Verduurzaming via waterstof

Bijna 30% van ons landelijke energieverbruik gaat op aan verwarming van huizen en gebouwen. Deze warmte komt nu nog voor ruim 90% uit aardgas: deels centrales die de warmte voor stadswarmtenetten leveren en grotendeels via cv-ketels in de woningen en gebouwen zelf. Het gaat nu om circa 10 miljard m3/jaar aardgas. Binnen slechts enkele decennia zal aardgas volledig moeten zijn vervangen door duurzame verwarmingsopties in energiezuinigere woningen. Met het Klimaatakkoord is afgesproken om in 2030 reeds 1,5 miljoen van de 7 miljoen woningen van aardgas af te halen. Volgens het H2Platform is waterstof een veelbelovende energiedrager die een deel van de aardgasvraag kan verduurzamen. Tot 2030 verwachten TNO en Stedin nog geen grote rol van de toepassing van waterstof in de gebouwde omgeving; daarvoor is de toepassing van deze energiedrager nog te weinig ontwikkeld en te weinig leverbaar. Beiden zien voor de langere termijn wel een rol.

Voor het goed kunnen ontwikkelen van de toepassing van waterstof in de gebouwde omgeving zijn demonstratieprojecten nodig. Het gaat er om ervaring op te doen met bijvoorbeeld de installatie, de kosten, het onderhoud en acceptatie door de bewoners. Voorbeelden van projecten nu zijn stad aan’t Haringvliet en Hoogeveen.

Waterstofwijk in Hoogeveen

Plek tussen andere duurzame opties

Voor het verduurzamen van de warmtevraag zijn er een aantal opties denkbaar:

Volledig elektrisch

Nieuwbouw van goed geïsoleerde woningen met een zeer lage warmtevraag kunnen prima met elektrische warmtepompen verwarmd worden. Aan de andere kant van het spectrum zijn er de oude, slecht geïsoleerde huizen. Ombouw van deze woningen naar het niveau van elektrische verwarming is echter zeer kostbaar en complex. Dat betekent doorgaans de aanleg van vloerverwarming en zeer forse isolatie. Dit zal slechts sporadisch kunnen en dan tegen hoge kosten van tienduizenden euro’s per woning of zelfs meer. Voor de meeste gezinnen is dit niet betaalbaar en weegt het sowieso niet op tegen de uiteindelijk lagere energierekening. Hier speelt de afweging tussen de kosten van isolatie en stoken van duurder waterstofgas.

Stadswarmte

In de meeste steden zijn er wijken die op stadswarmte zijn aangesloten. Ook wijken rond de bestaande warmtenetten kunnen hier relatief eenvoudig op worden aangesloten. Waar nog geen stadswarmte is vergt de aanleg ervan een forse investering in de infrastructuur in wijken en de ontwikkeling van (duurzame) warmtebronnen. Voor nieuwbouw is dit een relatief beperkt bedrag; voor bestaande wijken is dat juist duur. Met het Klimaatakkoord hebben partijen zich verplicht om jaarlijks 80.000 woningen van het gas af en op stadswarmte te zetten. De opwek van de stadswarmte zal bovendien steeds minder op aardgas en fors meer op CO2-vrije bronnen moeten: restwarmte, geothermie, biomassa. Een uitdaging bij warmte is de piekvraag in koude winters. Daar bestaan nu hulpketels op aardgas en diesel voor. Dit kan in de toekomst op waterstof; ter vervanging van indicatief 0,5 miljard m3 aardgas.

Hybride verwarming met waterstof

De gasmix kan zonder aanpassingen tot 0,5% waterstof krijgen waarbij de gasketels in woningen nog steeds functioneren. De echte slag kan mogelijk gemaakt worden in een combinatie van waterstof met elektrische warmtepompen. Veel bestaande woningen zijn enkel tegen hoge ombouwkosten ‘full electric’ met warmtepompen te verwarmen. Voor de meeste woningen geldt ook dat er geen stadswarmtenet in de buurt ligt en is die optie alleen tegen hoge kosten te ontwikkelen. Een variant op de “full electric” warmtepomp is de hybride warmtepomp: een warmtepomp en de (reeds geïnstalleerde) CV-ketel in serie. Voor ongeveer 95% van de tijd volstaat de elektrische warmtepomp. Alleen op de echt koude dagen of bij een forse tapwatervraag moet de CV-ketel bijspringen. Die ketel kan nu op aardgas gestookt worden, maar op termijn ook op groengas of op waterstof.

Verduurzaming van gebouwde omgeving in 2050 (indicatief)

Oplossing Jaarlijkse energie (in m3 aardgas eq.)
Huidige aardgasvraag voor gebouwde omgeving 10 miljard m3
Nieuwbouw na 2019: full electric 0
Verminderen vraag via isolatie 2 miljard m3
Verduurzamen via stadswarmte 2 miljard m3
Waarvan via waterstof-hulpketels 2 miljard m3
Hybride warmtepompen: deel elektra 4 miljard m3
Hybride warmtepompen: deel groen gas 1,5 miljard m3
Hybride warmtepompen: deel waterstof 0,5 miljard m3
Totaal verminderde vraag naar aardgas: 10 miljard m3-aardgas in 2050
Deel waterstof in verduurzaming gebouwde omgeving 1 mrd m3 aardgas equivalent
Omgerekend naar waterstof in gewicht: Ca 300.000 ton waterstof

Bron: presentatie Bert den Ouden, Berenschot 2019

Voor de transitie van aardgas naar duurzame energie in de gebouwde omgeving zou waterstof een bijdrage kunnen leveren van 1 mrd m3 of ongeveer 10,5 TWh of 35 PJ. Zie hier een video-toelichting en presentatie van Bert den Ouden, Berenschot zoals gehouden voor het netwerkevent van het H2Platform, eind 2019.