Hygro Logo

Hoe moet de waterstofeconomie vorm krijgen?

dinsdag oktober 29

Door Jan Willem Langeraar, oorspronkelijk verschenen op Omgevingsweb.nl

Hoe moet de waterstofeconomie vorm krijgen?

Waterstof is hot

Waterstof is hot: er zijn afgelopen jaar zeer veel rapporten over waterstof verschenen; er is in Nederland een waterstofcoalitie gevormd onder leiding van twee partijen die van nature niet vaak samenwerken, Greenpeace en VNO-NCW; het gerenommeerde IEA heeft het thema hoog op haar agenda gezet; en met de recente bijeenkomst in Japan “Hydrogen Energy Ministerial Meeting 2019” blijkt dat ook op regeringsniveau de samenwerking wordt gezocht en zowel oude als nieuwe partijen grote ambities hebben voor waterstof. Last but not least, “waterstof” wordt 182 keer genoemd en staat op 49 van de in totaal 236 pagina’s van het klimaatakkoord.  En dat terwijl een paar jaar geleden bijna niemand het over waterstof had.

Toch voelden 14 grote partijen zich genoodzaakt een brief aan Wiebes te sturen. Omdat ze zich zorgen maken over zijn beleid om al die waterstofambities waar te maken. Het FD kopte: 'Optuigen waterstofeconomie op losse schroeven'. Wiebes wil namelijk het instrument van SDE++ niet inzetten om de opschaling van elektrolyse mogelijk te maken. Hij verwijst de sector naar de DEI-regeling waarin 60 miljoen beschikbaar komt, om te innoveren om waterstofproductie goedkoper en efficiënter te maken. Wiebes doet dit op basis van berekeningen van het PBL die de plannen van de grote industrie doorgerekend heeft. Uit het concept adviesrapport komt naar voren dat deze tot meer CO2-uitstoot leiden in plaats van minder. Daarbij blijkt dat deze vorm van waterstofproductie veel subsidie nodig heeft. Zo op het eerste gezicht lijkt Wiebes dus een punt te hebben om eerst te willen innoveren alvorens op te schalen.

Deze discussie over “hoe komt de waterstofeconomie op gang” reflecteert min of meer de (nog) tegengestelde inzichten die binnen het sterk groeiende veld van waterstofexperts speelt. In algemene zin is men er over uit dat “het” moet gebeuren, maar hoe? In een aantal blogs zal ik het thema waterstofeconomie vanuit techniek en beleid benaderen. In dit eerste blog ga ik in op de conclusies van het PBL en de reactie van de industrie daarop.

Meer CO2, zonder additionaliteit

Het conceptadvies van het PBL stelt dus dat grootschalige elektrolyse nu tot meer CO2-uitstoot leidt. Op zichzelf lijkt dat een valide en begrijpelijke conclusie. Het uitgangspunt van het PBL is dat elektrolyse tot meer elektriciteitsvraag leidt. Tegelijkertijd hanteert het PBL een voorspelling (afspraak binnen klimaatakkoord) van de hoeveelheid nieuwe duurzame elektriciteit die er tot 2030 wordt verwacht.

Extra vraag naar elektriciteit binnen dat gegeven leidt er automatisch toe dat er meer elektriciteit uit gascentrales moet komen. Aardgas wordt in die installaties met 60% efficiency (80% bij wkk) omgezet naar elektriciteit en via elektrolyse met 68% rendement omgezet naar waterstof (cijfers van PBL), een ketenefficiency van 41%. In de industrie wordt aardgas echter rechtstreeks omgezet naar waterstof met 76% efficiency. Kortom het vervangen van de huidige productiemethode door grootschalige elektrolyse op deze wijze zal leiden tot meer aardgas verbruik en dus meer CO2-uitstoot. 

Groene waterstof volgens deze systematiek leidt alleen tot minder CO2-uitstoot als er meer duurzame productie tegenover staat dan nu veronderstelt. Dit argument wordt ook gebruikt bij de nieuwe Renewable Energy Directive II die uiterlijk juli 2021 in de nationale wetgeving geïmplementeerd moet zijn. Die Directive stelt dat bij duurzame waterstof sprake moet zijn van additionele opwek waarbij er een rechtstreekse fysieke link gelegd moet kunnen worden tussen duurzame bron en het elektrolysesysteem.
 
De brief van de industrie meldt het thema van extra duurzame opwek slechts zijdelings. Ze gaan niet in op hoe men aantoonbaar tot extra opwek komt t.o.v. van de reeds binnen het klimaatakkoord overeengekomen nieuwe capaciteit voor duurzame opwek. Men stelt slechts dat de emissiefactor niet fair is als de stroom uit windparken betrokken wordt. Maar daar nemen ze Wiebes geen argumenten mee uit handen.

De industrie heeft een punt in haar brief waar het de aannames van de efficiency van de elektrolysesystemen betreft. Het PBL gaat uit van 58,1 kWh/kg terwijl de Europese industrie via de zogenaamde FCJHU-targets uitgaan van efficiency targets van 50 kWh in 2020. Het PBL en de SDE++ regeling kan beter deze targets als referentie gebruiken. Installaties die slechter scoren zouden dan simpelweg niet in aanmerking komen voor subsidie. De door de PBL berekende CO2-impact zou met die aanname net aan positief zijn, in plaats van negatief.

Geen effectieve subsidie

Het sterkste argument van de industrie, waar Wiebes volledig aan voorbij gaat, is de vorm waarin subsidie effectief is. Elektrolyse kenmerkt zich door de dominante kosten van de ingaande elektriciteit. Wil waterstof concurrerend zijn in de markt, dan dient de onrendabele top voldoende afgedekt te zijn om rendabel te kunnen investeren. Met de DEI-regeling die Wiebes nu suggereert wordt de onrendabele top nauwelijks verlaagd, wat betekent dat die subsidie niet voldoende is om projecten financierbaar te maken.

Daarbij betreft dit een innovatiesubsidie en wordt de DEI-regeling uitgekeerd over de meerkosten ten opzichte van de huidige stand der techniek. Een innovatie met grote impact op de kostprijs van waterstof kan komen uit verbeterde stacks. De stack is het hart van de elektrolyse-installatie en op het vlak van efficiëntie en productiecapaciteit is nog verbetering mogelijk.

Het bijzondere is dat als de prestatie verbetert, de kostprijs van deze installatie ten opzichte van de oude vergelijkbare situatie per direct goedkoper wordt. NB uiteraard komt innovatie met kosten van op te bouwen kennis, maar de kosten daarvan zijn beperkt ten opzichte van de kosten van een stack. Met andere woorden de algemene principes die bij de DEI-regeling worden gehanteerd zijn niet toepasbaar.

Er is een goede voorspelling te maken van de mogelijke kostendaling door innovatie en kostendaling door opschaling van de productie van stacks. Voor een stack geldt hoe meer systemen per jaar geproduceerd, hoe goedkoper. Vergelijk dit met zonnepanelen, ook daar is de kostprijs gedaald door seriematig panelen van de fabrieksband af te laten rollen en niet één extreem groot paneel te maken.

Ruwweg mag je veronderstellen dat serie-matigheid de kostprijs met een factor drie à vier zal doen dalen, innovatie op de stack ongeveer een factor twee. Echter, elk systeem waar er maar een paar van verkocht wordt blijft onbetaalbaar, daar verandert een factor twee door innovatie niks aan. Kortom, voor een echte kostendaling moet er beleid komen dat helpt op te schalen naar seriematige productie. Dat vraagt dus om andere subsidies dan de huidige.

Kleinschalig en nieuwe toepassingen

Interessant is dat de industrie als laatste punt in haar brief benoemt dat ze ervanuit gaat dat de eerste elektrolysecentrales niet echt grootschalig zullen zijn. Eerder kleinschalig en dat deze vooral waterstof zullen produceren die niet in de industrie gebruikt zal worden. 

De berekeningen die het PBL heeft gemaakt zijn in lijn met de doelstellingen van de eerdergenoemde waterstofcoalitie en afspraken in het klimaatakkoord. Het laatste punt in de brief is daarmee enigszins verassend, zo je wilt, verwarrend, door nu te stellen dat de eerste stappen in deze markt anders zullen zijn dan in de grootse plannen die ze presenteren. Men maakt in de brief ook niet echt duidelijk waar ze de kansen dan wel zien. 

Tussenstand

De conclusies van het PBL (na enige aanscherping) kloppen ongeveer; grootschalige netgekoppelde elektrolyse met toepassing van de waterstof in de industrie zal op korte termijn vooral duur zijn en zeer beperkt bijdragen aan CO2-reductie.

De reactie van Wiebes lijkt dus niet onlogisch. Het beleid waar hij nu op lijkt te sturen zal echter niet gaan werken om de waterstofeconomie opgang te helpen. Het is goed dat de industrie zelf ziet dat andere toepassingen en kleinere schaal vooralsnog meer kans en stimulans verdienen. Helaas blijft het vooralsnog onduidelijk hoe en waar men dat ziet.  

In de volgende blogs zal worden ingegaan waar de grote kansen voor waterstof liggen. Uit die blogs wordt duidelijk dat de kansen van waterstof niet voortkomen uit het oplossen van de problemen in het elektriciteitsnet en de vergroening van de industrie, maar juist door naar de kansen te kijken die de techniek biedt. Dan ontstaat er een andere kijk op de energietransitie.

Ik zal uitleggen waarom windturbines veel meer en veel goedkoper waterstof kunnen produceren dan elektriciteit. Er zal worden ingegaan op de al hoge technological readiness van de techniek, maar nog erg lage commercial readiness[1]. Dat inzicht biedt veel aanknopingspunten voor Wiebes voor het uitzetten van beleid dat de waterstofeconomie echt vooruithelpt.

[1] http://iea-retd.org/wp-content/uploads/2017/05/170515-RE-CRI-RETD-de-Jager.pdf
https://arena.gov.au/assets/2014/02/Commercial-Readiness-Index.pdf