Sinds de eerste verbrandingsmotor 200 jaar geleden werd aangedreven door waterstof, heeft waterstoftechnologie de aandacht getrokken van mensen over de hele wereld. Het doel van waterstoftechnologie is om waterstof te creëren en te gebruiken als een schone en hernieuwbare energiebron die kan worden gebruikt om auto's, huizen en een verscheidenheid aan andere commerciële doeleinden van stroom te voorzien.
Waterstof is uniek in zijn vermogen om een lichtgewicht en energierijke brandstof te zijn zonder directe uitstoot van vervuilende stoffen zoals broeikasgassen. Het is belangrijk omdat het naar verwachting de wereld minder afhankelijk zal maken van fossiele brandstoffen en tegelijkertijd de uitstoot van broeikasgassen zal verminderen.
In de nabije toekomst zal waterstof waarschijnlijk uit verschillende energiebronnen worden gemaakt, worden opgeslagen, worden getransporteerd naar waar het nodig is en vervolgens op schone wijze worden omgezet in warmte en elektriciteit. Daarmee zal het de belangrijkste energiebron ter wereld worden.
Inhoudsopgave
De huidige stand van zaken op het gebied van waterstofenergietechnologie
Recente technologische ontwikkelingen in waterstofenergie
De toekomst van waterstofenergietechnologie
Waterstofenergie: potentieel en uitdagingen
De huidige stand van zaken op het gebied van waterstofenergietechnologie
Waterstof is een veelzijdige energiedrager die kan worden gebruikt om koolstofemissies te verminderen in veel verschillende gebieden, zoals transport, chemicaliën, metalen, gebouwen en energieopwekking. Deze sectoren werden eerder als moeilijk beschouwd in termen van het verminderen van emissies.
Het Internationaal Energie Agentschap (IEA) zegt dat waterstof vooral wordt gebruikt in de chemische en petrochemische industrie. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt om olie te raffineren en ammoniak en methanol te maken. Het wordt ook gebruikt voor metaalverwerking en voedselproductie. Een ander IEA verslag stelt dat waterstof ook wordt gebruikt als brandstof bij ruimtevaart en als zuurstofvanger bij de warmtebehandeling van metalen.
Hieronder staan nog een paar toepassingsvoorbeelden van waterstofenergie die momenteel in massaproductie zijn of die aanzienlijke vooruitgang of doorbraken boeken.
- Magazijnlogistiek: Waterstofbrandstofcellen kan schone vrachtwagens, heftrucks, palletwagens en andere binnen-fabrieksvoertuigen aandrijven die snel moeten kunnen tanken en een lange gebruiksduur nodig hebben.
- Wereldwijde aanvoerketen: Waterstofenergie kan vrachtwagens voor lange afstanden en lokale bezorgvoertuigen de actieradius en het vermogen geven die ze nodig hebben, terwijl de CO2-uitstoot en geluidsoverlast worden verminderd.
- Glasproductie: Waterstof wordt gebruikt om grondstoffen zoals kwartszand bij hoge temperaturen te smelten. Daarmee vervangt het aardgas en verlaagt het de CO2-uitstoot.
- Elektronicaproductie: Waterstof wordt gebruikt als ‘draaggas’ om dunne lagen materiaal op siliciumwafers aan te brengen, waardoor zonnecellen en microchips kunnen worden gemaakt.
Elektrolysers zijn apparaten die elektriciteit gebruiken om water te splitsen in waterstof en zuurstof. Deze apparaten kunnen zorgen voor meer flexibiliteit aan de marktzijde, omdat ze waterstof kunnen produceren wanneer er een overschot is aan hernieuwbare elektriciteit en waterstof kunnen gebruiken om elektriciteit op te wekken wanneer er een tekort is aan hernieuwbare elektriciteit. Elektrolysers kunnen ook zuurstof produceren als bijproduct. Het kan worden gebruikt voor verschillende industriële toepassingen of op de markt worden verkocht.
In tegenstelling tot andere hernieuwbare energiebronnen, waterstof kan worden gemaakt van veel verschillende brandstoffen en is gemakkelijk te transporteren in verschillende vormen. Het kan dan worden omgezet in elektriciteit. Maar waterstof wordt momenteel voornamelijk geproduceerd uit fossiele brandstoffen. Daarom is de CO2-uitstoot van de huidige toepassingen van waterstofenergie account voor meer dan 900 ton per jaar.
Waterstof is een schone energiebron als het wordt gemaakt van koolstofarme bronnen zoals hernieuwbare energie, kernenergie of fossiele brandstoffen met koolstofafvang en -opslag (CCS). De enige manier om koolstofemissies te verminderen, is door over te stappen op schonere waterstofproductiemethoden.
Vandaag de dag, investeringen in waterstoftechnologie en overheid ondersteuning stijgen. Meer dan 30 landen hebben waterstofroadmaps en er zijn 228 grootschalige waterstofprojecten aangekondigd in de waardeketen, goed voor meer dan $ 300 miljard aan uitgaven tot 2030.
Recente technologische ontwikkelingen in waterstofenergie
Verschillende recente doorbraken en innovaties worden geassocieerd met waterstofenergietechnologie. De prominente zijn:
- Het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) richt zich op de ontwikkeling van technologieën die waterstof kunnen produceren voor US$ 2 per kilogram in 2025 en voor US$ 1 per kilogram in 2030 door middel van netto-nul-koolstof paden.
- onderzoekers aan de Schulich School of Engineering van de Universiteit van Calgary hebben een nieuw type brandstofcel ontwikkeld die methaan of andere koolwaterstofbrandstoffen direct kan gebruiken om elektriciteit op te wekken met een hoge efficiëntie en lage kosten. Deze innovatieve waterstofenergietechnologie elimineert de noodzaak voor kostbare en complexe hervormingsprocessen.
- De groene waterstof revolutie versnelt dankzij nieuwe technologieën zoals elektrolyse, brandstofcellen, waterstofopslag en waterstofmenging. Groene waterstof is waterstof die wordt geproduceerd uit hernieuwbare energiebronnen, zoals wind en zon.
- De Universiteit van Waterloo heeft ontwikkelde een nieuw type brandstofcel dat tien keer langer meegaat dan bestaande. De brandstofcel gebruikt een dunne laag platina en koolstof om degradatie te verminderen en de duurzaamheid te vergroten. Deze innovatie heeft het potentieel om de kosten van waterstofbrandstofcelvoertuigen (FCV's) te verlagen en ze concurrerender te maken met traditionele voertuigen.
De toekomst van waterstofenergietechnologie
Het momentum van waterstofenergietechnologie als de meest betrouwbare energiebron in de toekomst kan niet worden gestopt. Het kan een sleutelrol spelen in schone energie transitie door een flexibele, koolstofarme energiebron te bieden voor verschillende sectoren.
Waterstofenergietechnologie kan het mogelijk maken om op grote schaal elektriciteit te maken en te gebruiken uit hernieuwbare bronnen, terwijl de CO2-uitstoot wordt verminderd. Maar het vergroten van de productie, infrastructuur, handel en het gebruik van waterstof brengt enkele uitdagingen met zich mee.
Waterstofenergie: potentieel en uitdagingen
De hoge kosten van technologische vooruitgang voor waterstofproductie, -transport, -opslag en -gebruik vormen een van de uitdagingen van waterstofenergietechnologie. Een andere uitdaging is om meer investeringen aan te trekken voor waterstofprojecten en de coördinatie tussen de verschillende belanghebbenden in waterstofwaardeketens te verbeteren.
Deze problemen kunnen worden opgelost door onderzoek en ontwikkeling te verbeteren, de kapitaalkosten te verlagen en waterstof waardevoller te maken. We moeten ook ondersteunende beleidsmaatregelen en regelgeving ontwikkelen en samenwerking en communicatie tussen verschillende actoren aanmoedigen.
Door deze uitdagingen te overwinnen, kan waterstofenergietechnologie een sleutelrol spelen in de transitie naar schone energie en bijdragen aan de wereldwijde klimaatdoelstellingen, wat leidt tot een “waterstofeconomie”.
