Waterstof

Op basis van de CO2-uitstoot wordt de waterstofproductie onderverdeeld in:

Groene waterstof wordt geproduceerd uit hernieuwbare/duurzame energiebronnen die óf in een onuitputtelijke voorraad beschikbaar zijn óf zichzelf relatief snel vernieuwen.

Turquoise waterstof wordt geproduceerd door het thermisch kraken van methaan. Bij de pyrolyse van methaan wordt in plaats van CO2 vaste koolstof geproduceerd.

Grijze waterstof wordt verkregen uit fossiele grondstoffen. Aardgas wordt gewoonlijk in een verbrandingsproces omgezet in waterstof en CO2. De CO2 komt vervolgens ongebruikt in de atmosfeer terecht. De productie van één ton levert ongeveer tien ton CO2 op.

Blauwe waterstof wordt geproduceerd als grijze waterstof, maar de resulterende CO2 wordt opgevangen en opgeslagen. Daarom kan deze waterstofproductie in de balans als CO2-neutraal worden beschouwd.

Bruine waterstof wordt verkregen uit de gasvorming van steenkool.

Nu de kosten voor zonne-energie en windenergie dalen, zou het bouwen van elektrolyseapparaten op locaties met uitstekende hernieuwbare bronnen een goedkope optie voor de waterstofvoorziening kunnen worden.

Volumetrische versus gravimetrische energiedichtheid. Waterstof heeft ongeveer driemaal de gravimetrische energiedichtheid van aardgas, maar slechts ongeveer 1/3 van de volumetrische energiedichtheid. Dat betekent dat als de volumetrische energie laag is, er meer opslagruimte nodig is.

Voor waterstof heeft de opslagdruk een grote invloed op de volumetrische energiedichtheid: bij 1 bar = 0,09 kg/m3, bij 350 bar = 26,1 kg/m3, bij 700 bar = 42kg/m3, vloeibaar gemaakt bij -252,9°C = 71 kg/m3.

Bron: IKV Instituut voor Kunststofverwerking

Hernieuwbare energie fluctueert, vooral zonne-energie, van winter tot zomer.

In 2018 bedroeg de energievraag in Duitsland 2'500 TWh.

Het Duitse aardgasnet heeft een totale lengte van ongeveer 511.000 km.

De dienstleidingen voor huisaansluitingen zijn grotendeels gemaakt van polyethyleen (PE).

90% van de leidingen in het distributienet heeft een diameter van minder dan 500 mm. 75% van het distributienet wordt gebruikt bij een druk van minder dan 1 bar. Slechts 7,5% wordt gebruikt bij een druk van meer dan 16 bar.

Ongeveer 50% van de leidingen in het distributienet is gemaakt van polyethyleen (PE).

Molecuulgrootte [pm]: Waterstof: 75 vs Methaan: 200

Relatieve dichtheid (lucht=1): Waterstof: 0,07 vs methaan: 0,55

Ontvlambaarheidsgrenzen (onder- en bovengrens [%]): Waterstof: 4,0-77 vs Methaan: 4,4-17

Wobbe-index [MJ/Nm3]: Waterstof: 40,6-48,2 vs Methaan: 47,9-53,3

Calorische waarde [MJ/m3]: Waterstof: 11 vs methaan: 32

Ammoniak wordt wereldwijd in grote hoeveelheden geproduceerd voor landbouwmeststoffen, maar maakt gebruik van aardgas of andere fossiele brandstoffen om zowel de waterstof als de energie voor het syntheseproces te leveren. Daardoor komt bij de productie van ammoniak op deze manier bijna 1,5% van de wereldwijde CO₂-uitstoot vrij.

Vloeibare ammoniak heeft een 1,5 keer hogere energiedichtheid dan vloeibare waterstof en is daarom gemakkelijker op te slaan en te vervoeren.

Groene ammoniak wordt beschouwd als het beste koolstofvrije brandstofalternatief voor vervoer over lange afstanden.

Brandstofcel-elektrische voertuigen (FCEV) zullen een essentiële rol spelen bij het koolstofvrij maken van het vervoer. Afhankelijk van het gebruik (gemiddeld aantal kilometers per dag/rit en voertuiggewicht) zullen FCEV zich richten op middelgrote en grote auto's en op vrachtwagens en bussen. Accu-elektrische voertuigen zullen de kleine auto's en de stedelijke mobiliteit domineren.

Er moet rekening worden gehouden met de beoogde toepassing.

Voor 1 kg waterstof is scheikundig gezien ongeveer 9 kg water nodig.

De werkelijke cijfers van de fabrikanten variëren van 10 tot 22 kg water per 1 kg waterstof.

Bron: Nationale waterstofstrategie van Australië