Rapport Waterstof

Waterstof een alternatieve warmtebron voor huishoudens in Wijchen?

rapport

September 2023

Inleiding Dit rapport is opgesteld naar aanleiding van motie 23 ‘Toekomstbestendige warmteinfrastructuur kan met (groene) waterstof het verschil maken’ van maart 2023. Waterstof staat erg in de belangstelling vooral in het kader van de energietransitie. Er is dan ook veel over dit onderwerp geschreven. Voor dit rapport is er voornamelijk gebruik gemaakt van informatie vanuit onderzoeksbureaus zoals TNO en Royal Haskoning, en de Rijksoverheid. Achteraan vindt u de volledige literatuurlijst. Omdat er zoveel publicaties over waterstof verschijnen, is het onmogelijk volledig te zijn. Dit rapport gaat voornamelijk in op de strekking van de motie, namelijk de mogelijkheden voor toepassing van waterstof als warmtebron voor Wijchense huizen. Als eerste gaan we in op wat waterstof is, om vervolgens de huidige toepassingen te bespreken. In het derde deel kijken we naar de toepassing van waterstof in de gebouwde omgeving. Daarna kijken we naar de verwachte toekomstige ontwikkelingen op het gebied van waterstof. We sluiten af met de conclusies.

1. Wat is waterstof? We hebben in internationaal en nationaal verband afspraken gemaakt om de opwarming van de aarde zoveel mogelijk te beperken tot 1,5 graad om ernstige klimaatverandering tegen te gaan. Om dit voor elkaar te krijgen moeten we van fossiele brandstoffen zoals aardgas en elektriciteit uit kolencentrales overstappen naar energie uit hernieuwbare bronnen, zoals zon en wind. Een van de andere schone alternatieven die vaak genoemd wordt is waterstof. In dit hoofdstuk gaan we in op wat waterstof is. Kenmerken van waterstof Vaak wordt waterstof in een adem genoemd met elektriciteit en aardgas. Er is echter een groot verschil, waterstof is geen energiebron maar een energiedrager. Dat wil zeggen dat er energie in gestopt moet worden die er op een later tijdstip uitgehaald kan worden. Dit is vergelijkbaar met een batterij. Bij een energiebron is er al van nature energie in de bron aanwezig, die er vervolgens uit gehaald kan worden. Vaak wordt hiervoor een apparaat gebruikt. Denk bijvoorbeeld aan de wind en de zon als energiebronnen en respectievelijk windmolens en zonnepanelen als apparaten om de energie uit deze bronnen te halen. Waterstof is onder normale omstandigheden een gas. Het heeft een lage dichtheid en is daarmee ook het lichtste gas dat we kennen. De energiedichtheid is daarentegen wel hoog.

De energiedichtheid van waterstof is ongeveer drie keer zo hoog als die van aardgas. Waterstof is als energiedrager erg geschikt om grote hoeveelheden duurzame energie op te slaan voor langere tijd. Dit in tegenstelling tot accu’s die slechts beperktere hoeveelheden voor een korte periode kunnen opslaan. Productieproces Hoewel waterstof in de natuur voorkomt, wordt er vooralsnog geen waterstof uit de bodem zoals dat wel het geval is voor aardgas. Waterstof moet dus gemaakt worden. Hoofdzakelijk kan waterstof op twee manieren worden geproduceerd: 1. door omzetting van aardgas, of 2. door waterelektrolyse met behulp van elektriciteit.

De productiemethode bepaalt de duurzaamheid van waterstof. Door de verschillen in productie zijn er ook verschillende soorten waterstof te onderscheiden. We beperken ons hier tot de drie belangrijkste categorieën: grijze, blauwe en groene waterstof. Grijze waterstof wordt geproduceerd met behulp van aardgas, hierbij komt CO2 vrij. Blauwe waterstof wordt ook geproduceerd met behulp van aardgas, maar hierbij wordt de CO2 die tijdens het productieproces vrijkomt afgevangen en onder de grond opgeslagen, dit heet Carbon Capture and Storage (CCS). Dit zorgt voor een CO2 reductie van ongeveer 70% ten opzichte van grijze waterstof. Groene waterstof wordt gemaakt door elektrolyse met behulp van hernieuwbare elektriciteit. Er zijn verschillende technieken die hiervoor gebruikt worden (bron: TNO). Bij groene waterstof komt er helemaal geen CO2 vrij, mits er hernieuwbare elektriciteit wordt gebruikt.

Figuur 1: Het productieproces van grijze, blauwe en groene waterstof (Bron: Royal Haskoning). Naast dat er verschil is in de productiemethode is, er ook een verschil in zuiverheid van het eindproduct. Groene waterstof is zuiverder dan blauwe waterstof en kan daardoor direct gebruikt worden voor een verbrandingsmotor zoals in een auto. Blauwe waterstof is meer geschikt voor industriële toepassing (bron: TNO). Het overgrote deel van de waterstof die nu beschikbaar is bestaat uit grijze waterstof. In Nederland wordt op deze manier ongeveer 0,8 mln. ton waterstof geproduceerd waarvoor vier miljard kuub aardgas wordt gebruikt en zorgt voor een CO2-emissie van 12,5 miljoen ton (bron: TNO). Op dit moment wordt geëxperimenteerd met de opslag van CO2 in, bijvoorbeeld lege gasvelden, voor de productie van blauwe waterstof. Vanuit het Rijk zijn hiervoor subsidies beschikbaar. Op dit moment wordt op nog maar een beperkt aantal plaatsen in de wereld blauwe waterstof op grote schaal geproduceerd (bron: TNO). Groene waterstof wordt op dit moment mondjesmaat geproduceerd, omdat de hoeveelheid beschikbare hernieuwbare elektriciteit beperkt is. Daarnaast is het productieproces van duurzame waterstof momenteel niet erg efficiënt. Bij het omzetten van elektriciteit naar waterstof gaat er zo’n 25% van de energie verloren, afhankelijk van het type elektrolyser.

Als die waterstof op een later moment weer omgezet wordt naar elektriciteit dan betekent dat een energieverlies van zo’n 40% dat vrijkomt in de vorm van warmte (bron: Natuur&Milieu). Om waterstof te vervoeren wordt het vaak gecomprimeerd. Het comprimeren van waterstof zorgt voor een energieverlies van zo’n 10% (bron: TNO). Om energieverlies tegen te gaan verdient het de voorkeur om, waar mogelijk, elektriciteit direct in te zetten in plaatst van deze eerst om te zetten in waterstof. Daar staat wel tegenover dat de transportkosten van elektriciteit hoger zijn dan die van gassen (bron: Raad voor de leefomgeving).

2. Huidige toepassingen van waterstof In het vorige hoofdstuk kwam al aan bod dat Nederland op dit moment vooral grijze waterstof produceert. In dit hoofdstuk kijken we naar de toepassingen daarvan. Nederland is op dit moment, na Duitsland, de grootste gebruiker van waterstof in Europa (bron: Natuur & Milieu). We produceren niet alle waterstof zelf, deels wordt deze ook ingevoerd vanuit andere landen. Industriële toepassingen De waterstof wordt op dit moment voornamelijk gebruikt in de industrie. De meeste waterstof wordt op dit moment gebruikt in de onderstaande sectoren: 1. Raffinaderijen Een groot deel van de waterstof in Nederland wordt momenteel gebruikt in raffinaderijen die dit gebruiken om brandstoffen te ontzwavelen. De waterstof die hiervoor gebruikt wordt is vrijgekomen tijdens het raffinageproces. De verwachting is wel dat de inzet van waterstof in deze branche zal afnemen door de overschakeling naar elektrisch vervoer. 2. Staalproductie In Nederland is er maar één staalproducent, Tata Steel in IJmuiden. Het produceren van staal kost enorm veel energie, het is dan ook niet verwonderlijk dat Tata Steel ook de grootste CO2 uitstoter van Nederland is. Waterstof zou ook een belangrijke rol gaan spelen in de verduurzamingsstrategie van het bedrijf. Echter Tata Steel heeft recentelijk gemeld dat zij haar verduurzamingsstrategie wil heroverwegen.

Wat de gevolgen hiervan zijn is nog niet bekend. 3. Chemische industrie 4. Kunstmest Voor de productie van kunstmest wordt veel van de Nederland geproduceerde waterstof ingezet. 5. Synthetische brandstoffen Waterstof wordt ook ingezet voor de productie van synthetische brandstoffen vooral voor de luchtvaart (Natuur&Milieu) Een groot voordeel van waterstof ten opzichte van elektriciteit is dat het zeer geschikt is voor toepassingen waarvoor een hoge temperatuur nodig is, net als aardgas. Dat maakt dat waterstof heel goed te gebruiken is voor industriële toepassingen, zoals de lijst hierboven ook laat zien. Voor deze sectoren zijn er ook weinig andere alternatieven voor een duurzamer productie. Transport Daarnaast wordt waterstof ingezet in de transportsector, doormiddel van brandstofcellen. Vanuit energetisch oogpunt is dit minder efficiënt dan voertuigen op elektriciteit laten rijden. Maar voor voertuigen die grote afstanden moeten overbruggen, of erg zwaar zijn, is waterstof een uitkomst. Hiervoor is nu nog een te groot en te zwaar accupakket nodig. Voorbeelden hiervan zijn vliegtuigen en schepen, maar ook zwaar vrachtverkeer. Er zijn in Nederland ook bussen die op waterstof rijden. Er zijn slechts enkele tankstations in Nederland waar waterstof te verkrijgen is.

In Wijchen wordt momenteel onderzoek gedaan naar de mogelijkheden om een waterstoftankstation in Bijsterhuizen te realiseren. Distributie en opslag Op dit moment is er nog geen grootschalig distributiesysteem voor waterstof. Waterstof wordt nu vaak vervoerd via schepen of vrachtwagens. Groene waterstof maken is het meest voordelig wanneer er een overschot is aan elektriciteit. Dus wanneer er veel wind

is of de zon flink schijnt. Om deze waterstof dan weer in te kunnen zetten wanneer er veel vraag is naar energie is goede opslag van belang. Waterstof kan op verschillende manieren opgeslagen worden. Onder andere door het onder druk te zetten, maar ook in vloeibare vorm en in chemische verbindingen. Een van de meest bekende vormen is ammoniak. Dit brengt echter de nodige risico’s voor het milieu met zich mee. Daarnaast onderzoekt Gasunie de mogelijkheid om waterstof op te slaan in zoutcavernes. Zowel vanuit economisch als technisch oogpunt lijkt deze oplossing veelbelovend. De waterstof die nu gebruikt wordt, wordt bijna volledig geproduceerd uit aardgas en restgassen van de industrie, waardoor er CO2 uitgestoten wordt. De verwachting is niet dat de industrie, als grootste gebruiker van waterstof, voor 2030 volledig zal over kunnen stappen naar duurzame oftewel groene waterstof. Dit komt omdat er op dit moment nog onvoldoende elektriciteit wordt geproduceerd door hernieuwbare bronnen. Daarnaast zijn er nog onvoldoende waterstoffabrieken die elektriciteit zouden kunnen omzetten naar waterstof.

3. Waterstof in de gebouwde omgeving Op dit moment wordt nog zo’n 95% van onze woningen en andere gebouwen verwarmd via aardgas. Met het oog op de CO2-uitstoot van aardgas, moeten we van het aardgas af. Lochem Aantal woningen: 12 In Lochem worden sinds november 2022, twaalf monumentale woningen in de wijk Berkeloord voorzien van waterstof voor verwarming en warm tapwater. Deze pilot is de eerste in Nederland waarbij waterstof via bestaande gasleidingen tot aan de combiketel in de woning wordt getransporteerd. De waterstof wordt aangevoerd door tubetrailers naar het naastgelegen industrieterrein en van daaruit ingevoed in het net. Het initiatief kwam via de lokale energie coöperatie vanuit de bewoners zelf. Liander is de uitvoerder van het project. Er is ook een demonstratiewoning ingericht om testen te kunnen uitvoeren en monteurs op te leiden. De bewoners betalen dezelfde prijs als wanneer ze nog aardgas zouden gebruiken. Ook is afgesproken dat de netbeheerder de situatie van voor het project kosteloos moet herstellen indien de levering van waterstof niet meer gegarandeerd kan worden. De bedoeling is om op termijn groene waterstof in te zetten, maar die is nu niet voldoende beschikbaar.

Grofweg zijn er twee mogelijkheden om woningen aardgasloos te verwarmen: individueel of collectief. Met individueel wordt een warmtevoorziening bedoeld die iedere woningeigenaar voor zich kan regelen, zoals een warmtepomp. In het geval van een collectief systeem worden meerdere woningen aangesloten op een warmtebron. Verwarming op waterstof hoort bij de laatste categorie. Er is in theorie ook nog een hybride variant mogelijk waarbij de woning een hybride warmtepomp heeft en een waterstofketel als pieklastvoorziening. De waterstofketel slaat dan aan wanneer er een piek in het verbruik is, bijvoorbeeld wanneer het heel koud is. In de gebouwde omgeving wordt waterstof nog niet grootschalig ingezet voor de verwarming van woningen en andere gebouwen. Er zijn experimenten opgezet om de toepassing ervan te onderzoeken. In de rode kaders in dit hoofdstuk zijn een aantal van deze experimenten nader toegelicht.

Toepassing van waterstof in de gebouwde omgeving Om waterstof naar de gebouwen te krijgen is een distributienetwerk nodig. Omdat waterstof veel vergelijkbare eigenschappen heeft als aardgas, wordt momenteel door verschillende partijen onderzocht in hoeverre het bestaande aardgasnetwerk hiervoor ingezet kan worden en welke aanpassingen er mogelijk nodig zouden zijn. Uit onderzoek van KIWA blijkt dat de meeste leidingen in Nederland geschikt zijn voor waterstof (bron: Alliander). In Wijchen is in veel wijken en kernen het aardgasnet deels financieel afgeschreven. Dit betekent dat het gasleidingnetwerk tenminste 40 jaar oud is. Technisch gezien kan het gasleidingnetwerk langer mee gaan dan deze 40 jaar, maar na 30 tot 40 jaar is de kans op schade en lekkages aanzienlijk groter (bron: Stedin). Wanneer een leiding precies vervangen moet worden hangt naast de leeftijd af van de ondergrond en het materiaal

waarvan de leiding gemaakt is (bron: Enexis). Het huidige leidingennetwerk zal dus op termijn vervangen moeten worden als we het willen inzetten voor de distributie van waterstof. Omdat het hele gasleidingnetwerk in Nederland met elkaar in verbinding staat, kan er niet zomaar waterstof voor lokaal gebruik in het systeem ingevoegd worden. Het alternatief hiervoor is het ontwikkelen van een klein losstaand netwerk met een duurzame bron van elektriciteit en een elektrolyser om waterstof te maken. Het is ook mogelijk om de waterstof vanuit een andere locatie aan te voeren, bijvoorbeeld per vrachtwagen. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij het proefproject in Lochem.

Figuur 2: Een voorbeeld van een klein lokaal netwerk (bron: Royal Haskoning)

Een lokaal waterstof systeem brengt de nodige uitdagingen met zich mee. Zo is de ruimtelijke inpassing een complex vraagstuk. Het lijkt daarbij logisch om de lokale productie van groene waterstof te koppelen aan de lokale opwek van duurzame energie. Echter in de praktijk lopen het aanbod van energie uit wind en zon niet gelijk op met de vraag naar energie. In de zomer is het aanbod het hoogst, maar de vraag naar energie het laagste. Ook wel de seizoenspiek genoemd. Het onderstaande plaatje illustreert dat.

Figuur 3: Verdeling energievraag en –aanbod (bron: Royal Haskoning) Het resultaat van deze onbalans is dat er aanzienlijke opslag capaciteit nodig is om de levering van groene waterstof het hele jaar door te kunnen garanderen. Een opslagsysteem brengt extra kosten met zich mee. Daarnaast leidt het beperkte aantal uren dat windmolens en zonnepanelen op vol vermogen energie opwekken (vollasturen), tot een relatief grote installatie voor de productie van waterstof met een grote mate van onderbenutting. Daarmee is het centraal produceren van groene waterstof in veel gevallen goedkoper dan lokale productie (bron: Royal Haskoning). Ook netwerkbedrijf Alliander geeft aan dat lokale groene waterstofproductie vaak niet haalbaar is vanwege de benodigde omvang van de opslag. Er zullen naast aanpassingen aan het netwerk ook aanpassingen binnenshuis moeten plaatsvinden. Omdat waterstof andere verbrandingseigenschappen heeft dan aardgas is de huidige HR ketel niet geschikt voor waterstof. In plaats daarvan is een waterstofketel nodig. Ook de gasmeter moet vervangen worden door een waterstofmeter. Mogelijk moeten er ook aanpassingen aan de leidingen binnenshuis plaatsvinden. Tot slot is veiligheid een belangrijk aspect, omdat waterstof licht ontvlambaar is.

Figuur 4: Een waterstofketel (bron: Royal Haskoning)

Verwachtte inzet van waterstof voor de gebouwde omgeving Onderzoeksbureau CE Delft heeft berekend dat zelfs wanneer er veel windparken in de Noordzee gerealiseerd zouden worden, in 2050 maximaal 20% van de Nederlandse woningen van groene waterstof voorzien zou kunnen worden. Dit heeft er mee te maken dat groene waterstof ook in andere sectoren ingezet zal worden. Een groot voordeel van waterstof ten opzichte van elektriciteit is dat met waterstof hoge temperaturen verkregen kunnen worden. Dit maakt waterstof een goede vervanger van aardgas in tal van processen in de industrie. Zo zijn er voor de productie van staal en chemische producten hoge verbrandingstemperaturen nodig. Voor het verwarmen van woningen zijn die hoge temperaturen niet nodig.

Experts geven dan ook aan dat het het meest zinvol is om waterstof in te zetten in die sectoren waar door de benodigde temperatuur weinig schone alternatieven zijn voor aardgas. Dit geldt voornamelijk voor de industrie. Daarnaast zijn er nog bepaalde vormen van mobiliteit waar waterstof een goed alternatief zou zijn. Om vliegtuigen en zwaar vrachtverkeer over langere afstanden te verplaatsen is nu nog een te groot en zwaar accupakket nodig. Ook voor de scheepvaart zou waterstof een van de oplossingen kunnen zijn. Waar elektriciteit direct ingezet kan worden is dat efficiënter omdat er dan geen energieverlies optreed zoals bij de omzetting van elektriciteit naar waterstof. Een warmtepomp of een andere manier van elektrisch verwarmen voor woningen heeft daarom de voorkeur. De onderstaande figuur geeft dat schematisch weer. Daar staat tegenover dat de efficiëntie van waterstof het hele jaar door gelijk blijft terwijl de efficiëntie van een warmtepomp behoorlijk kan afnemen in de winter.

Figuur 5: Energieoutput van waterstof en een warmtepomp (bron: Royal Haskoning)

Waterstof biedt vooral kansen voor gebouwen die niet of lastig van het gas af te krijgen zijn, of een hoge temperatuur nodig hebben. Denk hierbij bijvoorbeeld aan monumenten of oudere panden die moeilijk te isoleren zijn. Uiteindelijk is het verdelingsvraagstuk van schaarse groene waterstof een politieke afweging die vooral op landelijk niveau gemaakt zal moeten worden. De Rijksoverheid heeft middels een brief uit 2021, gemeenten laten weten dat waterstof (en groen gas) zeker voor 2030 geen serieuze rol zullen spelen in de gebouwde omgeving.

Rozenburg (Rotterdam) Aantal woningen: 25 In een deelgemeente van Rotterdam, Rozenburg, loopt sinds 2013 een proefproject met waterstof voor de verwarming van een appartementencomplex. Rozenburg ligt in de buurt een ontwikkellocatie voor een waterstofleiding vanuit de Maasvlakte. Het gaat om een bestaand complex dat grotendeels in handen is van een woningcorporatie. Tijdens de eerste fase van het project (2013-2018) werd waterstof omgezet naar synthetisch gas. Via de gezamenlijke ketel van het complex werden de woningen voorzien van warmte. In de tweede fase (2018-2023) is de overstap gemaakt naar het direct gebruiken van waterstof. Daarvoor zijn er twee waterstofketels in geplaatst in het ketelhuis van het complex van waaruit de waterstof naar de woningen wordt verspreid. De gebruikte waterstof wordt lokaal groen geproduceerd. Voor het transport naar het complex is een leiding aangelegd van hetzelfde materiaal als de leidingen die nu gebruikt worden voor aardgas. De aardgasketel in het complex dient als back-up voorziening.

De Routekaart Waterstof van het Nationaal Programma Waterstof geeft aan dat de periode tot 2030 vooral benut zal worden voor pilots en onderzoeken om meer kennis op te doen. Deze onderzoeken moeten meer inzicht geven in de randvoorwaarden voor een veilige toepassing van waterstof in de gebouwde omgeving. Zoals welke binneninstallaties het meest geschikt zijn, welke meters gebruikt kunnen worden, wat de meest geschikte manieren van waterstofdetectie zijn en welke overige veiligheidsmaatregelen nodig zijn. Of waterstof na 2030 ingezet zal worden voor de gebouwde omgeving is volgens de Routekaart afhankelijk van een aantal factoren, waaronder: -

de beschikbaarheid en de verdeling van de waterstof over de verschillende sectoren; de kostprijs; de mate van hergebruik van lokale netten.

De kostprijs van groene waterstof ligt nu nog ver boven die van aardgas vanwege de beperkte productie capaciteit. De markt voor groene waterstof is op dit moment nog onvoldoende ontwikkeld. Hoogeveen Aantal woningen: 6-118 Voor het project in Hoogeveen is de planning dat de eerste bestaande woningen deze zomer overstappen naar waterstof. Woningeigenaren in de beoogde wijk zijn benaderd met een aanbod. Uiteindelijk hadden 10 eigenaren interesse. Bij deze woningen heeft een schouw plaatsgevonden om te zien welke aanpassingen er nog nodig zijn. Zo moet er een andere ketel geplaatst worden, overgestapt worden naar inductie koken en de meterkast aangepast worden. Deze maatregelen zijn opgenomen in een ombouwplan per woning. In een later stadium zal een nieuwbouwwijk van 100 woningen ook worden voorzien van waterstof. Hiervoor is een nieuw distributiesysteem aangelegd. Door koppelkansen met andere sectoren te benutten, kan het aantal gebouwen dat aangesloten wordt op waterstof mogelijk toenemen. Bijvoorbeeld wanneer door investeringen in waterstofvoertuigen meer gebruik wordt gemaakt van de bestaande aardgasleidingenstructuur voor waterstof (bron: Routekaart Waterstof). Al met al stelt de Routekaart over het gebruik van waterstof in de gebouwde omgeving: ‘Waterstof dient als laatste redmiddel beschouwd te worden voor locaties waar alternatieven niet voorhanden zijn’.

Daarmee lijken er op korte termijn weinig aanknopingspunten te zijn voor de grootschalige toepassing van waterstof in de gebouwde omgeving.

4. De toekomst van waterstof Met de Routekaart Waterstof van het Nationaal Waterstof Programma uit 2022 is de nationale lijn voor waterstof uitgestippeld. Deze routekaart is opgesteld met verschillende stakeholders, bestaande uit zowel publieke als private partijen. Het ontwikkelen van een waterstofmarkt wordt hierin beschouwd als noodzakelijk om de duurzaamheidsambities te behalen. Om aan de vraag naar waterstof te voldoen moet de productie in Nederland opgeschaald worden, maar zal er ook import nodig blijven. Er zijn nog verschillende randvoorwaarden die ingevuld moeten worden om de productie op te kunnen schalen. Zo moeten wet- en regelgeving op orde zijn, financiële instrumenten en infrastructuur gereed zijn en er moet voldoende gekwalificeerd personeel zijn. Deze randvoorwaarden vragen vooral veel actie vanuit het Rijk. De geïmporteerde waterstof zal in eerste instantie uit landen komen die nu ook fossiele brandstoffen leveren, zoals de landen in Noord-Amerika en het Midden-Oosten. In een later stadium zal waterstof waarschijnlijk ook geïmporteerd kunnen worden uit Europese landen als Spanje en Portugal. In de onderstaande afbeelding wordt de routekaart schematisch weergegeven.

Figuur 6: Een schematische weergave van de Routekaart Waterstof (bron: Routekaart Waterstof) In de bovenstaande figuur is te zien dat er in ieder geval tot in 2030 nog blauwe waterstof nodig zal zijn om aan de vraag te voldoen. Er wordt verwezen naar de rol van blauwe waterstof in het creëren van een markt voor waterstof. De markt voor waterstof is op dit moment nog onderontwikkeld. Het aanbod is gering en prijzig, daardoor blijft de vraag achter. Door het aanbod te vergroten zal de vraag ook toenemen. Momenteel

wordt er daarom onderzoek gedaan naar de mogelijkheden om CO2 op te slaan, onder andere in lege gasvelden. De planning is dat deze opslagcapaciteit tussen 2024 en 2026 in gebruik genomen kan worden. Door een recente rechtszaak in verband met de stikstof die uitgestoten wordt bij het realiseren van de opslag, heeft de realisatie van de opslagcapaciteit waarschijnlijk vertraging opgelopen. Het is echter ook van belang dat er tijdig in groene waterstof geïnvesteerd wordt, zodat er uiteindelijk de overstap naar echt duurzame waterstof gemaakt kan worden. In de routekaart wordt onder andere daarom opgeroepen om de binnenlandse productie van hernieuwbare waterstof vast te stellen op tenminste 80 petajoule (PJ) in 2030. Dit komt, afhankelijk van het aantal vollasturen, neer op 6 tot 8 gigawatt (GW) elektrolyse. Dit is meer dan de ambitie van 3-4 GW aan elektrolysecapaciteit in 2030 die in het Klimaatakkoord is opgenomen. Wanneer dit niet ten koste mag gaan van het verduurzamen van het huidige elektriciteitsverbruik betekent dit dat er nog extra import van fossielvrije elektriciteit nodig is. De geplande capaciteit van wind op zee is namelijk voor 2030 onvoldoende om aan de volledige elektriciteitsbehoefte te voldoen.

Het zal een hele operatie zijn om voldoende elektrolysecapaciteit te creëren op land, dit moet niet onderschat worden, evenals het ruimtegebruik dat hiermee gepaard gaat. Als aanvulling op elektrolyse op land zou een deel van de elektrolyse offshore, dus dicht bij de bron, de windmolens op zee, kunnen plaatsvinden. Nationaal transportnetwerk Omdat pijpleidingen de meest effectieve manier van transport van waterstof zijn, wordt er gewerkt aan een nationaal transportnetwerk voor waterstof. Dit netwerk is voornamelijk bedoeld om in de vraag van de industrie te voorzien. Allereerst zal er gestart worden met het aansluiten van de vier industriële clusters aan de kust, omdat hier de grootste vraag naar waterstof verwacht wordt. Daarna zal het netwerk uitgebreid worden richting het industriecluster Chemelot in ZuidLimburg, zoals te zien is de schematische weergave hiernaast.

Figuur 7: Nationaal transportnetwerk waterstof (bron: Royal Haskoning)

Het netwerk zal aangelegd worden door een dochterbedrijf van Gasunie,

HyNetwork Services. HyNetwork Services zal ook het beheer gaan uitvoeren. Het netwerk omvat productie- en opslaglocaties en wordt verbonden met de waterstofnetwerken van onze buurlanden. Voor het netwerk zullen voornamelijk bestaande leidingen gebruikt wordt, slechts een klein deel zal nieuw aangelegd worden. Tegelijkertijd wordt er ook gekeken naar het versterken van de waterstof infrastructuur op regionaal niveau. De regionale waterstofinfrastructuur moet de waterstof die vanuit het nationale transportnetwerk komt verder verspreiden. De uitrol van de nationale transportnetwerk voor waterstof zal namelijk gebiedsgewijs plaatsvinden. Pijpleidingen zijn geschikt voor het vervoer van waterstof als gas. Daarnaast moet er gekeken welke infrastructuur er nodig is voor het vervoer van andere vormen van waterstof. Onderdeel van het netwerk is ook de opslagcapaciteit voor waterstof. De Routekaart geeft aan dat opslag nodig is om flexibiliteit en leveringszekerheid te garanderen. Er wordt momenteel wereldwijd onderzoek gedaan naar de mogelijkheden om waterstof in zoutcavernes (ruimtes in de ondergrondse zoutlagen) of lege gasvelden op te slaan. De verwachting is dat die laatste optie pas ruim na 2030 beschikbaar zal komen. In 2030 zouden er dan volgens de Routekaart 3 à 4 zoutcavernes met een totale opslagcapaciteit van 750 tot 1000 GWh nodig zijn.

De leiding richting Zuid-Limburg loopt niet ver van Wijchen. Echter, zoals Royal Haskoning al voor Deest concludeerde, de ligging dichtbij de waterstofbackbone maakt het beschikbaar komen van waterstof allesbehalve zeker. Dit heeft te maken met de prioritering: eerst de industrie en mogelijk de mobiliteitssector, later misschien nog de gebouwde omgeving. Netwerkbedrijf Alliander geeft aan dat een gebied na 2035 kansrijk is voor waterstof wanneer het voldoet aan de volgende criteria:     

Het dichtbij de waterstofbackbone ligt; er industrie in de buurt is die over gaat op waterstof; woningen niet geschikt te maken zijn voor een all-electric oplossingen; een all-electric of warmtenet oplossing slecht(er) maakbaar is; er geen groengas invoeder in de omgeving is.

Inzet van waterstof in de toekomst Het doel uit het Klimaatakkoord is dat in 2030 minimaal 70% van de elektriciteit in Nederland uit duurzame bronnen komt. Als dit doel behaald wordt, is de verwachting dat er dan ook regelmatig overschotten aan elektriciteit zullen zijn die omgezet kunnen worden in groene waterstof. Waterstof zou daarmee een belangrijke rol kunnen spelen in het verlichten van de druk op het net, ook wel netcongestie genoemd. Wanneer er veel zon of wind is kan het overschot aan elektriciteit omgezet worden in waterstof. Vervolgens kan de opgeslagen waterstof weer ingezet worden zodra de vraag naar elektriciteit groter is dan het aanbod. Op deze manier hoeft de stroom niet ingevoed te worden in het net terwijl er op dat moment al veel extra stroom wordt opgewekt. En kan de waterstof weer in elektriciteit omgezet worden wanneer er een tekort is. Volgens TNO stelt de extra tussenstap met waterstof Nederland in staat om het volledige windenergiepotentieel van de Noordzee te benutten. Dit systeem zou in de toekomst ook op kleinere schaal lokaal toegepast kunnen worden. Ook voor seizoensopslag kan waterstof een belangrijke rol spelen. Zodat er ook voldoende aanbod van energie is in de perioden dat er minder zon en wind is. Vooralsnog is te duur (bron: Royal Haskoning).

Groene waterstof zal vooral ingezet worden in de sectoren waar nu ook al grijze waterstof ingezet wordt. De verwachting is dat de vraag naar waterstof vanuit de

mobiliteitssector en industrie sterk zal groeien de komende tijd. In het Klimaatakkoord is de doelstelling van volledig emissieloze mobiliteit in 2050 opgenomen. De verwachting is dat waterstof hier een rol in zal spelen. Dit geldt zowel voor een directe toepassing van waterstof zoals bij de binnenvaart als voor de inzet van waterstof voor de productie van biobrandstoffen en synthetische kerosine. Nationaal wordt er ingezet op een bijmenging van 14% duurzame brandstoffen in 2030 en fossielvrij vliegen in 2050. De eerste waterstofvliegtuigen worden in 2030 verwacht. Ook kan waterstof vanwege haar moleculaire structuur in de industrie ingezet worden voor het maken van producten en materialen die nu nog uit aardolie, aardgas of kolen worden gemaakt, zoals kunststoffen (bron: Raad voor de leefomgeving en infrastructuur). Waterstof kan ook gebruikt worden om aardgas (deels) te vervangen in aardgasgestookte elektriciteitscentrales. Na 2030 is het Europese handelssysteem in emissierechten (ETS) ook van toepassing op de elektriciteitssector. Dan zal de vraag naar waterstof hier toenemen om zo te voldoen aan het doel vanuit de EU, namelijk om in 2040 per saldo geen CO2 uitstoot meer te hebben.

5. Conclusies In dit hoofdstuk zijn de belangrijkste bevingen te vinden, met het oog op de mogelijkheden voor toepassing van waterstof als warmtebron voor Wijchense huizen. 1. Aanbod (groene) waterstof is beperkt Op dit moment is de beschikbaarheid van groene waterstof nog beperkt. Dit wordt voornamelijk veroorzaakt door een gebrek aan elektrolysecapaciteit en een gebrek aan voldoende duurzaam opgewekte elektriciteit. Daarnaast is het elektrolyseproces momenteel nog onvoldoende efficiënt, waardoor er grote energieverliezen optreden. Andere vormen van waterstof, zoals grijze en blauwe waterstof, kunnen helpen om een markt voor waterstof te creëren. Grijze en blauwe waterstof zijn op dit moment ook beperkt beschikbaar. Daarnaast zijn deze vormen van waterstof geen duurzame oplossingen voor de toekomst omdat deze met behulp van fossiele brandstoffen worden geproduceerd. 2. Voorlopig geen toepassing in de gebouwde omgeving Vanwege de schaarste van waterstof heeft de Rijksoverheid een prioritering gemaakt voor de inzet van waterstof. De zware industrie en in mindere mate mobiliteit staan daarbij bovenaan de prioriteitenlijst. Het gaat om industrie waarbij hoge temperaturen nodig zijn voor de productieprocessen. Er zijn maar weinig andere warmtebronnen die een dergelijke hoge temperatuur kunnen leveren.

In het geval van mobiliteit gaat het om transportmiddelen die moeilijk elektrisch te maken zijn omdat er dan dusdanig grote en zware accupakketten geïnstalleerd moeten worden. Daarbij kan gedacht worden aan vliegtuigen of zwaar vrachtverkeer. Mogelijk bieden toekomstige ontwikkelingen op het gebied van accu’s hiervoor de uitkomst. 3. Stimuleren waterstof is een taak van het Rijk Als gemeente kunnen wij maar beperkt bijdragen aan het stimuleren van waterstof, dat is een taak van het Rijk. In Wijchen wordt op dit moment ook onvoldoende duurzame elektriciteit opgewekt om aan de huidige en verwachte toekomstige elektriciteitsbehoefte te voldoen, laat staan dat er elektriciteit beschikbaar is om waterstof te maken. Mogelijk zou de lokale productie van waterstof wel ingezet kunnen worden om het net te ontlasten in de vorm van seizoensopslag. Daar heeft wel ruimtelijke impact. 4. Inzet van bestaande gasleidingen lijkt mogelijk Waterstofgas is qua eigenschappen vergelijkbaar met aardgas. Verschillende proeven laten zien dat het mogelijk is om bestaande aardgasleidingen in te zetten voor de distributie van waterstof. Er zijn echter wel een aantal kanttekeningen bij te maken: - In een deel van de gemeente ligt het aardgasnet er al geruime tijd.

De vraag is of, wanneer we daadwerkelijk waterstof beschikbaar zouden hebben voor gebouwen, deze leidingen niet dusdanig verouderd zijn dat ze alsnog vervangen moeten worden. - Wijchen is aangesloten op het landelijke distributienet voor aardgas. Dit betekent dat de leidingen niet zomaar ingezet kunnen worden voor een lokaal waterstof netwerk. - De ondergrond ligt vol met kabels en leidingen voor allerhande zaken, zoals glasvezel en rioolbuizen. Het kan zijn dat het in de toekomst ongebruikte leidingen verwijderd moeten worden om plaatst te maken voor nieuwe buizen, zoals bijvoorbeeld die van een warmtenet.

Literatuurlijst -

Natuur & Milieu (2023) Waterstof in transitie: stap voor stap schoner Laurens Roetert Steenbruggen Royal Haskoning DHV (2022) Quickscan Waterstof voor verwarming van de gebouwde omgeving van Deest Bert den Ouden, Rob de Jeu, Rutger Bianchi, Aart Kooiman Berenschot (2018) Waterstof voor warmtenetten Nationaal Waterstof programma (2022) Routekaart waterstof https://www.netbeheernederland.nl/dossiers/waterstof-56 https://www.alliander.com/nl/energietransitie/pilots-met-waterstof/lochem/ https://www.stedin.net/over-stedin/duurzaamheid-en-innovaties/een-nieuwenergiesysteem/power2gas Stedin (2019) Factsheet power-to-gas Rozenburg 2018-2023: Demonstratie eerste waterstofketels in Nederland https://groenemorgenhoogeveen.nl/waterstof-hoogeveen https://www.gasunie.nl/expertise/waterstof/waterstofnetwerk https://www.tno.nl/nl/technologie-wetenschap/laboratoria/onderzoekscentrumgroene-waterstof/ Kamerbrief 2022 Onderzoek raad voor de leefomgeving en infrastructuur (2021) Waterstof de ontbrekende schakel https://www.enexis.nl/over-ons/onze-werkzaamheden/gasnet Alliander (2022) Factsheets waterstof voor de gebouwde omgeving