De transitie naar een toekomst met hernieuwbare energie vereist een drastische uitbreiding van de huidige energie-infrastructuur, waaronder hoogspanningsnetten en waterstofnetwerken. Het recent gepubliceerde EU-rapport over waterstof benadrukt de belangrijke rol die waterstof zal spelen in het toekomstige energielandschap van Europa maar ook dat er een mismatch is tussen doelstellingen en de huidige situatie. Daarnaast is vandaag bekend geworden dat de staat €998 miljoen aan staatssteun mag verstrekken via waterstofsubsidie OWE. In dit onderstaande artikel geef ik een overzicht van hoe de bevindingen en aanbevelingen uit het EU-rapport zich verhouden tot de realisatie van lokale waterstof energiesystemen. Naast een aantal voordelen van lokale waterstofsystemen plaats ik ook een kritische kanttekening in het licht van de grote opgave van de industrie en de brede implementatie van waterstof. Dit artikel is onderdeel van een breder wetenschappelijk onderzoek naar de toepassing van lokale waterstofenergiesystemen in relatie tot netcongestie en ruimtelijke vraagstukken.

Waterstof doelstellingen in het EU-rapport

Het speciale rapport van de Europese Rekenkamer benadrukt aanzienlijke problemen bij de uitvoering van de waterstofstrategie van de EU. Het rapport noemt dat de Commissie, met o.a. 40 MW aan groene waterstofproductie, te ambitieuze doelen heeft gesteld voor de productie en import van hernieuwbare waterstof die zijn gebaseerd op politieke wil in plaats van een gedegen analyse. Daarnaast zijn belangrijke zorgen het gebrek aan een duidelijke, samenhangende strategie tussen de lidstaten, onvoldoende investeringen in infrastructuur en de noodzaak voor verbeterde regelgevende kaders ter ondersteuning van waterstof productie en -distributie. Het rapport benadrukt ook het belang van het aanpakken van financiële en technologische uitdagingen om de ambitieuze waterstof doelstellingen van de EU te bereiken. Het rapport benadrukt daarnaast ook dat de productie van hernieuwbare waterstof via elektrolyse momenteel niet kostenefficiënt is vanwege de hoge kosten van zowel elektrolyse als de benodigde hernieuwbare elektriciteit. De efficiëntie van elektrolyse processen ligt rond de 70%, wat betekent dat er aanzienlijke energieverliezen zijn bij de omzetting van water naar waterstof en weer terug naar elektriciteit. Dit maakt de productie van waterstof op dit moment nog duurder dan de traditionele productie van waterstof uit aardgas.

Lokale waterstof energiesystemen

Het EU rapport noemt het belang van de verdere verduurzaming van ons energiegebruik en de rol van waterstof daarin. Waar grote infrastructurele projecten onder druk staan, kunnen lokale benadering van waterstof energiesystemen helpen om enkele van de uitdagingen die in het EU-rapport worden geïdentificeerd, aan te pakken. Hieronder zet ik de voordelen en de praktische implementatie van dergelijke benaderingen uiteen met behulp van beschikbare wetenschappelijke informatie.

1. Afgestemde Oplossingen 

Lokale waterstofnetwerken kunnen beter worden afgestemd op de specifieke behoeften en middelen van een regio. Dit zorgt voor een optimale benutting van lokale hernieuwbare energiebronnen zoals zon en wind. Wetenschappelijke studies hebben aangetoond dat decentrale energieoplossingen beter kunnen inspelen op regionale verschillen en daardoor efficiënter kunnen zijn (Brown, Hall, & Davis, 2019).

2. Verminderde Weerstand en conflicten over het gebruik van land 

Grote infrastructuurprojecten stuiten vaak op weerstand van landeigenaren en andere belanghebbenden. Door te focussen op kleinere, lokale projecten kunnen deze conflicten worden geminimaliseerd. Lokaal aangepaste projecten kunnen beter geïntegreerd worden in bestaande omgevingsplannen en stuiten op minder weerstand (Wüstenhagen, Wolsink, & Bürer, 2007).

3. Efficiëntie en Kostenbesparingen 

Lokale waterstofsystemen kunnen energieverliezen die gepaard gaan met langeafstandstransport verminderen. Dit kan leiden tot efficiëntere en kosteneffectieve energieproductie en -distributie. De studies van Lund en Mathiesen (2009) hebben aangetoond dat decentrale systemen minder energie verliezen en daardoor financieel voordeliger kunnen zijn.

4. Verbeterde betrokkenheid van gemeenschappen 

Lokale projecten bieden mogelijkheden voor grotere betrokkenheid van gemeenschappen/coöperaties en eigenaarschap. Dit kan de acceptatie en steun voor hernieuwbare energie-initiatieven vergroten, wat cruciaal is voor het succes van waterstofprojecten (Seyfang, Park, & Smith, 2013).

5. Flexibiliteit en Aanpassingsvermogen 

Een lokale benadering biedt flexibiliteit en aanpassingsvermogen aan veranderende omstandigheden en technologische vooruitgang. Lokale pilotprojecten kunnen dienen als leermodellen voor grotere implementaties en waardevolle inzichten bieden (Markard & Truffer, 2006).

Kritische Kanttekeningen bij lokale waterstofsystemen

Hoewel lokale waterstofsystemen veel voordelen bieden, zijn er ook enkele belangrijke kanttekeningen die in overweging moeten worden genomen bij hun toepassing, vooral met betrekking tot de grote uitdagingen in de industrie en de brede implementatie van waterstof. Deze argumenten zijn algemeen van aard.

1. Beperkte Schaalvoordelen

Een van de grootste uitdagingen bij de toepassing van lokale waterstofsystemen is het missen van schaalvoordelen die grote, gecentraliseerde productiefaciliteiten wel kunnen bieden. Industriële toepassingen van waterstof vereisen vaak grote hoeveelheden, wat grootschalige productie economisch voordeliger maakt. Grootschalige waterstofproductie profiteert van kostenreducties per eenheid door efficiëntere productieprocessen en de mogelijkheid om grote hoeveelheden waterstof te produceren en distribueren (IRENA, 2019).

2. Betrouwbaarheid en Beschikbaarheid

De hoeveelheid en beschikbaarheid van waterstof moeten betrouwbaar zijn voor bedrijven om in te investeren. Verschillende industrieën en sectoren zoals de staal- en chemische industrie hebben zeer specifieke en complexe behoeften als het gaat om energievoorziening en grondstoffen en vereisen een constante en betrouwbare aanvoer van waterstof. Lokale systemen kunnen kwetsbaarder zijn voor verstoringen dan een groot, geïntegreerd netwerk. Energiestabiliteit en betrouwbaarheid zijn cruciaal voor industriële toepassingen (Glenk & Reichelstein, 2019).

3. Integratie in bestaande infrastructuur

De bestaande infrastructuur voor de productie en distributie van energie is grotendeels gebaseerd op gecentraliseerde systemen. De overgang naar een gedecentraliseerd systeem brengt aanzienlijke technische en logistieke uitdagingen met zich mee. Het aanpassen van de huidige infrastructuur voor een gedecentraliseerde productie en distributie van waterstof kan complex en kostbaar zijn (Ball & Weeda, 2015). Een autarkisch systeem brengt het bovenstaande vraagstuk van betrouwbaarheid weer met zich mee.

4. Milieueffecten en ruimtelijke ordening

Hoewel lokale waterstofproductie vaak wordt gepresenteerd als milieuvriendelijker, zijn er nog steeds aanzienlijke milieueffecten die in aanmerking moeten worden genomen. De lokale productie van waterstof kan leiden tot milieukwesties zoals landgebruik, waterverbruik, en mogelijke vervuiling, afhankelijk van de gebruikte productiemethoden en locatie (Staffell et al., 2019).

5. Technologische beperkingen

De technologie voor waterstofproductie en -distributie is nog steeds in ontwikkeling en kan in sommige gevallen nog niet volledig worden opgeschaald voor industriële toepassingen. Dit is in zekere zin ook een argument voor lokale waterstofsystemen waar efficiëntie ondergeschikt is aan het zelfvoorzienend zijn, helemaal in tijden van netcongestie. De huidige technologische beperkingen beperken de schaalbaarheid en efficiëntie van waterstofproductie (Hydrogen Council, 2020.

Conclusie

Het EU-rapport over waterstof biedt een gedetailleerde roadmap voor de toekomst van waterstof energie in Europa, met ambitieuze doelstellingen en strategieën voor productie en distributie. Een lokale benadering van waterstof energiesystemen kan een effectieve manier zijn om deze doelstellingen te bereiken, door de unieke voordelen van gedecentraliseerde energieoplossingen te benutten. Door in te spelen op regionale behoeften en middelen, weerstand en conflicten over het gebruik van land te verminderen, efficiëntie en kostenbesparingen te realiseren, de betrokkenheid van gemeenschappen te vergroten en flexibiliteit en aanpassingsvermogen te bieden, kunnen lokale waterstof netwerken een belangrijke rol spelen in de transitie naar een duurzame energietoekomst.

Echter, het is cruciaal om de uitdagingen en beperkingen van lokale waterstofsystemen te erkennen. Schaalvoordelen, betrouwbaarheid, integratie-uitdagingen, milieueffecten en technologische beperkingen zijn factoren die zorgvuldig moeten worden overwogen bij de planning en implementatie van waterstofprojecten. Een evenwichtige benadering die zowel de voordelen van lokale systemen benut als de beperkingen ervan erkent en adresseert, is essentieel voor het succes van de Europese waterstofstrategie en de bredere energietransitie. 

Bronnen:

Ball, M., & Weeda, M. (2015). The hydrogen economy – Vision or reality? International Journal of Hydrogen Energy, 40(25), 7903-7919. doi:10.1016/j.ijhydene.2015.04.032

Brown, M. A., Hall, A. S., & Davis, S. L. (2019). Decentralized Energy: A Pathway to a Sustainable Future. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 109, 56-67.

Glenk, G., & Reichelstein, S. (2019). Economics of converting renewable power to hydrogen. Nature Energy, 4, 216-222. doi:10.1038/s41560-019-0326-1

Hydrogen Council. (2020). Path to hydrogen competitiveness: A cost perspective. Retrieved from Hydrogen Council Report: Path to Hydrogen Competitiveness: A Cost Perspective | Hydrogen Council

IRENA. (2019). Hydrogen: A renewable energy perspective. International Renewable Energy Agency (IRENA). Retrieved from IRENA Report: Hydrogen A renewable energy perspective (irena.org)

Lund, H., & Mathiesen, B. V. (2009). Energy System Analysis of 100% Renewable Energy Systems—The Case of Denmark in Years 2030 and 2050. Energy, 34(5), 524-531.

Markard, J., & Truffer, B. (2006). Innovation Processes in Large Technical Systems: Market Liberalization as a Driver for Radical Change? Research Policy, 35(5), 609-625.

Seyfang, G., Park, J. J., & Smith, A. (2013). “A Thousand Flowers Blooming? An Examination of Community Energy in the UK.” Energy Policy, 61, 977-989.

Staffell, I., Scamman, D., Abad, A. V., Balcombe, P., Dodds, P. E., Ekins, P., & Ward, K. R. (2019). “The role of hydrogen and fuel cells in the global energy system.” Energy & Environmental Science, 12(2), 463-491. doi:10.1039/C8EE01157E

Wüstenhagen, R., Wolsink, M., & Bürer, M. J. (2007). Social Acceptance of Renewable Energy Innovation: An Introduction to the Concept. Energy Policy, 35(5), 2683-2691.