Elektrolyse en de productie van groene waterstof spelen een cruciale rol in de energietransitie naar een duurzame toekomst. Groene waterstof kan fungeren als een opslagmedium voor hernieuwbare energie, waardoor het mogelijk wordt om (overtollige) elektriciteit op te slaan. Dit is vooral belangrijk voor de integratie van meer fluctuerende hernieuwbare energiebronnen, zoals zonne-energie en windenergie.
Daarnaast kan productie van waterstof via elektrolyse dienen als een alternatieve brandstof voor waterstoftrucks of andere voertuigen en voor de decarbonisatie van de industrie die lastig te verduurzamen is doormiddel van electrificatie. Waterstof kan bij industriële processen worden gebruikt als een schone en efficiënte energiebron, zoals de productie van staal, keramische producten, kunstmest en chemische stoffen. In dit artikel gaan we dieper in op hoe elektrolyse werkt, wat het rendement is en de uitdagingen van elektrolyse.
Elektrolyse is het chemische proces waarbij elektrische energie wordt gebruikt om watermoleculen (H2O) te splitsen in waterstof (H2) en zuurstof (O2). In ons artikel wat is waterstof gaan we dieper in op wat groene waterstof precies is en wat de voordelen zijn in de Nederlandse energietransitie.
Maar hoe werkt elektrolyse nu precies? Groene waterstof kan op diverse manieren worden geproduceerd. Een van deze methoden is door middel van elektrolyse van water. Dit proces omvat het splitsen van water in waterstof en zuurstof met behulp van elektriciteit. De waterstof wordt onder druk gebracht en als gas opgeslagen in tanks of meteen getransporteerd naar de eindgebruiker. De zuurstof kan worden afgevangen en toegepast worden in bijvoorbeeld waterzuiveringsinstallaties of verbrandingsprocessen.
Tijdens de productie van waterstof komt er ook veel warmte vrij. GroenLeven bekijkt bij al haar volgende waterstofprojecten hoe deze warmte gebruikt kan worden voor het verwarmen van bijvoorbeeld de gebouwde omgeving. Door gebruik te maken van deze restwarmte gaat er zo min mogelijk energie verloren, waardoor de totale efficiëntie significant hoger wordt. Daarnaast zorgt het benutten van deze reststromen voor additionele inkomsten, wat kan resulteren in een lagere waterstofprijs.
Elektrolysers zijn beschikbaar in diverse capaciteiten en technologieën. Momenteel staan er in Nederland nog maar enkele megawatt aan opgesteld elektrolysevermogen. Dit zijn een handvol pilotprojecten, zoals het SinneWetterstofproject (1,4 MW) en het Hystock-pilotproject (1 MW) van Gasunie. In de toekomst streeft de overheid naar elektrolysers met enkele gigawatt aan vermogen. Niet alleen de capaciteit is van belang, maar ook de hoeveelheid waterstof die wordt geproduceerd. De opbrengst in kilo’s waterstof wordt bepaald door het aantal uren dat de installatie per jaar operationeel is. Om ervoor te zorgen dat de groene energie duurzaam geproduceerd is, gebruikt GroenLeven alleen zonne- en windenergie om waterstof te produceren. Bij voorkeur wordt deze energie op locatie geproduceerd. Mocht dit niet mogelijk zijn, dan wordt er gebruikgemaakt van het regionale energienet.
Bedrijven kunnen waterstof intern produceren voor gebruik in hun eigen productieprocessen, waarbij het een van de activiteiten op het bedrijfsterrein is. Het produceren van waterstof kan echter ook de enige activiteit van een bedrijf zijn, zoals bij een ‘waterstoffabriek’. Deze fabriek produceert waterstof en transporteert het naar elders, bijvoorbeeld via leidingen of vrachtwagens naar afnemers in de industrie of mobiliteit.
Het elektrolyseproces is een duurzame manier om waterstof te produceren, aangezien het alleen elektriciteit en water vereist. Door gebruik te maken van groene elektriciteit kan elektrolyse bijdragen aan de overgang naar een koolstofarme samenleving.
Er zijn verschillende technieken voor elektrolyse beschikbaar, waarbij de efficiëntie, werking en volwassenheid van de technologie grote verschillen bevatten. De twee meest voorkomende types zijn alkalische en PEM (Proton Exchange Membrane) elektrolyse. Bij SinneWetterstof gebruiken we alkalische elektrolysers. Dit is een bewezen technologie die al meer dan 100 jaar bestaat. De betrouwbaarheid van een waterstoffabriek is cruciaal voor de bedrijfscontinuïteit van de waterstofafnemers.
De efficiëntie van elektrolyse verwijst naar de verhouding tussen de energie die wordt gebruikt om de elektrolyse uit te voeren en de energie die wordt opgeslagen in het geproduceerde waterstofgas. Het is belangrijk om de efficiëntie van elektrolyse te maximaliseren om het proces zo duurzaam en kostenefficiënt mogelijk te maken.
Er zijn verschillende factoren die de efficiëntie van elektrolyse van waterstof beïnvloeden, waaronder de kwaliteit van de elektrolyseapparatuur, de stroomdichtheid, de temperatuur en de zuiverheid van het water. Moderne elektrolyseapparaten kunnen een efficiëntie van ongeveer 70-80% bereiken, wat betekent dat ongeveer 70-80% van de energie die wordt gebruikt voor elektrolyse wordt opgeslagen in het waterstofgas. De resterende energie komt voornamelijk vrij in de vorm van restwarmte. Bij het SinneWetterstofproject heeft deze warmte een temperatuur van rond de 80 graden Celsius. Voor de toekomstige waterstofprojecten van GroenLeven wordt gekeken naar het benutten van deze warmte in bijvoorbeeld de industrie of een warmtenet.
Het is belangrijk op te merken dat de efficiëntie van de productie van waterstof kan variëren, afhankelijk van het type elektrolyseapparaat en de specifieke omstandigheden van het proces. Onderzoek en ontwikkeling zijn nog steeds gaande om de efficiëntie verder te verbeteren en elektrolyse van waterstof op grotere schaal haalbaar en kosteneffectief te maken. Bij GroenLeven werken we met een eigen waterstofteam met specialisten die zich dagelijks inzetten om groene waterstof binnen handbereik te brengen. Ons waterstofecosysteem omvat een reeks activiteiten, waaronder projectontwikkeling, technologische implementatie, het slim aansturen van elektrolysers, het onderhoud en toepassingsadvies voor groene waterstofoplossingen.
Hoewel waterstofproductie via elektrolyse veel potentieel heeft als duurzame energiebron, zijn er nog steeds enkele uitdagingen die moeten worden overwonnen om het op grote schaal haalbaar en kosteneffectief te maken. Enkele van de belangrijkste uitdagingen zijn:
De uitdagingen van waterstofelektrolyse zijn belangrijk om te overwegen, maar het is ook cruciaal om te benadrukken waarom het de moeite waard is om toch met dit traject te starten. Ondanks de genoemde obstakels zijn er verschillende redenen waarom investeren in waterstofproductie via elektrolyse een must is voor de energietransitie.
Bent u aan het onderzoeken welke rol groene waterstof voor uw bedrijf kan betekenen? Wij denken graag met u mee.
