Samen met imec werkt VITO de komende jaren aan een demonstreerbaar elektrolyseplatform dat goedkoop en efficiënt groene waterstof kan produceren. Idealiter wordt deze waterstof straks en masse geproduceerd in wind- en zonneparken buiten Europa.
Groene waterstof
Waterstof kan worden geproduceerd door water te splitsen met elektriciteit uit hernieuwbare bronnen. Deze groene waterstof wekt al decennialang interesse op als drager van duurzame energie. Weliswaar met pieken en dalen, getuige bijvoorbeeld de ‘hype’ van de met waterstof aangedreven brandstofceltechnologie in het begin van deze eeuw.
Het verhaal van de brandstofcellen heeft energiedeskundigen overtuigd dat het niet de moeite loont om waterstof eerst te gaan aanmaken met groene stroom en ze vervolgens (op een ander moment en eventueel een andere plaats) opnieuw te gaan omzetten in groene elektriciteit. ‘Op dit moment lijkt het de beste keuze om alles wat geëlektrificeerd kan worden – voornamelijk auto’s – te gaan elektrificeren met behulp van batterijen’, zegt Jan Vaes van VITO. Ook al omdat de binnenlandse productie van groene waterstof, zelfs al wordt daar sterk op ingezet, nooit toereikend zou zijn voor de reeds bestaande vraag. ‘Er is in ons land gewoonweg niet genoeg hernieuwbare energie voorhanden.’
Alternatief voor grijze waterstof
Maar groene waterstof heeft volgens de technologie-expert van VITO wél een toekomst als het direct wordt ingezet, bijvoorbeeld als grondstof voor industriële processen zoals ontzwaveling en meststofproductie. Daar wordt momenteel zogenaamde grijze waterstof voor gebruikt. Dat is waterstof die via stoomreforming uit aardgas wordt gehaald, waarbij heel veel CO2 vrijkomt. ‘Het loont de moeite om de grijze door groene waterstof te gaan vervangen en zo onze chemische industrie te helpen verduurzamen’, zegt Vaes.
Maar waar moet al die groene waterstof vandaan komen, als er niet voldoende kan worden geproduceerd met stroom van Belgische hernieuwbare bronnen? Vaes: ‘Net als in andere Europese landen kijken we daarvoor steeds meer naar regio’s buiten Europa die over een enorm potentieel beschikken voor hernieuwbare energie. Zonrijke gebieden met veel open ruimte (bijvoorbeeld in de woestijn) zoals de Maghreb en het Arabische Schiereiland. Maar ook windrijke regio’s in Zuid-Amerika waar momenteel al zeer uitgestrekte windparken op het land worden gebouwd.’
De groene waterstof zou in die verre oorden geproduceerd worden en vervolgens verscheept – in gas- of vloeibare vorm, of bijvoorbeeld als methanol – naar Europa. Zo kan de invoer van gas en aardolie deels worden vervangen door geïmporteerde waterstof(dragers).
Demo-electrolyzer
Voor die mondiale waterstofeconomie van de grond kan komen, moet de productie van waterstof uit water – via elektrolyse – wel nog efficiënter en goedkoper worden. ‘De betere commercieel beschikbare systemen halen een efficiëntie van 80 procent’, zegt Metin Bulut van VITO. ‘Helaas loopt die door het gebruik snel terug. Bovendien zijn ze vandaag nog erg duur.’
Daarom sloeg VITO recent de handen in elkaar met imec en UGENT om de elektrolyse-technologie gevoelig te gaan verbeteren. In het pas opgestarte project H2MHYTIC wordt de expertise van UGent en imec op het vlak van elektrodeoppervlakken en elektrolyten gecombineerd met die van VITO rond membranen, katalyse en systeemintegratie. Het doel is om uiteindelijk tot een electrolyzer te komen die én efficiënter is (en dat ook blijft) én goedkoper. De electrolyzer moet als demo commerciële partijen straks triggeren om de technologie industrieel verder te gaan opschalen. ‘Voor de demo-electrolyzer mikken wij op een productiecapaciteit van een tiental kilowatt’, vertelt Bulut. De bedoeling is dat deze technologie ingang vindt in installaties op megawattschaal. Wij tonen aan dat de technologie deugdelijk is etc. met het oog op een mondiale markt op gigawattschaal in de toekomst. Het project wordt ondersteund vanuit VLAIO en De Blauwe Cluster.
Tankstations voor waterstof
Tezelfdertijd maken imec en VITO zich op voor een Vlaams project dat nog in de steigers staat. Hierin zal samen met enkele Belgische bedrijven en industriële spelers toegewerkt worden naar een elektrolyseplatform dat over vijf jaar ‘marktklaar’ moet zijn en kan worden gevaloriseerd.
De verbeterde electrolyzers zullen overigens ook de binnenlandse waterstofproductie ten goede komen. Bulut: ‘Ze zullen makkelijker geïnstalleerd kunnen worden in de windparken in ons deel van de Noordzee. Dat schept perspectieven om van de parken een soort tankstations voor waterstof te maken. Mogelijk is dat een betere oplossing dan de windstroom via kabels naar land te brengen.’
Uiteindelijk zal het succes van de buitenlandse massale waterstofproductie en de mondiale distributie niet alleen afhangen van de technologie, maar ook van het economische plaatje. ‘Het probleem is niet dat de productie van groene waterstof te duur is, de fossiele alternatieven zijn gewoon nog steeds te goedkoop. Een koolstoftaks zou hier veranderingen in kunnen brengen’, aldus Vaes. Toch oogt ook zonder die taks het plaatje soms al economisch rendabel. ‘Recente veilingen van groene stroom in de Midwest in de Verenigde Staten (uit windparken) en in Marokko (uit zonneparken) komen uit op een prijs van 10 à 15 euro per megawattuur elektriciteit. Daarmee kun je tegen een competitieve prijs groene waterstof produceren.’
