Windenergie kan pas een rol van betekenis spelen voor onze energievoorziening als we over grootschalige energieopslag kunnen beschikken. Maar die opslag is er niet. Toch zet het klimaatakkoord hoog in op windenergie met hoeveelheden die vaak zoveel stroom zullen produceren dat de vraag fors wordt overschreden. Men verwacht veel van waterstof als opslagmedium. Maar hoe rendabel is deze remedie, en wat zijn de kosten? Berekeningen van de fysicus Fred Udo laten weinig ruimte voor waterstofoptimisme.

Opslag van waterstof.
De stroomproductie van windmolens schommelt tussen 0 en 100 % van hun vermogen zonder dat we daar controle over hebben. De schommelingen veroorzaken regelmatig overproductie. Om de overtollige windstroom te kunnen opvangen is de hoop gevestigd op waterstof. Daarmee kan de stroom via elektrolyse van water in waterstofgas omgezet worden, om dat gas vervolgens op te slaan voor de periode dat er niet voldoende wind is. Waterstof als energiedrager, als accu. Maar is die hoop gerechtvaardigd? Wat is eigenlijk het rendement van de waterstofcyclus voor overtollige windstroom, en hoeveel gaat deze energieopslag kosten?

Rendement. De opslagcyclus kent drie stappen: elektrolyse van water, compressie en opslag van waterstof, en omzetting van waterstof in elektriciteit. Alle drie de stappen leveren verlies op waardoor uiteindelijk niet meer dan 34% van de oorspronkelijke hoeveelheid stroom overblijft. Een deel van de windstroom kan direct worden opgenomen en blijft buiten de verliesgevende cyclus, waardoor alles samengenomen de opbrengst aan netstroom ongeveer 63 % van de opgewekte windstroom zal zijn. Hierbij is geen rekening gehouden met het aanzienlijke rendementsverlies bij de gascentrales doordat ze de windstroompieken en -dalen moeten opvangen.

Het gematigde scenario van het Planbureau voor de Leefomgeving voorziet voor 2030 een vermogen van 10 GW op land en 10 GW op zee. Dit vermogen maakt een elektrolysefabriek van 16 GW noodzakelijk. Maar zo’n megafabriek bestaat niet. Dat is niet zo vreemd want de technische problemen zijn nog lang niet opgelost. Puur waterstofgas is namelijk een onhandelbaar goedje, het condenseert pas bij temperaturen onder de -253 graden Celsius en weegt maar 0,1 gram per liter bij normale temperatuur en druk. Waterstof lekt overal door, meer dan andere industriële gassen. Het gaat ook dwars door solide materiaal naar buiten. En er is heel veel waterstof nodig dat onder hoge druk (300 tot 700 atmosfeer) moet worden opgeslagen.

Kosten. Op kleine schaal bestaan er standaardinstallaties die tot 50 MW ingangsvermogen aankunnen. Uitgaande van de prijs van deze (Noorse) installaties komen de investeringen voor een 16 MW elektrolysefabriek op 56 miljard euro. Deze installaties gaan niet lang mee. De fabrikant geeft een levensduur op van zeven jaar, wat inhoudt dat de waterstofcyclus ons land zo’n 8,4 miljard euro per jaar zal gaan kosten. Hiermee gaan de productiekosten voor de Nederlandse stroom van 6 miljard omhoog naar 13,1 miljard euro jaar gaan. Meer dan een verdubbeling. Voor dit bedrag kunnen we dan 27,5 % van de Nederlandse elektriciteit vergroenen, of 3,7 % van ons energieverbruik. Vooropgesteld dat de technische problemen kunnen worden opgelost, wat nog maar zeer de vraag is.

Opslag in ammoniak.
Voor de opslag van waterstof denkt men ook aan de omzetting in ammoniak. Nuon wil zijn Magnum-gascentrale in het Eemshavengebied de komende jaren ombouwen tot een ‘superbatterij’ waar overtollige zonne- en windenergie in ammoniak wordt opgeslagen. Ook dit proces kent drie stappen: elektrolyse van water, binding van waterstof aan ammoniak en productie van stroom uit ammoniak. Hierbij gaat zeer veel energie verloren, het totale rendement bedraagt slechts 7,5 %. Dit proces is dus geen bruikbare optie.

Conclusie.
– Grootschalige opslag van overtollige windstroom in waterstof kent nog vele onopgeloste technische problemen.
– Mocht het lukken die problemen op te lossen, dan zal de waterstofopslag maximaal een kwart van het Nederlandse stroomverbruik kunnen vergroenen.
– Waterstofopslag van windstroom verdubbelt de productiekosten voor de Nederlandse stroom en gaat ons land 8,4 miljard euro per jaar kosten.
– Opslag van waterstof in de vorm van ammoniak is geen bruikbare optie, daarvoor is het rendement van 7,5 % te laag.

Bron:
Fred Udo – Waterstofeconomie.