blog

De toekomst van duurzame waterstof is al begonnen

energie

“Ondanks de onzekerheid over de toekomst van duurzame waterstof, zijn er veelbelovende tekenen dat het sneller betaalbaar wordt dan verwacht,” zo constateert waterstofgezant Noé van Hulst in deze blog.

De toekomst van duurzame waterstof is al begonnen

Door Noé van Hulst, waterstofgezant bij het ministerie van Economische Zaken en Klimaat

 

Er is een groeiende internationale consensus dat duurzame waterstof een sleutelrol zal spelen in de transitie naar een duurzame energievoorziening. Waterstof is van cruciaal belang om de koolstofemissies van de industrie en zwaar transport te helpen verminderen en daarnaast energieopslag op grote schaal te kunnen realiseren.

Waterstof is een veelzijdige energiedrager die uit een breed scala aan bronnen kan worden geproduceerd en op vele manieren in de gehele energiesector kan worden gebruikt. Het kan een game-changer worden in zijn koolstofarme vorm, maar een wijdverspreide adoptie staat voor uitdagingen.

Het Internationaal Energieagentschap bereidt een groot onderzoek voor om het potentieel en de economische haalbaarheid van waterstof op haar merites te kunnen beoordelen. Medio juni zal het rapport verschijnen en een belangrijke bijdrage leveren aan het Japanse voorzitterschap van de G20 dit jaar.

De meest duurzame variant is groene waterstof, die zonder koolstofemissies wordt opgewekt

Volgens onderzoekers is duurzame waterstof nog steeds te duur om op grote schaal in te zetten. Volgens sommige schattingen zullen de prijzen tot 2030 niet voldoende dalen. Maar ondanks de onzekerheid over de toekomst van duurzame waterstof, zijn er veelbelovende tekenen dat het sneller betaalbaar wordt dan verwacht.

Belangrijk is hoe de waterstof geproduceerd wordt. Op dit moment wordt het voornamelijk industrieel geproduceerd uit aardgas, met een aanzienlijke CO2-uitstoot als gevolg. Dat type staat bekend als ‘grijze’ waterstof.

Een schonere versie is ‘blauwe’ waterstof, waarvoor de koolstofemissies worden vastgelegd en opgeslagen of opnieuw worden gebruikt. De meest duurzame variant is ‘groene’ waterstof, die zonder koolstofemissies wordt opgewekt uit hernieuwbare energiebronnen.

Grijze waterstof duurder maken

Op dit moment is grijze waterstof goedkoper dan de andere twee varianten. De prijs wordt geschat op ongeveer € 1,50 per kilo. De belangrijkste drijfveer is de aardgasprijs, die over de hele wereld varieert.

Te vaak neemt men aan dat de prijs van grijze waterstof in de nabije toekomst op dit relatief lage niveau zal blijven. Het IEA verwacht echter een structurele stijging van de aardgasprijzen als gevolg van marktwerking. En nog belangrijker in deze is de potentiële volatiliteit van gasprijzen, zoals aangetoond in Europa, waar ze meer verbonden zijn geraakt met spotmarkten.

Bovendien moet in een toenemend aantal rechtsgebieden over de hele wereld betaald worden voor CO2-emissies. In het emissiehandelssysteem van de Europese Unie ligt de prijs van CO2 tussen de € 20 en € 25 per ton.

Een groeiend aantal landen van de Europese Unie wil een minimum CO2-prijs vaststellen

Een groeiend aantal landen van de Europese Unie wil een minimum CO2-prijs vaststellen die geleidelijk zal toenemen tot ongeveer € 30 tot € 40 per ton in de komende tien jaar. Dat betekent dat de kosten van CO2 uiteindelijk bijna € 0,50 toevoegen aan de prijs van een kilo grijze waterstof in Europa, wat de totale prijs op ongeveer € 2 brengt.

Bovendien mogen we bij de productie en het gebruik van grijze waterstof in de industrie – in een wereld die steeds koolstofarmer is – ook de afnemende maatschappelijke aanvaardbaarheid van de uitstoot van CO2 niet uit het oog verliezen.

Blauwe waterstof verkleint de kloof

Ook de prijs van blauwe waterstof wordt hoofdzakelijk beïnvloed door de aardgasprijzen. Maar de op één na belangrijkste factor betreft de kosten van het afvangen en hergebruiken of opslaan van de CO2-uitstoot.

Volgens de huidige schattingen ligt de prijs van CO2-afvang, -bewerking en -opslag (carbon capture, utilization and storage, CCUS, red.) tussen de € 50 en € 70 per ton CO2. De prijs is lager in specifieke gevallen, zoals ammoniakproductie.

Hierdoor ligt de huidige prijs van blauw waterstof in Europa iets boven de prijs van grijze waterstof, maar die kloof zal kleiner worden als de kosten van CO2-emissies de komende jaren verder zullen stijgen.

Zodra het CCUS-proces in blauwe waterstoffabrieken is opgeschaald en gestandaardiseerd, zullen de kosten waarschijnlijk dalen.

Innovatie zal meer mogelijkheden creëren voor het gebruik van CO2 in de industrie, wat de kosten van CCUS verder kan drukken. Deze ontwikkelingen kunnen de prijs van blauwe waterstof eerder dan vaak wordt aangenomen op het niveau van grijze waterstof brengen.

De prijs van groene waterstof

Verschillende factoren spelen een rol bij de prijs van groene waterstof, die op dit moment naar schatting tussen de € 3,50 en € 5 per kilo ligt.

De eerste factor is de kosten van elektrolyse, het proces waarbij waterstof wordt geproduceerd uit water met behulp van hernieuwbare energie. De totale wereldwijde elektrolysecapaciteit is momenteel beperkt en kostbaar. De meeste deskundigen verwachten dat een aanzienlijke toename van de elektrolysecapaciteit de kosten in de komende tien jaar met ongeveer 70 procent zal verminderen.

De belangrijkste factor wat betreft de kosten van groene waterstof is echter de prijs van de groene stroom die wordt gebruikt in het elektrolyseproces. De kosten voor het opwekken van zonne- en windenergie zijn in het afgelopen decennium spectaculair gedaald. Dat vraag je je af wat er in de toekomst met de kosten van groene waterstof kan gebeuren. Net als bij wind en zonne-energie kan een en ander een stuk sneller gaan dan deskundigen momenteel verwachten.

In landen met een overvloed aan zon en wind zijn de prijzen van groene stroom gedaald tot ongeveer 2 eurocent per kWh

In landen en regio’s die gezegend zijn met een overvloed aan zon en wind – zoals het Midden-Oosten, Noord-Afrika en Latijns-Amerika – zijn de prijzen van groene stroom gedaald tot ongeveer 2 eurocent per kWh.

Deskundigen verwachten dat die prijzen in de nabije toekomst nog verder afnemen. De voormalige Amerikaanse minister van Energie, Steven Chu, heeft onlangs gesuggereerd dat de prijzen binnenkort kunnen dalen tot 1,5 dollarcent (1,3 eurocent) per kWh.

In bovengenoemde landen en regio’s is een reëel vooruitzicht op massaproductie van groene stroom voor huishoudelijk gebruiken groene waterstof voor zowel binnenlandse toepassingen als exportmarkten.

Een wereldwijde duurzame waterstofmarkt?

Groene waterstof kan in principe over de hele wereld worden verscheept naar plaatsen die minder goed zijn uitgerust met goedkope hernieuwbare energiebronnen.

Japan heeft verschillende pilotprojecten opgestart – samen met landen als Australië, Saoedi-Arabië en Brunei – om de beste manier voor het transport van groene of blauwe waterstof over grote afstanden te onderzoeken.

Het is te vroeg om te weten hoe de transportkosten zich zullen ontwikkelen en hoe snel een wereldwijde waterstofmarkt kan ontstaan. Afhankelijk van de technologische vooruitgang kan wellicht nog in de komende decennia een markt vergelijkbaar met die van vloeibaar aardgas ontstaan .

Wat betekent dit allemaal voor de kosten van groene waterstof in Europa? Ten eerste dat het inderdaad meer tijd kan duren voordat de kosten van groene waterstof dalen en in de buurt van grijze en blauwe waterstof komen. De opschaling van elektrolyse moet de kosten drukken. Van nog groter belang is dat voor de massaproductie van waterstof grote volumes goedkope groene stroom beschikbaar zijn.

De verwachte opschaling van de offshore windproductie in Noordwest-Europa gaat naar verwachting de komende 10 tot 15 jaar van start. Vermoedelijk is dan rond 2030 de massale inzet van groene waterstof begonnen.

Enkele grote industriële spelers – waaronder Engie – hebben een duidelijk kostendoel gesteld om tegen 2030 voor groene waterstof netpariteit met grijze waterstof te bereiken. Ook de Japanse overheid heeft voor 2040 stringente kostendoelen voor duurzame waterstof geformuleerd.

Enkele industriële spelers hebben als doel tegen 2030 voor groene waterstof netpariteit met grijze waterstof te bereiken

Hoewel de ambities op de lange termijn zijn, sluiten ze het gebruik van groene waterstof de komende jaren niet uit. Het gebeurt al lokaal in Europa, waar on-site groene waterstof wordt gegenereerd uit wind- of zonne-energie, voor industrie, transport of energieopslag.

Diverse bedrijven hebben creatieve duurzame businesscases bedacht. Zo heeft het Zweedse energiebedrijf Vattenfall berekend dat de productie van een auto van € 20.000 uit CO2-vrij staal (met groene waterstof) in plaats van gewoon staal, slechts € 200 aan de prijs zou toevoegen. Dat suggereert dat men premiummarkten kan ontwikkelen voor consumenten die bereid zijn om 1 tot 3 procent meer te betalen voor producten die met groene waterstof zijn geproduceerd.

Het Deense energiebedrijf Orsted heeft onlangs aangekondigd dat haar bieding op een offshore windveiling in Nederland, ook de productie van groene waterstof voor industrieel gebruik omvat. Deze voorbeelden tonen aan dat er momenteel nieuwe bedrijfsmodellen ontstaan, met ongetwijfeld positieve verrassingen in het verschiet.

Toekomst van waterstof en beleid

Energiebeleid kan duidelijk een groot verschil maken door maatregelen als minimum CO2-prijzen. Een andere belangrijke factor is de manier waarop de overheid de energietransitie stimuleert.

De Nederlandse regering heeft een verbreding van haar koolstofarme doelstellingen aangekondigd. Op dit moment is die beperkt tot subsidies voor de productie van hernieuwbare energie, maar zal binnenkort worden uitgebreid met alle mogelijke kosteneffectieve manieren om CO2 te verminderen, waaronder CCUS. Dit zal op de korte termijn blauwe waterstofprojecten in de markt stimuleren en hopelijk – afhankelijk van hoe de kosten zich ontwikkelen – ook groene waterstofprojecten in de nabije toekomst.

De waterstofstrategie van Frankrijk omvat indicatieve doelen voor het vergroenen van het huidige gebruik van grijze waterstof in de industrie. De Franse overheid heeft als doel gesteld dat er in 2022 10% groene waterstof wordt gebruikt in de industrie en in 2027 20 tot 40 procent.

In Duitsland (Shell, Siemens, Tennet) wil een aantal industriële spelers in veilingen offshore windmolenparken met elektrolyse combineren, waardoor de waardeketen in één offerte wordt gevat.

Veel discussies gaan over de verplichting om schoon gas - inclusief waterstof - in de gasnetten te mengen

Nul-emissienormen voor voertuigen worden in veel steden en landen steeds populairder. Ze zijn een krachtige aanjager van schone waterstoftoepassingen in transport, waar diesel en benzine snel minder aanvaardbaar worden. Dit kan de kosten van elektrolyse nog sneller verlagen.

Veel discussies in Europa gaan over bijvoorbeeld de verplichting om schoon gas (inclusief waterstof) in de gasnetten te mengen. Dit zou helpen de duurzame waterstofmarkt in Europa op gang te helpen, ook al beginnen we op een bescheiden niveau.

Andere belangrijke beleidsinstrumenten omvatten de verdubbeling van onderzoek & ontwikkeling (R&D)  in schone waterstof, zoals overeengekomen in het Mission Innovation initiatief; het wegnemen van subsidies voor fossiele brandstoffen; certificaten voor blauwe en groene waterstof; een gunstige uitvoering van de Europese richtlijn hernieuwbare energie (European Renewable Energy Directive, REDII); gemeenschappelijke kwaliteits- en veiligheidsnormen; en goed afgestemde regelgeving over de rollen die de verschillende spelers in deze nieuwe markt kunnen spelen.

Naar verwachting zullen we in de komende maanden nog veel meer horen over beleidsmaatregelen die de totstandkoming van één duurzame waterstofmarkt in Europa stimuleren.

De toekomst van duurzame waterstof is al begonnen.

 

Noé van Hulst is waterstofgezant bij het ministerie van Economische Zaken en Klimaat, is voormalig voorzitter van de raad van bestuur van het Internationaal Energieagentschap (IEA, 2017-2018). Van Hulst is tevens voorzitter van het High Level Advisory Panel voor de komende waterstofstudie van het IEA. Dit rapport wordt opgesteld ter ondersteuning van het Japanse voorzitterschap van de G20 en zal in juni worden uitgebracht. Deze blog is ook op de website van het International Energy Agency (IEA) gepubliceerd.

 

 

 

 

Reageer op dit artikel