Waterstofproductie

Waterstof kan op verschillende manieren en uit verschillende energiebronnen gemaakt worden. De meest gangbare hebben de drie kleuren gekregen: grijs, blauw en groen.

Grijze waterstof

Grijze waterstof wordt gemaakt van aardgas methaan (CH₄) via het zogenoemde Steam Methane Reforming (SMR) proces. Het betreft hier doorgaans fossiel aardgas, maar het zou ook groen gas kunnen zijn dat via vergisting gemaakt is. Bij de productie wordt het koolstofatoom afgesplitst van de waterstofatomen in het aardgas-molecuul door dit te koppelen aan zuurstof, met CO₂ en waterstof (H₂) als resultaat. De CO₂ draagt bij aan het broeikaseffect. Deze omzetting leidt tot enig energieverlies. Voor het klimaat heeft de productie en inzet van grijze waterstof dus geen zin.

Op dit moment is bijna alle waterstof die in Nederland geproduceerd wordt grijs . Dit is ongeveer 160 PJ. Het overgrote deel hiervan dient als grondstof voor de industrie (olieraffinage, kunstmest en methanol).

Blauwe waterstof

Blauwe waterstof wordt op dezelfde wijze gemaakt als grijze waterstof. Het verschil bij blauwe waterstof is dat de CO₂ – het broeikasgas – voor het overgrote deel wordt afgevangen en veilig, offshore ondergronds opgeslagen. Bijvoorbeeld in lege aardgasvelden onder de Noordzee. Bij bepaalde geavanceerde processen (ATR en POX) kan bijna alle CO₂ worden afgevangen. Bij de meer gangbare SMR-methode zal 2/3 van de CO₂ worden afgevangen; de rest gaat nog steeds de lucht in (bron: Berenschot en TNO).

De industrie heeft veel plannen voor “blauwe” productiecapaciteit ter verduurzaming van de sector. Het H-vision project in Rotterdam is een goed voorbeeld.

Bij de productie van blauwe waterstof op basis van groen gas (afkomstig uit de vergisting van duurzame biomassa) resulteert het afvangen en veilig opslaan van CO₂ in negatieve uitstoot. De afgevangen CO₂ is immers eerder in de levensloop door deze planten en bomen uit de atmosfeer opgenomen. Het is dus zelfs mogelijk CO₂ uit de atmosfeer te halen middels de productie en inzet van blauwe waterstof.

Groene waterstof

Groene waterstof wordt gemaakt uit water met behulp van groene elektriciteit. Het elektrolyse proces maakt dat water (H₂O) zich splitst in zuurstof (O₂) en waterstof (H₂). Wanneer de bron hernieuwbare elektriciteit is kan er groene waterstof gemaakt worden, die in de hele keten CO₂-vrij is. Ook zijn er nu bijvoorbeeld windturbines die de windenergie direct in waterstof omzetten. Zonder dat de elektriciteit via lange kabels hoeft te worden vervoerd.

De productie van een kilo waterstof vergt ongeveer 50 kWh; het resultaat heeft een energiewaarde van 35 kWh. De rest van de energie wordt warmte die deels eventueel ook benut kan worden, net als de vrijgekomen zuurstof.

Een extra voordeel van elektrolyse is dat er zeer zuivere waterstof gemaakt wordt. Zuivere waterstof is een vereiste bij het gebruik van een brandstofcel, bijvoorbeeld bij voertuigen. Indien groene waterstof gemaakt wordt met elektriciteit uit bijvoorbeeld gascentrales, is er voor het klimaat minder voordeel.

Andere kleuren

Naast deze drie kleuren zijn er nog vele andere bronnen om waterstof van te maken, die door sommigen ook kleuren worden gegeven. Zo is er Oranje waterstof voor waterstof dat met de elektriciteit uit Nederlandse kerncentrales gemaakt wordt, of Bruine waterstof uit biomassa.