Als batterijen tekortschieten
"De overstap naar elektrische voertuigen en machines verhoogt de vraag op het elektriciteitsnet, wat nieuwe uitdagingen met zich meebrengt die vragen om aanpassingen in de infrastructuur om de stabiliteit te waarborgen," zegt Dr. Yashar Hajimolana. Hij doet al bijna twintig jaar onderzoek naar innovatieve energiesystemen. "Stel je een wijk voor waarin elk huishouden een elektrische auto heeft die ’s nachts moet opladen—dit zou enorme druk op het net leggen. Een fabriek met zware machines kan door deze netbeperkingen slechts enkele machines tegelijk opladen, waardoor veel apparatuur ’s ochtends nog steeds niet bruikbaar is."
Ook de onregelmatige toevoer van elektriciteit uit zonnepanelen of windturbines maakt het moeilijker. Op zonnige dagen kunnen zonnepanelen meer elektriciteit opwekken dan het net aankan, wat kan leiden tot overbelasting of verspilde energie als de opslagcapaciteit tekortschiet. In de winter, wanneer er minder zonlicht is, of op windstille dagen kan het net juist moeite hebben om aan de vraag te voldoen, met mogelijke tekorten als gevolg. Dan wordt er vaak een beroep gedaan op minder duurzame energiebronnen zoals fossiele brandstoffen.
Batterijen kunnen helpen door overtollige energie op te slaan en later weer vrij te geven wanneer de productie laag is, maar we moeten ook hun volledige milieu-impact meenemen. "De winning van zeldzame materialen, de productie van batterijen en hun wereldwijde transport veroorzaken aanzienlijke CO2-uitstoot," legt Hajimolana uit. "Bovendien is de levensduur van batterijen beperkt, vaak slechts 5 tot 10 jaar. Het afvoeren van oude batterijen levert extra milieuproblemen op."
De rol van waterstof
Net als een batterij kan waterstof energie opslaan. Maar in tegenstelling tot batterijen, die afhankelijk zijn van opladen via het net, biedt waterstof meer flexibiliteit en schaalbaarheid voor grootschalige energieopslag. Wanneer de zon niet schijnt of de wind niet waait, kunnen op waterstof gebaseerde brandstofcellen opgeslagen waterstof omzetten in elektriciteit, zonder enige uitstoot.
"Groene waterstof wordt geproduceerd via elektrolyse, waarbij water wordt gesplitst met behulp van elektriciteit. Deze elektriciteit komt van duurzame bronnen, zoals zon en wind, vooral op momenten van overproductie," legt hij uit. "In plaats van het net te overbelasten, kan de overtollige energie worden opgeslagen in waterstof. Later, wanneer het net onder druk staat, kan deze waterstof weer in elektriciteit worden omgezet via brandstofcellen of verbrand in waterstofmotoren, zonder extra druk op het net te zetten."
Waterstof is ook veelzijdig in gebruik. "Waterstof kan worden gebruikt in brandstofcellen om auto's, machines en andere toepassingen van stroom te voorzien. Brandstofcellen zetten waterstof om in elektriciteit, waarbij water het enige bijproduct is. Dit vermindert de afhankelijkheid van het elektriciteitsnet, vooral op momenten dat er weinig duurzame energie wordt opgewekt," zegt Hajimolana.
De toekomst van waterstof heroverwegen
“Overschakelen naar groene waterstof is een goed doel, omdat het een schone en duurzame energiebron is die alles kan aandrijven, van auto's tot industriële machines. Maar de productiecapaciteit is momenteel beperkt, omdat elektrolysers duur zijn en nog niet op grote schaal worden geproduceerd. Daarnaast zijn er regelgevende obstakels, zoals vergunningen voor watergebruik, milieuregels en infrastructuurontwikkeling, die de inzet van groene waterstof vertragen. Blauwe waterstof is een snellere optie," zegt hij.
Een van zijn onderzoeksprojecten richt zich op het combineren van de productie van blauwe en groene waterstof om een betaalbare waterstofvoorziening te realiseren. "Blauwe waterstof wordt gewonnen uit aardgas of biomassa, waarbij CO2 wordt afgevangen en opgeslagen. Dit is minder schadelijk dan fossiele brandstoffen, maar niet zo schoon als groene waterstof. Toch is blauwe waterstof geschikt voor industriële processen en verbrandingsmotoren die geen ultrapure waterstof nodig hebben."
Met zijn onderzoek hoopt Hajimolana gemeenten en andere belanghebbenden bewust te maken van de voordelen van zowel groene als blauwe waterstof. "Als we de kosten kunnen verlagen en de vergunningsprocedures kunnen vereenvoudigen, kunnen we meer investeringen in waterstoftechnologie aanmoedigen. Dit zou leiden tot betere infrastructuur, zoals tankstations en pijpleidingen, die momenteel onderontwikkeld zijn. Daarnaast zou het lokaal produceren van waterstof de haalbaarheid vergroten en de transportuitdagingen verminderen," besluit hij.
