Waterstof

Wat is waterstof?

Waterstof als gas, zoals we waterstof maken als brandstof, heeft het scheikundige formule H2. Waterstof ontstaat door water (H2O) te splitsen in waterstofgas (H2) en zuurstofgas (O2). Waterstof kan gebruikt worden als brandstof. Het mooie daaraan? Bij de verbranding komt alleen waterdamp (H2O) en warmte vrij. Of waterstof ook echt duurzaam is, is afhankelijk van de manier waarop het gemaakt wordt.

Waterstof is de lichtste stof die we kennen. Het is lichter dan lucht en onder normale omstandigheden gasvormig. Je kunt het niet zien, niet ruiken en niet proeven. In het heelal komt waterstof veelvuldig voor, maar op aarde niet. Waterstof is zo licht, dat het gelijk opstijgt. We moeten waterstof dus eerst maken, voordat we het kunnen gebruiken.

Om waterstof te maken is energie nodig. Waterstof is dan ook geen energiebron, zoals de zon of de wind. Het is een energiedrager, en een flinke ook. Waterstof neemt energie op die vrijkomt bij het maken. Het kan zo meer energie bevatten dan elke andere stof. En daarin schuilen mogelijkheden én risico’s.

Waterstof als brandstof

Waterstof an sich is niets nieuws. In de procesindustrie maken we er volop gebruik van voor de productie van kunstmest. We verkennen de ruimte dankzij raketmotoren die draaien op waterstof. Het is een bijproduct bij het harden van boter. En in staal- en glasfabrieken is waterstof ook geen onbekende meer. Toch is waterstof een enorme trend. Hoe dat komt? Doordat het als oplossing binnen de energietransitie zijn intrede doet in de bebouwde kom. Er zijn pilots voor waterstofauto’s, waterstofverwarming en waterstoftankstations.

Daarmee laait een belangrijke discussie op: hoe gaan we veilig en duurzaam om met waterstof?

Hoe waterstof gemaakt wordt, bepaalt of het duurzaam is

Het mooie van waterstof is dat er bij verbranding alleen water(damp) vrijkomt. Dat maakt het een duurzame brandstof voor hogetemperatuurprocessen in de industrie − bijvoorbeeld voor het maken van staal − en een milieuvriendelijke vervanger voor benzine, kerosine en aardolie.

Eén probleem echter: waterstof is alleen maar duurzaam als het gemaakt wordt door water (H2O) te splitsen in waterstof (H2) en zuurstof (O) met duurzaam opgewekte energie uit de wind of de zon. En zover zijn we nog lang niet. Tegenwoordig wordt bijna alle waterstof nog gemaakt van fossiele brandstoffen, waarbij veel CO2-uitstoot vrijkomt.

Waterstof maken: groene, grijze en blauwe waterstof

Er bestaan dus verschillende manieren om waterstof te maken. Het resultaat is altijd een kleurloos gas. Toch spreken we in kleuren als we het over waterstof hebben: groen, grijs en blauw. Die kleuren zeggen iets over de productiewijze.

Groene waterstof

Groene waterstof is de duurzaam geproduceerde waterstof uit water. Groen waterstof wordt gemaakt met behulp van elektrolyse. Door elektriciteit door het water te laten stromen, ontstaat bij de negatieve elektrode waterstofgas en bij de positieve elektrode zuurstofgas.

Grijze waterstof

Grijze waterstof is de gangbare niet zo duurzame variant, die we maken door water onder hoge druk te laten reageren met aardgas.

Blauwe waterstof

Blauwe waterstof wordt op dezelfde manier gemaakt als grijze waterstof, maar de vrijgekomen CO2-uitstoot wordt opgevangen en opgeslagen onder de grond. In Nederland doen we dit nu nog niet.

Waterstof zelf maken is niet aan te bevelen. Maar het klinkt zo mooi en aantrekkelijk: zelf waterstof maken met de energie van zonnepanelen. De waterstof opslaan in een tank onder het huis en deze gebruiken om je auto mee vol te tanken, of als energie om elektronische apparaten mee op te laten. En wordt het koud in de winter? Dan hoeft de gaskachel niet meer aan, maar verwarm je vanuit je waterstoftank. Zo heb je het ook lekker warm in huis als de zonnepanelen geen energie opwekken in de winter. Het is wel de toekomst, maar nu nog niet rendabel én veel te gevaarlijk.

Waterstof in de toekomst

Om de energietransitie het hoofd te bieden, zet het kabinet in op groene waterstof die geheel CO2-vrij is. En dan met name om de grijze waterstof te vervangen voor de groene variant in de procesindustrie en als brandstof voor zwaar wegtransport en in de luchtvaart. Maar ook een andere toepassing wordt verkend.

Aangezien Nederland in 2050 klimaatneutraal moet zijn en dus afhankelijk van energie uit zon en wind, hebben we een flinke energiebuffer nodig voor de windstille en bewolkte momenten. Die buffer kunnen we misschien wel halen uit waterstof. Waterstof is namelijk heel goed op te slaan voor een lange tijd, omdat het weinig energie verliest.

Waterstof tanks en andere vormen van opslag

Waterstof kunnen we opslaan in lege zoutkoepels of gasvelden onder de grond. Vanwege het geringe energieverlies is dat efficiënter dan energieopslag in grote batterijen. Gasvormig waterstof neemt alleen erg veel ruimte in.

Waterstof kan gecomprimeerd worden door de waterstof onder hoge druk te brengen. Het krijgt dan een hogere energiedichtheid per kilo, bijna drie keer zo veel is als de dichtheid van aardgas, waardoor we de waterstof kunnen opslaan in een kleinere ruimte. Ook het vloeibaar maken van gasvormig waterstof door koeling is een oplossing. Maar dit gebeurt nog nauwelijks, omdat het vrij veel energie kost.

Stel dat dat in de toekomst wel lukt, dan nog neemt watergas veel ruimte in. Een gevulde tank van een waterstofauto, moet vier keer zo groot zijn als een benzinetank om hetzelfde aantal kilometers te kunnen afleggen.

• Groene waterstof - waterstof cursus ROVC
• monteur-verwarming-waterstof-cursus-stock-image by senivpetro on Freepik
• Verwarmen met waterstof

Waterstof kán een rol spelen in het verwarmen van huizen, maar dat is alleen zinvol als er geen alternatief is. Het is het duurzaamste om huizen te verwarmen door te isoleren en een elektrische warmtepomp te gebruiken. Maar met de juiste voorzorgsmaatregelen is waterstof in principe net zo veilig te gebruiken als aardgas. Het gasnet is met een aantal kleine aanpassingen in de basis geschikt voor distributie van waterstof. Waar waterstofverwarming een oplossing kan zijn: bij historische panden in binnensteden die niet op lage temperatuur verwarmd kunnen worden en bij collectieve systemen zoals stadsverwarmingsnetten.

Nadelen waterstof: veiligheid

Waterstof maken, tanken, opslaan, comprimeren, distribueren, toepassen. Wat we ook doen, we moeten altijd rekening houden met de risico’s. Waterstof is zeer licht ontvlambaar en dus explosiegevoelig. En omdat waterstof veel energie kan bevatten, kan de explosie ook nog eens erg krachtig zijn.

Een ander risico is dat we een waterstoflek niet kunnen waarnemen. In de buitenlucht hoeft zo’n onzichtbaar lek niet erg te zijn. De waterstof gaat omhoog en verdwijnt met een snelheid van 20 meter per seconde in de lucht. Maar hoe anders is dat als de waterstof zich ophoopt in huizen, bijvoorbeeld in systeemplafonds met verlichting?

Kennis nodig van gevaren waterstof

Stel dat de ambities van de overheid werkelijkheid worden. Dan gaan we waterstof op grotere schaal duurzaam produceren en opslaan, en dan vindt deze explosiegevaarlijke stof steeds vaker zijn weg naar de bebouwde kom. Om ongevallen te voorkomen, moeten we dus heel goed weten waarmee we te maken hebben.

Wie in aanraking komt met waterstof, moet op de hoogte zijn van de eigenschappen van de stof en van de specifieke gevaren bij productie en toepassing. Zo is het voor waterstoftankstations belangrijk om de ophoping van gas bij een waterstoflek te voorkomen, bijvoorbeeld door schuine overkappingen te bouwen.

Werk jij met waterstof?

Ben jij geïnteresseerd in de kansen van waterstof voor de toekomst? Werk je of wil je werken met waterstofsystemen, bijvoorbeeld als engineer, ontwerper of veiligheidsfunctionaris? Zorg dan dat je veiligheidskennis up-to-date is en volg een cursus in waterstof bij ROVC.

Waterstof cursus volgen?

Werk jij met waterstof? Of wil jij bijdragen aan het innoveren met waterstof? Dan is het belangrijk op de hoogte te zijn van de gevaren. Bekijk het cursusaanbod:

Waterstof veiligheid

Tijdens de cursus “ATEX Veiligheid bij Waterstofsystemen Design & Engineering” leer je alles over de gevaren van waterstof en hoe jij veilig kunt werken met waterstof. Deze cursus is geschikt voor wie betrokken is bij het ontwerpen van waterstofsystemen of de veiligheid daarvan moet bewaken.

Waarom een cursus waterstof volgen bij ROVC?

• ROVC heeft het grootste aanbod elektrotechnische cursussen in Nederland
• Cursussen voor zowel de installatietechniek als industriële elektrotechniek
• Veel cursussen kun je ook volgen als avondopleiding
• Praktijkgerichte cursussen, in iedere cursus ga je met een practicum aan de slag
• Cursussen zijn gericht op volwassenen die werken of willen werken in de elektrotechniek
• Veel cursussen worden ook incompany gegeven