Uit Net NL#35: Waterstofnet in wording

Door de afbouw van gaswinning in Groningen neemt het aardgastransport in Nederland af. Het waterstofnet kan veel sneller worden ontwikkeld, door gebruik te maken van leidingen die er al liggen. Dat vraagt nog altijd een investering van 1,5 miljard, maar nieuwbouw is naar schatting viermaal duurder. Omdat het hoofdnet voor gastransport bestaat uit meerdere parallelle leidingen, kunnen aardgas en waterstof naast elkaar bestaan. Een transportnet voor waterstof is daarmee haalbaar en kostenefficiënt, noteert HyWay27.

Gasunie wil met een waterstoftransportnet van 1.400 kilometer vanaf 2027 de vijf belangrijkste industriële regio's in Nederland met elkaar verbinden. Maar ook met opslag in Zuidwending en met industriële regio's in Duitsland en België. Hynetwork Services, 100 procent dochteronderneming van N.V. Nederlandse Gasunie, legt die landelijke backbone aan, met 85-90 procent aan bestaande infrastructuur.

“Waterstof is een krachtige energiedrager die een belangrijke bijdrage kan leveren aan de energietransitie”, stelt Eddie Lycklama à Nijeholt, Project Director Hydrogen Backbone. Bij Gasunie werkt hij al langer aan plannen voor een waterstofinfrastructuur. Nu is hij verantwoordelijk voor de uitrol van het transportnet. “Als je met een waterstofprogramma begint, heb je eerst lege buizen”, schetst Lycklama à Nijeholt de aanloop naar een nieuw, operationeel transportnet. “Er moet aanbod komen en vraag ontstaan, anders worden de buizen niet gevuld. Onze commerciële teams voeren gesprekken met heel veel bedrijven die interesse hebben in productie, afname of import van waterstof. Zo krijgen we in beeld hoe de waterstof zou kunnen gaan stromen.”

Lycklama à Nijeholt gaat ervan uit dat veel ontwikkelingen eerst binnen de industrieclusters plaatsvinden, waarbij Gasunie regionaal leidingen aanlegt. In de fase daarna wordt de regionale infrastructuur gekoppeld met de landelijke backbone. Dat vraagt een zorgvuldige afweging van belangen. Lycklama à Nijeholt: “De volgorde waarin die koppelingen plaatsvinden, moeten we in een uitrolplan vaststellen, samen met het ministerie van EZK. Gasunie ondersteunt de ontwikkeling van de waterstofketen maximaal, maar we hergebruiken wel aardgastransportleidingen. Het aardgastransport zelf mag daarbij nooit in het geding komen.”

Inrichten van een nieuw energienet beperkt zich niet tot het openstellen van wat leidingen; het ontvouwt zich - snel en zeker – als een complex schaakspel waarin elke beweging invloed heeft op de andere stukken in het spel. Staatssecretaris Yeşilgöz hoopt met haar besluit dan ook ontwikkelingen aan te jagen in de gehele waterstofketen – productie, opslag, transport en afname: “Met een uitrolplan komt er meer duidelijkheid over een essentieel onderdeel van de waterstofketen en creëer ik meer helderheid voor marktpartijen”, meldde ze in juni aan de Tweede Kamer. Lycklama à Nijeholt daarover: “Beginnen aan de infrastructuur is een cruciale fase. De bedrijven die de importterminals bouwen of elektrolysers neerzetten, willen wel de garantie dat er ook echt een pijp ligt waar de waterstof mee vervoerd kan worden als zij hun systeem klaar hebben. Je zet niet zomaar een terminal neer, dat vraagt nog flink wat tijd en moeite.”

Gasuniedochter Hynetwork Services loopt vooruit op de marktontwikkeling met de overheidsopdracht voor het opzetten van een waterstofbackbone. “Daar zit een behoorlijk financieel risico aan”, vertelt Lycklama à Nijeholt. “Er zijn dus hoge kosten mee gemoeid als de infrastructuur veel eerder klaar is dan de markt. Dat volloop-risico kan Hynetwork Services niet dragen, maar het ministerie van Financiën heeft daarvoor subsidie toegezegd, tot maximaal € 750 miljoen.”

Lycklama à Nijeholt denkt dat dergelijke steun ook nodig is om vraag en aanbod te ontwikkelen voor de nieuwe CO₂-vrije waterstofeconomie: “De betrokken industrieën moeten mega-investeringen doen om productieprocessen opnieuw te ontwerpen voor waterstof. Dat is in ieders belang, het is nodig voor een duurzame keten. Maar het moet voor bedrijven wel betaalbaar worden om tijdig over te stappen van aardgas op waterstof.”

Als vraag en aanbod zich gaan ontwikkelen, is de volgende uitdaging het vinden van balans in het nieuwe energienet. Een importterminal, eenmaal operationeel, levert redelijk stabiel waterstof. Waterstof geleverd door een windpark is juist onvoorspelbaar. Ook in de vraag ontstaat onbalans, niet elk bedrijf zal altijd een constant volume afnemen. Lycklama à Nijeholt: “Hoe dat gaat werken, zijn we aan het uitzoeken samen met onze klanten. We zullen heel snel ook opslag nodig hebben. Dan komen de cavernes in beeld. Uit het onderzoek of de zoutcavernes voldoende dicht zijn voor waterstof, hebben we gelukkig positief antwoord. We zijn, internationaal gezien, niet de eersten die waterstof in een caverne opslaan, maar we willen met deze resultaten wel doorpakken naar uiteindelijk vier cavernes in 2030.”

Als de industrie eenmaal om is én als zware mobiliteit met waterstof zich heeft ontwikkeld, kan waterstof in de – verdere - toekomst ook bijdragen aan de energietransitie in de gebouwde omgeving. “De congestie in het elektriciteitsnet is echt een heel groot probleem”, constateert Lycklama à Nijeholt, “en we zijn nog maar net begonnen met elektrificatie. Een mengvorm van aardgas of biogas met lokaal geproduceerde waterstof en een deel elektrificatie, kan in veel situaties aan de oplossing bijdragen. Echt goed isoleren en energieneutraal bouwen maakt ruimte vrij in de aardgasdistributienetten. Door waterstof bij te mengen in de aardgasstroom, wordt de CO₂-uitstoot beperkt. Dat wordt een economisch aantrekkelijk perspectief.”

Die regionale inzet van waterstof is overigens niet zomaar gedaan: in het regionale gasnet liggen – anders dan in het transportnet – leidingen niet parallel. Voor kleinere industrieën of woonwijken die verder van de backbone af liggen kan dus geen aardgasleiding vrijgespeeld worden voor waterstof. “Dan kun je dus bijvoorbeeld waterstof bijmengen bij aardgas”, vertelt Lycklama à Nijeholt. “Bijmengen mag wettelijk nog niet, dus dat vraagt een aanpassing. Maar het is in het belang van het milieu, om bedrijven die verder van de backbone afliggen, zo sneller duurzaam te laten werken.”

BLIK VAN BUITEN

Professor Ad van Wijk: ‘Opzetten waterstof-economie vereist strakke regie en coördinatie’

“Vier jaar geleden hadden we niet voor mogelijk gehouden dat dit ter sprake zou komen, een deel van het aardgasnet inzetten voor waterstof.” Ad van Wijk, hoogleraar Future Energy Systems aan de TU Delft, is opgetogen over de plannen voor een waterstoftransportnet. “Nu moeten we de waterstofeconomie opbouwen. Het is een totaal nieuw energiesysteem, dus dat wordt a hell of a job.”

Een waterstof-economie opbouwen is volgens professor Ad van Wijk andere koek dan verduurzamen met elektriciteit, waar nieuwe groene bronnen een bestaand systeem gaan voeden. Zelfs nu bestaande energiecentrales nog uitwijk kunnen bieden, is het elektriciteitsnet in capaciteit al snel overvraagd. Van Wijk: “Toch is het opzetten van een waterstofketen vele malen moeilijker – in alles: er bestaat geen markt, er zijn geen veiligheidsrichtlijnen, je moet niet alleen de productie van groene waterstof ontwikkelen, maar ook de infrastructuur én de vraag.”

Van Wijk vindt het logisch dat Gasunie die vraag eerst bij de industrie inventariseert. Maar hij ziet ook een complicerende factor: “Bestaande industriële vraag wordt al bediend met grijze waterstof, waarbij wordt verduurzaamd door een deel van de CO₂ af te vangen en op te bergen in een leeg gasveld onder de Noordzee. Die grijze waterstof wordt dus zomaar niet vervangen door groene waterstof. Voor groene waterstof moet je additionele markten creëren. In de industrie, denk aan Tata Steel. Maar dan volstaat de productie in 2030 van hooguit 2 gigawatt waterstof uit offshore wind. In chemieclusters kan ook vraag ontstaan, bijvoorbeeld bij de methanolfabriek in Delfzijl en bij de ammoniakproductie. Er zal ook vraag ontstaan voor de productie van synthetische kerosine en synthetische diesel en voor zwaar transport: binnenvaart, tractoren, trucks en bussen.”

Geen beleid, geen REGELGEVING ...

“Ik vind dat je daarop in moet zetten,” gaat Van Wijk verder, “maar zie ook dat er nog geen beleid is, geen regelgeving, geen financiering, geen subsidieregelingen. Laten we hopen dat dat niet tot vertraging leidt. Alleen als er voldoende geïnvesteerd wordt in het duurzaam maken van productieprocessen, ontstaat er voldoende volume in vraag en aanbod voor de waterstofbackbone. Het is dus goed dat die infrastructuur als eerste wordt opgepakt, dat is essentieel. Maar een waterstofeconomie opzetten vereist strakke regie en coördinatie; het is mijn angst dat die uitblijven, zoals we ze nu ook missen bij het elektriciteitsnet.”

Met strakke regie ziet Van Wijk juist mogelijk-heden om de waterstofketen sneller operationeel te maken. “De backbone zou ook in 2025 of 2026 klaar kunnen zijn; in alle gevallen is het belangrijk dat het zo snel mogelijk gebeurt”, stelt hij. “Voor vraag en aanbod, voor de infrastructuur en voor het oplossen van de capaciteitsproblemen in het elektriciteits-systeem. Het gasnet ligt er al, met de juiste vergunningen nemen we dat snel in gebruik. Dat is in elk geval simpeler dan het uitbreiden van het elektriciteitsnet. We kunnen dan eerder Tata Steel en tankstations, maar ook hele gebieden van waterstof voorzien. En bij wind- en zonneparken zetten we dan elektrolysers neer om het stroomnet te ontlasten. Die planning vergroot de kans dat je in 2030 wat hebt bijgedragen.”

Prijs daalt

Mede bepalend voor succesvolle adaptatie van waterstof is – als altijd – de prijs. Van Wijk: “De prijs van elektriciteit bepaalt voor 60 tot 80 procent de prijs van waterstof. Als de stroomprijzen dalen, bijvoorbeeld door extra windparken op zee, zakt ook de waterstofprijs. Dan is er ook nog de prijs van elektrolysers. Voor grotere waterstofproductie zet je eenvoudigweg meer gestapelde elektrolysercellen stacks, achter elkaar. Door massaproductie van elektrolysercellen en stacks wordt dat snel goedkoop, net zoals we dat bij zonnecellen hebben gezien.” Bij de productie van waterstof via elektrolyse gaat een kleine 20% procent van de energie verloren. Maar de kosten van transport en opslag zijn voor waterstof vele malen lager dan voor elektriciteit. Van Wijk: “Het efficiencyverlies weegt ruimschoots op tegen de winst in transport- en opslagkosten. Productiekosten zijn belangrijk, maar het helpt als we meer kijken naar de systeemkosten.”

Die systeemkosten spelen een grote rol bij de European Hydrogen Backbone. In april presenteerden 23 gasnetbeheerders het plan voor een transportsysteem van bijna 40.000 kilometer door 21 Europese landen. Met – klinkt bekend - veel hergebruik van bestaande gasleidingen. Voeg daarbij het gegeven dat een gastransportlijn 10- tot 20.000 MW vermogen energie kan transporteren, terwijl een hoogspanningskabel hooguit 1.000 tot 2.000 MW aan kan, en zie: lage transportkosten zetten de deur open naar lagere systeemkosten. Van Wijk: “De hoogvermogende gasinfrastructuur maakt het dus haalbaar om waterstof in Noordwest-Europa te importeren uit Noord-Afrika of het Midden-Oosten, gebieden met meer wind, zon én ruimte.”