Het waterstofnetwerk van Gasunie (bron: Gasunie '22)Om transport economisch rendabel te maken moet waterstof samengeperst of vloeibaar gemaakt worden. Een andere optie is het te converteren naar andere moleculen, bijvoorbeeld ammoniak. Gebeurt dit niet, dan kan het gebeuren dat het transport meer energie kost dan de getransporteerde energie en dat is een ongewenste situatie.
Waterstoftransport
Op welke manier en in welke vorm waterstof opgeslagen of getransporteerd wordt hangt af van de hoeveelheid en afstand waarover transport moet plaatsvinden. Voor beperkte hoeveelheden waterstof is transport via tubetrailers geschikt. Hierbij wordt waterstof onder druk gebracht in vrachtwagens met buizen. Tubetrailers worden o.a. gebruikt voor de levering van waterstof aan tankstations, en om waterstof dat bij kleindere electrolyse-installaties wordt geproduceerd te transporteren. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij Sinnewetterstof in Oosterwolde.
Zodra de hoeveelheid te transporteren waterstof groter is komt transport via buisleidingen in beeld. In buizen kan waterstof worden getransporteerd onder druk, vloeibaar of als andere moleculen. Op welke manier dit gebeurt hangt af van hoe het aangeleverd wordt en ook waarvoor de waterstof gebruikt zal worden. De kosten van de aanleg van buissystemen zijn hoog, waardoor het hergebruik van bestaande buizen een goed idee is. Wanneer buizen voor aardgas niet meer worden gebruikt vanwege de energietransitie dan kunnen deze voor waterstoftransport worden gebruikt. In Lochem is dit toegepast in een woonwijk, waarbij tien woningen zijn voorzien van waterstof.
Ook Gasunie realiseert een waterstofnetwerk. Naar verwachting bestaat 85 procent van dit leidingennetwerk uit hergebruikte aardgasleidingen. Hierdoor kunnen de kosten fors worden gereduceerd. Netbeheer Nederland is bij veel onderzoek naar transport van waterstof in buisleidingen betrokken om te zorgen dat de waterstofeconomie van start gaat. Alliander bereidt zich momenteel voor op het aanleggen van lokale waterstofleidingen voor het voorzien van industrie en bedrijven van waterstof. Lokale infrastructuur kan dan op termijn gekoppeld worden aan het waterstofnetwerk Nederland.
PCS7 besturing met koude bron en koelers
Intercontinentaal transport
Voor transport over zeer lange afstanden, intercontinentaal, kan waterstof in schepen onder druk, vloeibaar of als andere moleculen worden vervoerd. Waterstof kan worden omgezet naar methanol, ethanol of methaan. Bij de omzetting en het gebruik van deze moleculen komen broeikasgassen vrij, bijvoorbeeld bij verbranding. Vandaar dat dit voor een geheel duurzaam energiesysteem een minder geschikte manier lijkt te zijn. Een andere optie is waterstof vloeibaar maken. Dit kan door het te koelen tot -253 °C (bij atmosferische druk). De kosten hiervan zijn hoog, door de hoge materiaalkosten en het hoge verbruik tijdens het koelen en het koelen tijdens het transport. Voordeel hiervan is wel dat de waterstof zuiver blijft en er daardoor veel toepassingen mogelijk zijn.
Omzetting naar ammoniak
Een andere mogelijkheid is het omzetten van waterstof (H2) en stikstof (N2) naar ammoniak (NH3). Bij atmosferische druk wordt ammoniak vloeibaar bij -33 °C, waarmee het een veel hoger kookpunt heeft dan waterstof. Bij een druk van ongeveer 10 bar is ammoniak vloeibaar bij kamertemperatuur. Dat maakt transport relatief eenvoudig. Ammoniak heeft een hoge energiedichtheid, is CO2-vrij en er bestaat al een wereldmarkt voor. De ammoniak kan direct worden toegepast in sommige productieprocessen. Vandaar dat ammoniak een interessante manier is om waterstof te transporteren. Nadeel is dat ammoniak een giftige stof is.
Vloeibare organische waterstof dragers
LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carriers – Vloeibare organische waterstof dragers) zijn olie-achtige stoffen die stabiel en vloeibaar zijn en die waterstof kunnen opnemen en weer afgeven. De drager wordt gebonden met waterstof via een hydrogeringsreactie, een proces onder hoge druk en hoge temperatuur. Dit proces kost veel energie. Voorbeelden van vloeibare organische waterstof dragers zijn tolueen, N- ethylcarbazool en Dibenzyltolueen. Om LOHC te gebruiken is nog veel innovatie en opschaling van productieprocessen noodzakelijk.
'Waterstof gaat een belangrijke rol spelen in de toekomstige volledige duurzame energievoorziening'
Recente ontwikkelingen
Er zijn dus diverse mogelijkheden voor het transport van waterstof. Interessant is om te zien welke mogelijkheden nu verder worden ontwikkeld. In de haven van Rotterdam zijn vier bedrijven bezig met het ontwikkelen van importterminals voor waterstof. Het meest ver gevorderd zijn de plannen voor de ACE terminal, waarbij Gasunie, HES International en Vopak een terminal ontwikkelen voor de import van groene ammoniak. Diverse bedrijven verwachten dat groene ammoniak zal worden verhandeld als een commodity, net als bijvoorbeeld olie en kolen. Bedrijven zullen gaan handelen in schepen met ammoniak, en de hoogste bieder zal de lading vervolgens kunnen kopen. Deze terminal kan vervolgens deze lading afhandelen. Wat er met de groene ammoniak gaat gebeuren is afhankelijk van de koper. Op het terrein van de terminal is ruimte voor een fabriek waarin de ammoniak kan worden omgezet naar waterstof dat dan via het waterstofnetwerk Nederland verder getransporteerd kan worden.
Het ligt voor de hand om de te importeren waterstof in de aangevoerde vorm te gaan gebruiken, aangezien dat een extra omzetting bespaart en daarmee energie en geld. Groene ammoniak zou direct in de industrie gebruikt kunnen worden, of als transportbrandstof voor de scheepvaart. De behoefte aan pure waterstof kan dan zoveel mogelijk via elektrolyse binnen Nederland wordt ingevuld en via import van vloeibare waterstof.
Waterstofoplsag
De geïmporteerde waterstof kan worden opgeslagen in opslagtanks in de aangevoerde of een andere vorm. Bij de ACE terminal is bijvoorbeeld al opslagcapaciteit beschikbaar en dit kan ook nog worden uitgebreid. Een andere mogelijkheid is grootschalige opslag, zoals bijvoorbeeld in zoutcavernes.
HyStock is een project van Gasunie waarbij in het Groningse Zuidwending zoutcavernes worden voorbereid op opslag van waterstof. Deze cavernes zullen worden gekoppeld aan het waterstofnetwerk Nederland. Met opslag van waterstof kan een buffer worden aangelegd voor periodes waarin duurzame opwek minder is, bij geen zon en weinig wind, en kan het aanbod en de afname van waterstof in balans gebracht worden. Opslag van waterstof in de ondergrond is geschikt voor zeer grote volumes. Daarmee is het, anders dan opslag van elektriciteit in accu’s, geschikt voor seizoensopslag.
Opslag van waterstof is nieuw. De afgelopen periode is er gewerkt aan demonstratieprojecten. De potentie van de opslag in zoutcavernes is hoog. Momenteel zijn er zes zoutcavernes operationeel in Zuidwending voor aardgasopslag. Op de huidige locatie kunnen vier extra cavernes worden ontwikkeld. De verwachting is dat die vier cavernes in 2030 operationeel zijn en ook nodig voor de marktvraag naar waterstof op dat moment.
De huidige manieren om groene waterstof te maken zijn nog onvoldoende ontwikkeld om de toekomstige waterstofproductie aan te kunnen. De grootste locaties met electrolysers in de wereld hebben momenteel een capaciteit van ongeveer 10 MW, terwijl er nu gesproken wordt over waterstofproductielocaties van 10 GW.