Waterstof is in beeld als mogelijke vervanger van fossiele brandstoffen zoals aardgas en benzine omdat er bij verbranding alleen water en geen kooldioxide, CO2, gevormd wordt, zodat het niet bijdraagt aan de klimaatverandering. Er zitten echter nogal wat haken en ogen aan dit gebruik.
Waterstof, Hydrogenium symbool H, is het meest voorkomende element in het heelal. Onze zon bestaat voor 91% uit waterstof, de zonnestraling komt vrij door de kernfusiereactie: twee H-atomen worden één heliumatoom. Op aarde komt waterstof alleen voor in verbindingen, de meest voorkomende is de verbinding met zuurstof, H2O, water. Waterstof is een gas dat condenseert tot vloeistof bij min 253 ºC, dat is 20 ºC boven het absolute nulpunt.
Waterstof wordt nu al gebruikt, bijvoorbeeld in de kunstmestindustrie, en moet dan worden gemaakt met behulp van steenkool of aardgas. De koolstof wordt partieel geoxideerd tot CO en dat reageert met water, stoom, tot waterstof en CO2. Uiteindelijk wordt alle koolstof CO2, net als bij directe verbranding in motoren of huishoudens en is er dus geen klimaatwinst. Die winst moet komen door de nu centraal geproduceerde CO2 ondergronds op te slaan in lege gasvelden, een dure grap.
Een andere mogelijkheid om waterstof te maken is elektrolyse van water. Twee metalen elektrodes in water, een gelijkspanning van ruim 1 volt en water splitst in waterstof en zuurstof. In het laboratorium wordt dat al jaren gedaan maar van die schaal naar een fabriek van 10.000 ton per dag, een doorzet niet ongebruikelijk voor een olieraffinaderij, is een lange weg. En… die fabriek zou dan ook nog alleen gebruikt moeten worden als de productie van zon- en windelektriciteit groter is dan de vraag.
Wat lonkt is het verdere gebruik van het gasnet dat miljarden gekost heeft. Het is een illusie te denken dat waterstof zonder meer Gronings aardgas kan vervangen. De CV-ketels moeten worden aangepast, waterstof heeft maar een derde van de hoeveelheid lucht nodig en geeft ook maar een derde van de hoeveelheid warmte, vergeleken met aardgas. Het lijkt mij ook onzinnig elektriciteit om te zetten in waterstof en die waterstof dan te verbranden.
Veel efficiënter is de elektriciteit direct te gebruiken voor de huisverwarming, maar dan wel in een airco met warmtepomp, die een opbrengst van 190% kan leveren door warmte te onttrekken aan de buitenlucht. In Spanje zijn die overal in gebruik, voor Nederland zouden die apparaten geschikt gemaakt moeten worden voor lagere temperaturen. Helaas is de maakindustrie inclusief de productontwikkeling geheel verdwenen naar Japan en China.
Verder wordt gedacht aan het gebruik van waterstof in de elektrische motoren van grote auto’s, ook vrachtauto’s en bussen. Het gaat erom dat grote hoeveelheden elektriciteit moeilijk zijn op te slaan. De gemiddelde aansluiting van een woning in Nederland is minder dan 10 kW. De motor van een middenklasser is 80 kW, een zware vrachtauto heeft 300 kW.
De opslag van elektriciteit blijft tot nu toe een onopgelost probleem. De vrachtauto gebruikt om een uur op volle kracht te kunnen rijden dus 300 kWh. Daarvoor heeft hij dertig lithiumaccu’s van 10 kWh nodig die ieder 2 kilo wegen, Als de accu’s leeg zijn heeft hij een oplaadpunt van 300 kW nodig om na één uur weer verder te kunnen. Toegegeven, de lithiumaccu is al een geweldige verbetering ten opzichte van de loodaccu maar ideaal is het nog niet, duur is het wel.
Er rijden in Nederland al 250 waterstofauto’s. Deze auto’s hebben geen verbrandingsmotor maar een elektromotor, voor de motor een soort omgekeerde elektrolyse, waar waterstof wordt omgezet in elektriciteit. Bij dit proces naar en van waterstof gaat de helft van de energie verloren. De waterstofopslag in meerdere cilinders van 50 liter met een druk van enige honderden atmosferen lijkt ook niet op het blikken tankje waarin we onze benzine meenemen.
Ik zie geen toekomst voor waterstof, ik denk meer aan elektrisch transport en verwarming. De lithiumaccu en zijn verbeterde uitvoeringen hebben daarbij een grote toekomst. En als de Chinezen, de Indiërs en de Amerikanen niet bereid zijn hun kolenmijnen te sluiten, is het allemaal voor niks en hadden we beter de dijken kunnen verhogen.