond er een vlucht plaats met synthetische kerosine. Hierbij werd op een KLM-vlucht van Schiphol naar Madrid zo’n 500 liter synthetische kerosine bijgemengd. Voor het maken daarvan werd zogenaamde groene waterstof gebruikt.

Waarom dit zo opmerkelijk is? Ooit moeten we een CO2-neutrale samenleving hebben. Voor wegverkeer is er met de elektrische auto al een oplossing gevonden, maar de luchtvaartsector blijft intussen gewoon vervuilend. Er is op dit moment geen werkbaar en goed alternatief voor vervuilende luchtvaartbrandstof, maar daar hoopt men met synthetische luchtvaartbrandstof verandering in te brengen. Op korte termijn heeft deze eerder symbolische vlucht echter weinig nut.

Geen nieuwe technologie

De grootste primeur is dat de synthetische kerosine ook daadwerkelijk werd gebruikt, maar daar stopt eigenlijk de nieuwswaarde. Louter symbolisch, zouden we het dus eerder kunnen noemen. Uiteindelijk heeft de door KLM gebruikte Boeing 737-800 namelijk ruimte voor 26.000 liter brandstof. Het bijmengen van 500 liter synthetische kerosine maakt dan weinig verschil uit. Bovendien heeft men er een half jaar over gedaan om de synthetische kerosine ook daadwerkelijk te maken. Het proces om dit te produceren is nog niet geoptimaliseerd.

Voor het maken van groene synthetische kerosine produceert men eerst waterstof met behulp van groene elektriciteit. Dit doet men via elektrolyse, waarbij men met veel energie (lees: elektriciteit) H2O (water) splitst in zuurstof (O2) en waterstof (H2). Deze waterstof is dus net zo groen als de energie die we gebruiken.

Daarnaast vangt men CO2 op van schoorstenen en laat men de waterstof en de CO2 reageren tot we synthetische kerosine verkrijgen. De technische kennis om dit te doen is al langer voorhanden. Het grote probleem zijn echter de kosten die erbij gemoeid zijn. Het kost namelijk ongelofelijk veel energie om waterstof te creëren en het energetisch rendement is heel klein, terwijl de luchtvaartsector een grootverbruiker is. De hoge kosten maken het niet rendabel. Daar is bij deze vlucht niet meteen verandering in gekomen en daar zal op korte termijn ook geen verandering in komen. Op korte termijn zal slechts één iets echt helpen en dat is minder vliegen. Het is een eerlijke boodschap, maar die vertelde de op de vlucht aanwezige minister van Verkeer en Waterstaat er gemakshalve niet bij.

Het onderscheid tussen groene, grijze en blauwe waterstof

Volgens Marjan van Loon van Shell Nederland is er op korte termijn echter wel een oplossing voor de luchtvaartsector: het gebruik van blauwe waterstof. Blauwe waterstof klinkt mooi in de oren en klinkt heel natuurlijk: blauw, zoals het zuivere water. Maar tegenover blauwe waterstof staat echter groene waterstof.

Om te begrijpen waarover het gaat, moet je weten dat waterstof niet in de natuur te vinden is. Waterstof moeten we produceren, in tegenstelling tot olie of aardgas. Er zijn verschillende manieren om waterstof te maken, maar we hebben altijd energie nodig. In het beste geval gebruiken we daarbij groene energie afkomstig van zonnepanelen en windmolens. We spreken dan van groene waterstof.

Groene waterstof

Groene waterstof is de waterstof die wordt geproduceerd op basis van water en groene energie. Bij het productieproces maakt men gebruik van elektrolyse, waarbij water in een elektrochemische cel wordt gesplitst en met behulp van een elektrische lading in waterstof wordt omgezet. Het restproduct dat hierbij vrijkomt is zuurstof. Het proces is peperduur, maar wel echt groen en er komt helemaal geen CO2 vrij.

Grijze waterstof

In een ander geval wordt de energie die voor de waterstofproductie nodig is, geproduceerd op basis van fossiele brandstoffen, zoals bijvoorbeeld aardgas dat we nu uiteraard net willen vervangen. Hierbij is CO2 het restproduct. Men pompt de CO2 dan in de atmosfeer en we spreken van grijze waterstof. Vrijwel alle in Nederland geproduceerde waterstof is grijs en draagt niet bij aan oplossingen voor de klimaatproblematiek. Dit is ook de werkwijze waarop men bij Pearl GTL in Qatar werkt en dit is de waterstof die in de praktijk vaak wordt gebruikt. Desondanks is deze manier van werken toch beter dan het gebruiken van de huidige grijze stroom die op het energienet zit. Voor die grijze stroom is er namelijk al veel CO2 vrijgekomen en is veel energie verloren gegaan, waardoor we van deze grijze energie nog grijzere waterstof maken.

Blauwe waterstof

Bij de zogenaamde blauwe waterstof verloopt het proces gelijkaardig en komt er ook CO2 vrij, maar wordt deze CO2-uitstoot vervolgens opgevangen en opgeslagen, bijvoorbeeld in de aardgasvelden die we zelf geleegd hebben. Diep onder de zeebodem leggen we dus afgesloten bubbels met CO2 aan dat niet in de atmosfeer terechtkomen. Het klinkt als toekomstmuziek, maar dit wordt al langer toegepast. Er zijn momenteel zo’n 5.000 plaatsen ter wereld waar CO2 in de grond wordt geïnjecteerd. De reden daarvoor is echter opvallend: het helpt om de olie uit de grond te halen.

Zelfs bij blauwe waterstof komt er nog steeds CO2 in de atmosfeer terecht. Volgens Milieu Centraal gaat het om zo’n 10% van de opgewekte CO2. Alsook vrezen sommigen voor de gevolgen voor de aardlagen, zoals breuken en scheuren, maar dit is volgens experts niet zo’n groot probleem. Deze diepe aardlagen worden vooraf goed onderzocht en bovendien is de druk er veel lager dan in de directe omgeving, waardoor de CO2 sowieso al goed op zijn plaats wordt gehouden.

Zelfs voorstanders zien blauwe waterstof echter hoogstens als een tussenoplossing en daarom kan het geld volgens sommigen beter gaan naar andere ontwikkelingen. Een van die ontwikkelingen is het gebruik van olivijn. Olivijn is een mineraal dat in de aardkorst voorkomt en dat reageert met CO2, waardoor CO2 als een vaste stof neervalt. Olivijn zou kunnen worden ingezet om de CO2 op te vangen, maar er is nog veel onduidelijkheid over de gevolgen van het gebruik van olivijn voor het natuurlijk leefmilieu.

De toekomst van waterstof

Groene waterstof is heel schaars en het op korte termijn op grote schaal toepassen is onmogelijk. Als we al kiezen voor waterstof, zal het dus veeleer blauwe waterstof zijn. Blauwe waterstof blijft echter voor CO2-uitstoot zorgen en is hoogstens een tijdelijke oplossing

Waterstof zal aardgas niet meteen vervangen

Als het gaat om het vervangen van ons aardgas kijkt men vaak in de richting van waterstof of H2. Waterstof is een geur- en kleurloos gas dat moet worden gemaakt. Hierbij neemt de waterstof, een zogenaamde energiedrager, energie op. Waterstof is daarbij de beste energiedrager die we kennen. En bij het verbranden van waterstof komt al die energie vrij. Toch is het op korte termijn geen oplossing.

In de eerste plaats is waterstof niet duurzaam als we grijze energie gebruiken om het op te wekken. En momenteel hebben we al veel te weinig groene energie.

Daarnaast kan je het niet zomaar door de bestaande leidingen vervoeren. Het gaat wel, maar er zijn aanpassingen en flinke investeringen nodig. En dan kan je waterstof niet zomaar gebruiken voor je cv-ketel of kookplaat, maar moet het bijvoorbeeld dienen voor een buurt-warmtenet. Het zijn allemaal redenen waarom waterstof niet meteen de grote doorbraak zal zijn. Ook hier moeten we eerlijk durven zijn: op korte termijn is van het gasnet af gaan de beste oplossing.

Waterstof in de transportsector

Waterstofauto’s bestaan al en stoten net als elektrische auto’s geen CO2 uit wanneer ze rijden, maar bij de opwekking van waterstof wordt er wel nog steeds CO2 uitgestoten. Er gaat bij de opwekking eveneens energie verloren. Hierdoor zijn ze minder groen dan elektrische auto’s die met groene energie worden opgeladen. Bovendien gaan elektrische auto’s veel efficiënter met de energie om en zijn ze goedkoper in aanschaf en onderhoud. Daarom zit er meer toekomstmuziek in elektrische personenauto’s dan in waterstofauto’s.

Enkel voor vrachtwagens en bussen kan waterstof wel een oplossing zijn. Deze voertuigen zijn zo zwaar en moeten zoveel kilometers rijden dat het moeilijk wordt om alleen op elektriciteit te rekenen. Het is ondenkbaar dat vrachtwagens na een paar uur rijden al opnieuw urenlang moeten opladen. Met waterstof kunnen ze echter nog steeds langeafstandsritten uitvoeren, hoewel ze wat vaker moeten bijtanken.

Voor de luchtvaart kan waterstof dan weer een rol spelen in de vorm van synthetische kerosine, maar meer dan bijmengen en een tikkeltje vergroenen zal het wellicht niet meteen zijn. Het is dus niet zo groen als we denken.

Waterstof in gebouwen

Waterstof kan worden ingezet voor duurzame verwarming, maar is te schaars om dit op grote schaal te doen. Het kan vooral een oplossing zijn voor gebouwen die niet voldoende kunnen worden geïsoleerd voor hr-ketels, zoals historische panden in binnensteden. Deze panden moeten hun historisch karakter behouden en kunnen niet zomaar worden geïsoleerd. Een warmtenet op basis van waterstof zou hier een oplossing kunnen bieden. Hier lopen proefprojecten rond, maar meer ook niet.

Waterstof voor het elektriciteitsnet

Het nadeel van rekenen op 100% groene energie is dat de energieopwekking onzeker is. Vandaar ook de vele voorstanders van kerncentrales die meer zekerheid bieden. Waterstof kan echter een oplossing zijn. Op de momenten waarop er te veel groene energie wordt opgewekt, wordt dan waterstof aangemaakt en opgeslagen. Deze groene waterstof wordt opgeslagen in lege aardgasvelden – op voorwaarde dat ze nog niet met CO2 gevuld zijn voor de blauwe tussenoplossing – en gebruikt wanneer er tekorten zijn. Dit is echter verre toekomstmuziek en vooral een oplossing voor een probleem dat we nog moeten creëren. De aandacht hoort dus eerst te gaan naar het verduurzamen van de energieopwekking.

Waterstof in de industrie

Waterstof wordt vaak gebruikt in de industrie, ook op dit moment al. Het heeft daar echter een ander nut. Waterstof is naast een energiedrager namelijk ook gewoon een chemisch product. Als bouwsteen wordt het bijvoorbeeld gebruikt voor het maken van ammoniak waarmee men dan weer kunstmest maakt. Ook de industrie zou dus gebaat kunnen zijn met de groene waterstof die tijdens de piekmomenten wordt opgewekt en het zou tegelijkertijd de agrarische sector verduurzamen, maar ook dit is nog verre toekomstmuziek. Over het gebruik van waterstof als duurzame verwarmingsmethode kunnen we net hetzelfde zeggen.

Veelgestelde vragen over de rol van waterstof in de energietransitie

Welke landen zijn intensief bezig met groene waterstof?

In Nederland zijn er beperkte projecten, maar de leiders op dit gebied zijn onder meer Noorwegen, Marokko, Japan, China, Saudi-Arabië, Chili en Australië. Nederland zou zich ook bij deze voortrekkers kunnen scharen, vooral door onze kennis op het gebied van elektrolyse en gas, maar ook door de aanwezigheid van reservoirs voor blauwe waterstof.

Welke rol zal waterstof op korte termijn spelen?

Wellicht geen. Op korte termijn zal er voor de burger niet veel van te merken zijn, behalve kleinschalige testprojecten. Op lange termijn, wanneer de elektriciteitsopwekking veel groener is, kan groene waterstof een heel belangrijke rol spelen in de energiemix.

Zijn er aan waterstof ook nadelen verbonden?

Ja, bij het maken van waterstof van elektriciteit gaat er ongeveer 25% energie verloren. Bij het omzetten van waterstof naar elektriciteit gaat er opnieuw ongeveer 40% energie verloren. Daarnaast is groene waterstof heel duur en zal ook het aanleggen van infrastructuur handenvol geld kosten.

Is waterstof veilig in gebruik?

Aan het gebruik van waterstof zijn risico’s verbonden, net zoals dit ook bij andere brandstoffen het geval is. Waterstof is bijvoorbeeld kleur- en geurloos en kan zich ongemerkt ergens ophopen. Daarnaast heeft het heel weinig energie nodig om te ontbranden. Omdat het ook nog eens veel energie bevat, is zo’n ontploffing heel krachtig. Waterstof opslaan moet ten slotte onder hoge druk gebeuren, wat in extra risico’s resulteert. Echter, waterstof wordt al langer gebruikt in de industrie en de kennis over veiligheidssystemen is al vrij groot.

Gebruiken we in Nederland al waterstof?

Ja en we wekken zelf zo’n 10 miljard m³ waterstof per jaar op. Ongeveer 20% daarvan ontstaat als bijproduct in de industrie en zo’n 80% is grijze waterstof. Het merendeel wordt gebruikt voor het maken van ammoniak en de raffinage van aardolie.