Hoog tijd dat de industrie eens goed de bek brandt aan een bitterbal
In de Nederlandse chemie, olieraffinaderijen en andere zware industrie heerst terecht een strikte veiligheidscultuur. Onderdeel daarvan is dat er op de vrijdagmiddagborrel alleen alcoholvrij bier, thee en appelsap te krijgen is.
Als gevolg van het strikte veiligheidsbeleid kan het zijn dat geen van de tienduizenden werknemers in de Nederlandse industrie ooit licht aangeschoten in een veel te hete bitterbal heeft gehapt.
Als gevolg daarvan heeft mogelijk nog niemand in de industrie ooit een heel weekend met blaren in het gehemelte gelopen. En als gevolg daarvan leeft de hele Nederlandse industrie ogenschijnlijk in een parallel universum.
Een parallel universum waarin het simpelweg onmogelijk lijkt hoge procestemperaturen te bereiken met elektriciteit.
Voor echt hoge temperaturen is een goeie vlam nodig, toch?
Natuurlijk, thee kennen de dames en heren van de raffinaderij wel. Maar met een elektrische waterkoker breng je water hooguit aan de kook. Elektrisch tot bijvoorbeeld 600 graden Celsius zit er echt niet in, menen de experts uit de industrie.
Ook in de industrie valt te winst te halen met isolatie en efficiëntie, maar dan nog blijft er veel proceswarmte en stoom nodig. De mannen van staal en olie menen dat alles dat een beetje warmer moet zijn dan theewater alleen haalbaar is met vlammen. De productie in de zware industrie valt binnen dit frame enkel te verduurzamen met duurzame dingen die lekker fikken. Biogas, houtpellets, groene waterstof of fossiele bronnen met CO2-opslag.
Omdat biogas schaars is, geïmporteerde houtpellets omstreden zijn en groene waterstof de grootste grap van het klimaatakkoord is, zetten de verstandige dames en heren van de industrie groots in op blauwe waterstof. Blauwe waterstof is waterstof gemaakt uit aardgas, waarbij de reststroom CO2 is afgevangen, opgeslagen of verkocht aan bijvoorbeeld tuinders.
Blauwe waterstof is voor raffinaderijen, chemieconcerns en kunstmestproducenten de populairste strohalm om onder een CO2-heffing uit te komen. De dames en heren uit deze hoek van de industrie slingeren dan ook al het hele jaar met rapporten en publiekscampagnes om ons van het nut van blauwe waterstof te overtuigen. Op 2 juli 2019 presenteerde een consortium Shell, Gasunie, BP en nog 13 partijen actief in de Rotterdamse haven opnieuw zo’n voorstel, H-Vision.
H-Vision zou jaarlijks 700.000 ton waterstof produceren uit aardgas, waarbij 6.000.000 ton (6 Mton) CO2 wordt afgevangen. De blauwe waterstof dient voor warmte-, stoom- en elektriciteitsproductie op en rond de Maasvlakte, de CO2 wordt opgeborgen in lege gasvelden in de Noordzee.
In 2031 is H-Vision naar schatting goed voor 4,3 Mton CO2-reductie. Niet de bovengenoemde 6 Mton helaas. Ongeveer 30% van de energie uit aardgas gaat verloren in de omzetting en het transport van de waterstof en CO2. Desondanks past H-Vision in verstandig klimaatbeleid. Ik adviseer de overheid het plan, geraamd op € 2 mrd, mogelijk te maken met subsidie.
Echter wel nadrukkelijk met de aantekening dat H-Vision niet, zoals gepresenteerd, een wegbereider zal zijn voor groene waterstof uit windenergie. Dat begrijpt de nuchtere industrie stiekem wel degelijk. Het komt te midden van de groene waterstofhype alleen niet lekker uit om daar nu al volledig helder over te zijn.
Laat ik dat dus maar doen: Alleen onder een dwaas – door CO2-opslag mijdende partijen afgedwongen – subsidiebeleid maakt lokale groene waterstofproductie kans om een serieus aandeel in de industriële warmtevoorziening te pakken.
Terug naar de bitterballen
Waterstof produceren uit windenergie, om daar vervolgens warmte van te maken, is namelijk krom. Normale Nederlanders, die gewoon domme dingen doen op de vrijdagmiddagborrel, hebben dat aan den lijve ondervonden. Een frituurpan, eveneens elektrisch, stookt het vet veel heter op dan een waterkoker. Toch is de werking van een frituurpan identiek aan een waterkoker. Een elektrisch weerstandselement verhit het water of de olie.
Niet de elektriciteit of het weerstandselement bepaalt hoe warm het water of de olie kan zijn. De maximum temperatuur ligt vast in de eigenschappen van de vloeistof. Zolang die niet begint te borrelen of te roken, kan de thermostaat omhoog. Met kook- en bakolie gemaakt uit koolzaad of avocado’s is 240 tot 270 graden al haalbaar. Minerale en synthetische oliën kunnen vaak hogere temperaturen aan, voor langere tijd. Denk maar aan de olie in een benzinemotor.
Met gesmolten zouten, silicium of metalen kun je nog weer veel gekker gaan. Tafelzout smelt bijvoorbeeld bij 800 graden en verdampt pas bij 1.465 graden. Met een vlamboogoven voor het smelten van metalen kun je volgens wiki zelfs boven de 6.500 graden komen. De door de industrie zo gewenste 600 graden is elektrisch hoe dan ook lachend binnen handbereik.
Continu verwarmen met variabele wind- en zonnestroom
Een argument om toch voor verwarming met waterstof te kiezen is dat waterstof goed is op te slaan. Waterstof, gemaakt uit aardgas, wind- of zonnestroom, is te bufferen in tanks, onder de grond of in de waterstofleidingen zelf. Als je elektrisch verwarmt met windenergie is het koud als het niet waait. Onacceptabel voor fabrieken die 24/7 draaien.
In de praktijk is elektrische warmte echter net zo goed op te slaan als waterstof. Ook dat weten theedrinkers. Als je ’s ochtends met windstroom een pot thee zet en deze in een goeie thermoskan kiepert heb je ook op een verder windstille dag warme thee. Een thermoskan op industriële schaal is goed te bouwen. Zonnekrachtcentrales gebruiken bijvoorbeeld grote tanks met gesmolten zout van 600 graden om zonnewarmte op te slaan.
Zo’n megathermoskan vol vloeibaar zout houdt zijn warmte indien nodig dagen vast. Als het niet waait, levert de warmtebuffer proceswarmte, stoom en desgewenst (via een stoomturbine, zie video) ook weer duurzame elektriciteit.
Een budgetwaterkoker of een goeie thermoskan heb je al voor een tientje. Uit mijn studententijd weet ik bovendien dat het al snel voordeliger leek om een nieuwe frituurpan te kopen dan de oude schoon te maken. Elektrische verwarmingselementen en warmtebuffers voor thuis zijn spotgoedkoop.
Dat kunnen weerstandselementen en warmtebuffers op industriële schaal ook zijn. Veel voordeliger (en efficiënter) dan een elektrolyser voor waterstof in ieder geval. Als de industrie daadwerkelijk op windenergie wil verwarmen, is de tussenstap naar waterstof irreëel. Juist fabrieken die 24/7 draaien, kunnen uitstekend elektrisch verwarmen met groene stroom.
Toch is blauwe waterstofwarmte een goed idee
Het punt is alleen dat die groene stroom er niet is. Vandaag niet en ook in 2030 niet. Daarin geef ik de consortiumpartners van H-Vision helemaal gelijk. Ook het vergroten van de efficiëntie van industriële processen, met verbeterde isolatie, selectievere katalysatoren, het verder uitnutten van restwarmte en het effectief verwaarden van reststromen kost jaren.
Zolang verwarmen en elektriciteit generen met blauwe waterstof deze ontwikkelingen niet in de weg staat, is het een prima tussenoplossing. Verwarmen met elektriciteit is in de toekomst top maar bij de huidige elektriciteitsmix contraproductief.
Gemiddeld komt bij de productie van elektriciteit in Nederland 400 gram CO2 per kilowattuur vrij. In 2030 zal dat misschien 150 of zelfs slechts 75 gram per kilowattuur zijn, maar zeker niet nul.
Dankzij de afvang en opslag van CO2 is de uitstoot gekoppeld aan warmte uit blauwe waterstof wel direct bijna nul. Ook ver na 2030 zal verwarmen met blauwe waterstof daarom een goed idee zijn. Na 2030 nemen directe elektrische systemen de warmteproductie waarschijnlijk goeddeels over. Puur omdat windenergie uit tientallen windparken goedkoop zal zijn, op momenten dat het goed waait. Waterstof biedt dan vooral nog flexibiliteit, voor als het echt lange tijd windstil is.
De capaciteit van de H-Vision waterstoffabriek die te zijner tijd vrijkomt, is direct inzetbaar voor de productie van waterstof als grondstof voor chemicaliën, medicijnen, kunstmest en vliegtuigbrandstoffen.
Vermoedelijk is de politiek tegen 2030 wel tot bedaren gekomen wat betreft groene waterstof. Dan wordt besloten dat de waterstoffabriek van H-Vision gewoon waterstof blijft produceren uit aardgas of later wellicht biogas (negatieve emissie). H-Vision gaat door tot de fabriek in bijvoorbeeld 2056 niet meer te onderhouden is. Of tot dat de lege gasvelden weer vol zitten. Nu met CO2.
Rond die tijd is er hopelijk voldoende emissievrije elektriciteit om groene waterstofproductie wél serieus op te schalen.
Imagecredit: Skitterphoto, via Pixabay
Oprichter WattisDuurzaam en duurzaamheidsadviseur bij We-Boost Transitions.
Ontdek meer van WattisDuurzaam.nl
Abonneer je om de nieuwste berichten naar je e-mail te laten verzenden.
Blauwe waterstof levert niet alleen een verlies op van 30 % aan energie (merendeel aan reformverlies) maar om offshore wind rendabel te houden moet de vraag naar elektriciteit omhoog. Dus beter investeren in elektrificatie óf vervanging grijze waterstof door groene waterstof.