Opslag/Transport
Waterstof heeft een belangrijke rol bij energieoverdracht. Elektrolyse is in staat waterstof te produceren door gebruik te maken van overmatige elektriciteit van windmolens en/of zonnedaken of zonneweides en het te bewaren voor toekomstig gebruik. Deze functie biedt de mogelijkheid de elektriciteitsvoorziening te verbeteren en hernieuwbare energie meer in te zetten (groene waterstof).
Opslag
Omdat waterstof heel licht is en 3 keer minder energie bevat dan aardgas zijn grote opslaggelegenheden nodig om waterstof op te slaan. Dit gebeurt onder andere in grote zoutkoepels. Volgens professor Ad van Wijk van de TU Delft kan waterstof bijvoorbeeld in de zoutkoepels van Veendam worden opgeslagen, op een vergelijkbare manier als aardgas. “Eén zoutkoepel heeft een capaciteit van 6.000 ton. Dat staat gelijk aan 17 miljoen thuisbatterijen van 14 kilowattuur.” Het maken van deze opslagcapaciteit is echter duur. En zolang er geen waterstof distributiesysteem in Nederland is, moet de waterstof hier naar toe worden gebracht. Dat maakt waterstof een stuk duurder.
In Nederland is voor aardgas inmiddels een forse opslagcapaciteit voorhanden. Daarom wordt voorgesteld voor lange termijnopslag van grote hoeveelheden waterstof deze deels om te zetten naar CH₄, zodat opslag goedkoper is.
Wanneer geen grote opslagmogelijkheid voorhanden is, zijn andere opslagmethoden mogelijk. Waterstof kan fysiek opgeslagen worden als een gecomprimeerd gas, cryogene vloeistof of op materialen gebaseerde opslag, met behulp van metaalhydriden, organische moleculen, enz.
Voor de opslag van vloeibare waterstof is een cryogeen gekoelde tank nodig, omdat het verdampingspunt van waterstof bij atmosferische druk op -253°C ligt. Bij opslag van kleine hoeveelheden en korte termijn kiest men meestal voor opslag van waterstof onder druk, zo wordt het compact en vloeibaar (gecomprimeerd gas). Waterstof hoeft dan niet te worden gekoeld en kan toch met een veel kleiner volume worden opgeslagen. Ongeveer 800 liter gasvormige waterstof bij normale temperatuur en druk kan worden omgezet naar 1 liter vloeibare waterstof, maar er is daarbij 10% energieverlies om een druk te halen van 200 bar, 15,5% om 800 bar te bereiken en 40% om een vloeibare toestand te bereiken.
Groot voordeel van waterstof ten opzichte van andere opslagmethoden is dat het voor lange tijd in grote hoeveelheden zonder enig kan worden opgeslagen.
Daarnaast wordt waterstof soms opgeslagen in cavernes, holtes in de bodem die ontstaan zijn na het winnen van zout. 1 Caverne met waterstof kan evenveel energie opslaan als 24 miljoen Tesla Powerwalls. En de opslag in een caverne is 1.000 keer goedkoper dan een accu.
Bijmengen waterstof in het aardgasnet
Op dit moment is bijmenging van waterstof in het aardgasnet wettelijk geoorloofd tot 0,02%. Men is voornemens om dit mogelijk te maken tot 0,5%. In principe zijn vele cv-ketels al voorbereid op bijmenging van waterstof in aardgas, tot 20% is dan mogelijk, maar voorlopig stijgt het percentage waterstof dus niet boven de 0,5%. Zie voor meer informatie: https://www.rvo.nl/onderwerpen/duurzaam-ondernemen/energie-en-milieu-innovaties/gassamenstelling/waterstof-aardgas/de-eisen-voor-waterstof-aardgas
Er zijn experimenten in voorbereiding met woonwijken (Zeeland en Groningen) die volledig overgaan op waterstof. De kans dat er snel meer wijken overgaan is echter niet groot, gezien de ontwikkelingen van de prijs (blijft ook na 2030 (veel) duurder dan aardgas). Daarnaast hebben de netbeheerders recentelijk aangegeven dat men geen kleine buurten of wijken van aardgas op waterstof wil overzetten. Alleen als het hele afzetgebieden betreft, is men bereid hiertoe over te gaan. Als dit voorstel als beleid wordt vastgesteld wordt het aansluiten van een enkele buurt op waterstof moeilijk.
Transport
Transport van waterstof van de plaats van productie naar de plaats van levering/gebruik/consumptie is afhankelijk van de leveringsvraag. De leveringsmogelijkheden zijn:
- Gasvormige waterstoflevering
- Cryogene waterstoflevering
- Vaste/vloeibare waterstoflevering
De huidige oplossingen voor waterstofvervoer zijn verdeeld in weg- en spoorvervoer en waterstofpijpleidingen. In de nabije toekomst komt oceaanvervoer per tankschip van waterstof op als een interessant alternatief.
Waterstof kan ook worden getransporteerd in een verbinding met koolwaterstof (bijvoorbeeld door omzetting naar CH₄ en na omzetting terug naar waterstof vervolgens geïnjecteerd in het aardgasnetwerk). Het transport is niet afhankelijk van het gebruik door de afnemer, zoals het geval is bij bijvoorbeeld elektriciteit, en kan worden in de buurt van de verbruiker worden opgeslagen. 1 waterstofleiding kan overigens evenveel energie vervoeren als 8 hoogspanningslijnen.
Spoor- en wegennetwerk
Het vervoer over de weg en het spoor kan worden uitgevoerd via cilindertrailers. De cilinders worden gewoonlijk gegroepeerd in bundels van 2.000 liter, elk met een druk van 180-250 bar. Bovendien kan vloeibaar waterstof worden vervoerd, met capaciteiten die variëren van 20.000 tot 50.000 liter, en de druk in de tank is meestal laag, 6 tot 10 bar, met een lage temperatuur van -253 °C.
Pijpleidingen
Het waterstofnetwerk is gelimiteerd en gebaseerd op de technologie van (aard)gas. West-Europa heeft het langste pijpleidingennetwerk voor waterstof. Ongeveer 1.500 km verspreid over Frankrijk en de Benelux. Op dit moment wordt op kleine schaal geëxperimenteerd om gasleidingen met kleine aanpassingen in te zetten voor transport van waterstof. In Stad aan ‘t Haringvliet op Goeree-Overflakkee en in een nieuwbouwwijk in Hoogeveen, Drenthe.
De grootste voorvechter van toepassing van waterstof in Nederland, professor Ad van Wijk, denkt dat we op termijn waterstof goedkoop kunnen laten maken in landen met meer zon en meer constante wind dan wij hebben, met name in de landen rond de Sahara. De elektriciteit vanuit die landen is moeilijk te transporteren en het aanleggen van deze infrastructuur kan een dure aangelegenheid worden en veel grondstoffen en ruimte vergen. Transport van waterstof kan echter efficiënt via de bestaande gasinfrastructuur plaatsvinden. Kijk hier voor meer informatie.
Via het water
Transport van waterstof via het water is ook mogelijk. Dat kan via een waterstofschip, zoals Japan onlangs heeft gepresenteerd, of door waterstof eerst om te zetten in ammonia, te transporteren, en daarna weer om te zetten naar waterstof.