Waterstofgas versus Warmtepomp

@JWD Je schrijft dat het rendement 75% is. Waar blijft die andere 25%?

En het rendement van een elektriciteitscentrale (incl transportverliezen) is toch iets van 50%? Daar hoor je niemand over.

Mvg

De elektrische energie van een windmolen kan voor hoogstens 75% worden omgezet in waterstof-energie via elektrolyse. Hoogstens, want dit moet nog helemaal worden uitontwikkeld. De rest verdwijnt in de omgeving als warmte.

Waterstofgas kan in een brandstofcel met ca. 75% rendement weer worden omgezet in elektrische energie. De rest verdwijnt weer in de omgeving als warmte.

(Het rendement van een moderne centrale op aardgas is ca. 40%.)

Ik heb nu niemand gehoord over het gebruik van de nog te fabriceren groene waterstof met het nog te bouwen offshore windpark voor het verwarmen van huizen. Het is ook een dom idee. Het is bedoeld voor zwaar transport en de industrie (die nu grijze waterstof gebruikt). Zelfs het koken op waterstof (knalgas, het heeft ook een veel bredere explosie range dan aardgas) is met de stille trom van het toneel verdwenen. De waterstofmaffia in Hoogeveen bouwt haar proefwijk (met goed geïsoleerde huizen en dus prima met een warmtepomp te verwarmen) met inductiekookplaten. 

Het rendement van een modernde gascentrale (een in serie geschakelde gasturbine en stoomturbine oftewel STEG) is 50 % (verbrandingswarmte aardgas bovenwaarde dus inclusief de condensatiewarmte van de bij de verbranding van methaan ontstane waterdamp). maar dat doet niets af van de juistheid van uw betoog.

Op die condensatiewarmte gesproken. Bij de verbranding van waterstof komt natuurlijk ook waterdamp vrij. meer dan bij de verbranding van een koolwaterstof als aardgas. Bij aardgas is dat 11 %. Bij waterstofgas 18 %. Oók deze condensatiewarmte is een verliespost als je elektriciteit omzet naar waterstof en deze vervolgens gaat verbranden.

@JWD OK tx. Je zou dus een economisch nuttige toepassing moeten vinden voor de O2 die je maakt.

De productie van waterstof op zich is al belangrijuk genoeg, als gas voor energieopslag. Als buffer voor wind/zonloze dagen en voor aandrijving van vrachtwagens en boten. NIET voor verwarming van huizen, dat kan veel efficienter met warmtepompen. 

Het rendement van een brandstofcel is geen 75 % maar slechts 50 %.  En bovendien gaat verwarming met waterstof middels verbranding. Van de 70 % van de energie die na elektrolyse nog over is gaat dus weer minimaal 18 % verloren aan het condensatiewarmteverlies.

Zuivere O2 wordt nu gemaakt door het sterk afkoelen van lucht. En als het als restproduct van elektrolyse kan dan zijn er nog tig nuttigere toepassing van elektrolyse dan het verwarmen van huizen.

We hebben nog lang geen ‘overschot’ om groen waterstof mee te gaan maken.
Dat zal gok ik ook nog wel tientallen jaren gaan duren en kan denk ik dus ons niet helpen in de energie transitie.

De reden dat het toch vaak ter sprake komt is dat je nu al grijs waterstof kunt maken met aardgas.

Ook het idee om waterstof in de Sahara te gaan maken met heeel veel zonnepanelen zie ik nog niet een grote vlucht nemen. Al was het maar vanwege de instabiliteit van die regio.

Anne.

@Anne “We hebben nog lang geen ‘overschot’ om groen waterstof mee te gaan maken.
Dat zal gok ik ook nog wel tientallen jaren gaan duren en kan denk ik dus ons niet helpen in de energie transitie.”

Het zwakke punt van de huidige opzet van groene energieproductie is de wisselvalligheid van vraag en aanbod. Ooit stelde Lievense voor om dit probleem op te lossen met een kunstmatig stuwmeer in het Markermeer, maar zo'n energiebuffer is al binnen een dag leeg. Natuurlijk gebruiken we - via een dikke stroomkabel - stuwmeren in Noorwegen voor dit doel, maar die hebben ook hun beperkingen. 

De productie van waterstofgas via elektrolyse uit windmolens en zonnecellen en de opslag daarvan ondergronds is momenteel de enig denkbare schone manier van lange-termijn buffering. Bij de productie van elektriciteit uit de waterstofbuffer gaat weliswaar tegen de 40 % verloren aan moeilijk terug te winnen warmte, maar anders heb je helemaal niets . . . 

Momenteel is het zo dat er bij sterke wind en/of zon een overschot aan productiecapaciteit is die wordt weggegooid. Bij grootschalige waterstofproductie komt dit niet meer voor, je kunt altijd waterstof produceren voor de buffer. Bijkomend voordeel van de grootschalige productie van waterstof is de te verwachten relatief lage prijs. Het gas is dan goed inzetbaar als schone brandstof voor mobiele toepassingen als vrachtwagens en boten. 

@JWD, @Anne  Ik persoonlijk verwacht een getrapte toepassing naar mate  de “groene” waterstof beschikbaar komt.

Als leidraad/vertrekpunt zou je de waterstofladder kunnen gebruiken. (“clean hydrogen ladder”, Wasserstofleiter (plaatje wikipedia) volgens Michael Liebreich 2021

Groene waterstof voor verwarming in particuliere huizen staat onder label “F” onderaan,
onder “G” helemaal onderaan zijn ook diverse korte afstands mobiliteitsoplossingen te vinden.

YMMV (letterlijk)

Waterstof voor verwarmen van je huis - waarschijnlijk pas over 15 jaar en dan mondjesmaat.

Waarom zou je nu waterstof moeten opslaan. Er wordt nu per jaar 800.000 ton waterstof door de chemische industrie (bijvoorbeeld kunstmest-stikstof en ureum als toevoeging voor dieselmotoren) geproduceerd en verbruikt. Dat is bijna 2200 ton waterstof per dag. Dus waarom wil je dan groene waterstof opslaan ? 

@Driepinter Buffering voor een periode van weken is bittere noodzaak. Weet jij een andere manier?

Ja. Gewoon direct verbruiken waar de chemische industrie het nodig heeft. Vervanging van de huidige grijze waterstof staat immers  bovenaan de waterstofladder. Zogenaamde noodzakelijke opslag van waterstof is verzonnen door de waterstofmaffia die het schaarse (nog sterker er is nu nog geen groene waterstof) wil gebruiken voor het verwarmen van huizen.

@Driepinter Nogmaals, heb jij een andere oplossing voor twee weken windstilte in de winter?

Geheel comform de waterstofladder eerst de 800.000 ton grijze waterstof vervangen door groene waterstof. Daarvoor heb je al 8 GWpiek extra aan offshore windturbines nodig. Er is nu nog slechts 2,3 GWpiek.  Daarna waterstof voor zware transportmiddelen en brandstofcel propeller vliegtuigen. Huizen verwarmen met H2 én H2 voor elektriciteitsopwekking staan onderaan de waterstofladder.

  Dus de eerst tijdens tekort aan groene stroom gewoon een aardgascentrale laten draaien. We gaan op die momenten toch geen waterstof verbranden om aardgas te besparen terwijl er 2 kilometer verderop in een chemische fabriek 30 % meer aardgas verbruikt wordt om uit dat zelfde aardgas waterstof te produren. U weet toch wel hoe momenteel (grijze) waterstof geproduceerd wordt uit aardgas. Steam methane reforming waarbij met 30 % verlies (aan restwarmte) uit aardgas waterstof wordt gemaakt.

CH4 + 2 H2O →  4 H2 + CO2                  30 % van het aardgas ben je kwijt aan restwarmte.

Zoals bekend houdt elke omzetting verlies in.  Bij steam methane reforming is dat 30 %.