Waterstof uitgelegd: over kleuren en dragers

Waterstof is een veelzijdige energiedrager en een cruciaal element in de energietransitie. Ze kan op verschillende manieren worden geproduceerd, in tal van sectoren worden ingezet en in andere molecules worden omgezet, ter ondersteuning van de decarbonisatie.

Waterstof begrijpen: de basisbegrippen

Waterstof (H₂) is een geurloos, kleurloos, niet-giftig gas en het meest voorkomende element in het heelal. Op aarde komt het echter zelden in zuivere vorm voor en moet het uit andere molecules zoals water (H₂O), methaan (CH₄) of ammoniak (NH₃) worden gewonnen, wat energie kost.

Waterstof is geen primaire energiebron, maar een energiedrager, wat betekent dat ze energie opslaat en vervoert die uit andere bronnen werd opgewekt, zoals hernieuwbare energiebronnen, kernenergie of fossiele brandstoffen.

De kleuren van waterstof

Waterstof is op zichzelf altijd kleurloos. De verschillende “kleuren” verwijzen eenvoudigweg naar de productiemethode (en de bijbehorende uitstoot).

Grijze waterstof

• Vervaardigd uit aardgas door middel van stoommethaanreforming (SMR) of autothermische reforming (ATR)
• Bij de productie komt CO₂ vrij in de atmosfeer
• Momenteel de wereldwijd meest geproduceerde vorm van waterstof

Blauwe waterstof

• Geproduceerd op dezelfde manier als grijze waterstof, bij voorkeur via ATR
• CO₂-emissies zijn zeer geconcentreerd, wat het afvangen ervan voor verdere opslag of gebruik vergemakkelijkt
• Stoot aanzienlijk minder CO₂ uit (80–95% minder uitstoot ten opzichte van grijze waterstof)
• Het kan snel worden ingezet in aanzienlijke volumes, noodzakelijk voor toepassingen op industriële schaal

Groene waterstof

• Geproduceerd met behulp van hernieuwbare elektriciteit (wind, zon, waterkracht)
• Gegenereerd door middel van elektrolyse (het splitsen van water in waterstof en zuurstof)
• Er komen tijdens de productie vrijwel geen broeikasgassen vrij

Turquoise waterstof

• Geproduceerd uit methaan via pyrolyse
• Het proces produceert vaste koolstof (met talrijke industriële toepassingen) in plaats van CO₂
• Beschouwd als een koolstofarm alternatief

Roze waterstof

• Geproduceerd met behulp van elektriciteit uit kernenergie
• Gegenereerd door middel van elektrolyse
• Zorgt voor een stabiele en continue productie
• Ook beschouwd als koolstofarm

Witte waterstof

• Natuurlijk voorkomend waterstof die onder de grond wordt aangetroffen
• Nog steeds zeldzaam, maar biedt mogelijkheden voor de toekomstige energievoorziening

EU-standpunt

De Europese Unie maakt geen gebruik van kleurterminologie. In plaats daarvan wordt waterstof ingedeeld in:

• Hernieuwbare brandstof van niet-biologische oorsprong (RFNBO): bv. groene waterstof
• Koolstofarm: bv. blauw, roze, turquoise
• Op fossiele brandstoffen gebaseerd: bijv. grijze waterstof

Waterstof en haar derivaten

Wereldwijd wordt ongeveer 100 MTPA waterstof verbruikt, voornamelijk voor de productie van ammoniak en methanol en voor de olieraffinage. Waterstof wordt vaak omgezet in andere molecules (derivaten) om de opslag en het vervoer over lange afstanden te vergemakkelijken.

Ammoniak (NH₃)

• Geproduceerd door waterstof met stikstof te combineren
• Op grote schaal gebruikt in meststoffen en industriële processen
• Fungeert als een efficiënte waterstofdrager, vooral voor vervoer over lange afstanden

Methanol (CH₃OH) en synthetische brandstoffen

• Waterstof kan worden gecombineerd met koolstof om methanol en synthetische koolwaterstoffen te produceren
• Wordt gebruikt bij de productie van kunststoffen, chemicaliën en brandstoffen

Waarom derivaten belangrijk zijn

• Het transport van zuivere waterstof over lange afstanden blijft echter een uitdaging vanwege de lage volumetrische energiedichtheid
• Derivaten zoals ammoniak of synthetisch methaan maken het volgende mogelijk:
  • Eenvoudigere opslag
  • Zeevervoer
  • Integratie in de bestaande infrastructuur