Waterstofhoop doet leven

Makkelijk te stockeren. Oneindig voorradig. En vooral: compleet milieuvriendelijk en klimaatneutraal, omdat bij de verbranding geen broeikasgassen vrijkomen. Met die eigenschappen is het geen wonder dat waterstof al decennia de heilige graal in de energievoorziening is. Als we er op grote schaal onze huizen mee kunnen verwarmen en onze auto’s en schepen mee kunnen aandrijven, komt de droom van een energieketen zonder fossiele brandstoffen wel erg dichtbij.

Waterstof, het lichtste element in de tabel van Mendeljev, is overal. Het is het meest voorkomende atoom op de planeet. Bovendien is waterstofgas een energiedrager die via brandstofcellen zowel warmte als elektriciteit kan produceren en bijhouden, waardoor het kan fungeren als een natuurlijke groene batterij. Tanks met waterstofgas zouden overtollige energie kunnen opslaan die wordt opgewekt door grillige duurzame bronnen zoals windmolens en zonnepanelen.

Maar ondanks de vele voordelen op papier blijft de doorbraak van waterstof uit. Het grote probleem is inefficiëntie. Om waterstofgas af te splitsen uit water is elektrolyse nodig, een duur proces waarbij 25 procent rendement verloren gaat. Bovendien wordt de meeste waterstof vandaag opgewekt met gebruik van aardgas, waardoor toch aanzienlijk wat CO2 de lucht in gaat. Dat is grijze waterstof, met beduidend minder klimaatvoordelen, in tegenstelling tot groene.

Het verklaart het optimisme bij de doorbraak die een onderzoeksteam van de KU Leuven deze week voorstelde. Onder leiding van professor Johan Martens ontwikkelden ingenieurs van het Centrum voor Oppervlaktechemie en Katalyse een technologie die de tussenstap van elektrolyse overslaat. Ze presenteerden een zonnepaneel dat rechtstreeks waterstof kan maken van licht en lucht. Het paneel haalt waterstof uit de omgeving via een proces aangedreven door zonne-energie.

Dat biedt perspectieven op een efficiënter en goedkoper systeem. Een klassiek zonnepaneel zet 18 tot 20 procent van de energie van de zonnestralen om in stroom. Maar als daarmee ook nog eens water moet worden gesplitst in zuurstof en waterstof, gaat opnieuw veel energie verloren. Door het rechtstreeks te doen haalt het paneel van Martens’ team een rendement van 15 procent. ‘Een wereldrecord’, klonk het in Leuven.

Het prototype is na tien jaar sleutelen en verbeteren klaar voor een veldproef. De eerste twintig panelen gaan op het dak van een huis in Oud-Heverlee. Aangevuld met een drukvat voor de opslag van het geproduceerde gas kunnen ze in theorie het hele jaar door energie leveren voor een gezin. Het proefproject wordt op termijn uitgebreid tot 39 huizen in de wijk.

Er kwamen wel kanttekeningen. Om economisch te kunnen concurreren met het fossiele alternatief mag het waterstofpaneel maximaal 400 euro kosten en moet het 25 jaar meegaan, berekende de Nederlandse energieblogger Thijs ten Brinck. Bovendien werden in het buitenland met gelijkaardige technologieën van water splitsen met zonlicht al hogere rendementen neergezet. Alleen werden die behaald met gebruik van dure edelmetalen en zeldzame aardmaterialen, wat de ingenieurs in Leuven bewust hebben vermeden. Hoewel niets bekend is over de prijs, is er wel hoop dat een stap is gezet naar de commercialisering van groene waterstof.

Komen en gaan

Met waterstof is het een beetje zoals met artificiële intelligentie. Voorspellingen dat de technologie mainstream wordt, kwamen en gingen in golven. In het begin van de eeuw was de Amerikaanse econoom Jeremy Rifkin een van de grote aanjagers van een omschakeling naar een waterstofeconomie met zijn boek ‘The Hydrogen Economy’. George W. Bush, General Motors, Shell, allemaal spraken ze toen hun geloof uit.

Vandaag is er een revival. ‘Ik denk dat we in de derde piek van de hype zitten’, zegt Roy Campe, hoofd van de technologieafdeling van CMB, dat volop experimenteert met waterstof als brandstof voor schepen. De Antwerpse rederij vond een toepassing met Hydroville, een watertaxi voor personeel die draait op een mix van waterstof en diesel, waarbij de fossiele brandstof dient voor de ontsteking. ‘We zien het nu vooral als overgangstechnologie’, zegt Campe. ‘Geen zero emission, maar wel low emission.’

Ook andere bedrijven zien toekomst in waterstof. Van Hool bouwt in Koningshooikt waterstofbussen voor onder meer Duitse, Schotse, Amerikaanse en Italiaanse steden. Op de hoofdzetel van Colruyt in Halle rijden de heftrucks op waterstof. Daar is ook een van de enige twee publieke tankstations in ons land voor de voorlopig dertig waterstofauto’s die op Belgische wegen rondrijden.

Het grote pijnpunt blijft de hoge kostprijs, en de afwezigheid van de infrastructuur. Maar om het ene naar beneden te halen is het andere nodig, en omgekeerd. Zo zullen producenten - voorlopig maken alleen Toyota, Hyundai en Mercedes een duur waterstofmodel - meer geneigd zijn auto’s op de markt te brengen als er meer tankstations komen. Bovendien hebben autoproducenten zich de jongste jaren volop op batterijwagens gestort als duurzaam alternatief.

Voor andere transportvormen kan het wel heel aantrekkelijk zijn, zeggen kenners. Denk aan bussen buiten stadscentra, vrachtwagens en schepen. In die gevallen zijn zware batterijen praktisch onhaalbaar. Vandaag bedraagt de prijs voor waterstof zo’n 10 euro per kilogram. ‘Om echt competitief te worden moet die zakken naar 6 à 8 euro voor auto’s, 4 à 6 euro voor vrachtwagens en bussen, en 2 à 3 euro voor scheepvaart en industrie’, zegt Adwin Martens, de directeur van WaterstofNet, een Turnhoutse vzw die voor bedrijven en partners waterstofprojecten ontwikkelt.

Volgens Martens is het essentieel dat de overheid de transitie stimuleert. Er zijn succesvolle voorbeelden in het buitenland. Nederland besliste om tegen 2025 alle openbaar vervoer zero-emissie te maken. In Zwitserland betalen vrachtwagens op schone brandstof tot 60.000 euro minder taksen en komen er 1.000 nieuwe Hyundai-trucks op de markt. Japan ondersteunt de bouw van tankstations. In Duitsland rijdt al een trein op waterstof.

Gesterkt door die lokale successen blijven believers ervan overtuigd dat groene waterstof over een generatie een cruciaal onderdeel zal zijn van onze energiemix. ‘Tegen 2050 rijdt tot 30 procent van de auto’s en tot 60 procent van de vrachtwagens op waterstof. Voor verwarming is het een alternatief voor aardgas’, zegt Martens. ‘We zullen vooral massaal goedkope groene stroom moeten produceren.’