Advertenties
Waterstof kan geen koolstofvrije toekomst mogelijk maken, tenzij de productie ervan koolstofvrij wordt gemaakt.
De mogelijkheden van waterstof als koolstofvrije benzine hebben de creativiteit in het vakgebied geprikkeld.
Los van het feit dat het om kinderen gaat, moeten we erkennen dat de meeste waterstof die momenteel wereldwijd wordt geproduceerd, afhankelijk is van het niet-duurzame gebruik van fossiele brandstoffen. Hierdoor is de waterstofproductie verantwoordelijk voor 830 megaton (Mt) CO2-uitstoot per jaar. Om dit in perspectief te plaatsen: als de huidige waterstofindustrie een land zou worden, zou het de zesde grootste uitstoter ter wereld zijn.
Traditioneel wordt waterstof geproduceerd voor toepassingen vergelijkbaar met die in de aardolie- en chemische industrie. De uitdaging, nu de waterstofeconomie en de bijbehorende infrastructuur zich ontwikkelen, is om koolstofvrije waterstof op een goedkopere, schaalbare en betrouwbare manier te leveren. Nieuwe kennis kan hierbij een cruciale rol spelen in alle fasen van de productie, het transport, de opslag en het eindgebruik.
Groene waterstof produceren
Tegenwoordig is de meest gangbare manier om waterstof te produceren waarschijnlijk via stoomreforming van methaan (SMR) uit fossiele brandstoffen. Helaas gaat dit gepaard met aanzienlijke koolstofemissies. Sterker nog, de productie van SMR stoot iets meer CO2 uit dan de productie van benzine.
Maar er is een koolstofvrij alternatief. De toekomst van waterstof ligt in water-elektrolyse, aangedreven door een koolstofvrije energiebron zoals een zonne-energiepark, om "groene waterstof" te leveren. Elektrolyse kost echter ongeveer twee keer zoveel als SMR, volgens gegevens van het internationale energieagentschap (IEA). We moeten dit bedrag omlaag brengen. Deze capaciteit maakt het mogelijk om elektrolyse-installaties op te schalen naar installaties van meerdere megawatt. Het is ook mogelijk om locaties te vinden met toegang tot koolstofvrije energie.
Er zijn vaardigheden die de efficiëntie van elektrolyse kunnen verbeteren door een zorgvuldig ontwerp en beheer van het elektrische apparaat. Dit verlaagt niet alleen de meest effectieve snelheden, maar verhoogt ook de veiligheid en betrouwbaarheid van het proces.
Om aan te tonen wat haalbaar is, werkte ABB samen met een vroege gebruiker in de VS aan een compleet elektrisch schema voor twee recent opgezette waterstofelektrolyse-installaties in New York en Georgia. Bovendien zullen ABB-motoren en -aandrijvingen een sleutelrol spelen bij het comprimeren van de brandstof voor transport. De installatie zal naar verwachting in totaal 600 ton milieuvriendelijke waterstof per dag produceren, waarmee ongeveer 1.700 ton fossiele brandstofemissies in de logistieke en transportsector worden gecompenseerd.
Het ontwerpen van de waterstofinfrastructuur
Het op gang brengen van de waterstofeconomie is geen sinecure. Om waterstof op grote schaal te kunnen gebruiken, zijn ook betaalbare woonwijken en de bouw van nieuwe industriële installaties nodig, vergelijkbaar met tankparken. Integratie van waterstof in de bestaande pijpleidinginfrastructuur is financieel aantrekkelijk, aangezien deze waarschijnlijk het grootste deel van de waterstof zal transporteren in de beginfase van de groei.
Het opslaan van waterstof vereist ook specialistische kennis en diepgaande expertise, aangezien bescherming van het gas van cruciaal belang is en het gas onder hoge druk moet worden bewaard. Zo levert ABB bijvoorbeeld automatiserings-, elektrificatie- en instrumentatieoplossingen voor een pilotproject in Australië dat als blauwdruk kan dienen voor het industriële transport van benzine. Na de productie van waterstof tijdens de vergassing van bruinkool, kan deze worden vloeibaar gemaakt en naar Japan worden vervoerd op 's werelds eerste gespecialiseerde waterstofschip.
Een ander fundamenteel onderdeel van het waterstofeconomisch systeem is het eindgebruik. Het verbeteren van de efficiëntie en het verlagen van de tarieven zullen ook hier investeringen stimuleren – en brandstofcellen zijn daar een voorbeeld van. De huidige tarieven liggen rond de 1250 dollar per kWh, maar dankzij de ervaring met geavanceerde technologieën kan het tarief worden verlaagd tot 180 dollar per kWh. Het ontwerp van gascellen moet worden verbeterd om de prijzen verder te verlagen, ondanks het feit dat enorme kortingen mogelijk zijn door schaalvoordelen. Vergelijkbare schaalvoordelen zijn ook haalbaar bij waterstoftankstations voor voertuigen op verbrandingsmotoren.
De toekomst van waterstof komt steeds dichterbij.
Veel van de technologie en infrastructuur die nodig zijn voor waterstof bestaat al. Om het financieringssysteem voor waterstof te versterken, moeten we voortbouwen op deze beproefde fundamenten om ervoor te zorgen dat elke schakel in de prijsketen – van productie tot distributie, opslag en gebruik – duurzaam, koolstofarm en economisch haalbaar is.
Lees hier meer over hoe ABB groei inzet voor een duurzame toekomst.
