Klimaatbelofte groene waterstof kan niet altijd worden waargemaakt

Groene waterstof leidt vaak, maar zeker niet altijd tot CO2-winst. Dat blijkt uit onderzoek in Nature Energy van Kiane de Kleijne van de Radboud Universiteit en de Technische Universiteit Eindhoven.

‘Als je de hele levenscyclus van groene waterstofproductie en transport berekent, kan de CO2-winst tegenvallen. Maar als groene waterstof uit zeer schone elektriciteit en in de regio wordt gemaakt, kan het écht bijdragen aan uitstootvermindering.’

Van groene waterstof wordt gedacht dat het een grote bijdrage kan leveren aan het verminderen van uitstoot van broeikasgassen. Nederlandse bedrijven investeren op het moment in het ontwikkelen van groene waterstof in landen waar makkelijk groene stroom, nodig voor de productie van groene waterstof, kan worden opgewekt, zoals Namibië en Brazilië. Ook heeft de EU het doel om in 2030 10 miljoen ton groene waterstof te produceren, en nog eens 10 miljoen ton te importeren. ‘Groene waterstof is een veelbelovende technologie door zijn veelzijdigheid en vele toepassingen. Maar helaas voorzie ik nog wat beren op de weg,’ vertelt De Kleijne, milieukundige.

De Kleijne berekende voor meer dan duizend geplande groene waterstofprojecten de broeikasgasemissies die gepaard gaan met de productie van groene waterstof, inclusief het fabriceren van bijvoorbeeld zonnepanelen, windturbines en batterijen om stroom te leveren, en het vervoer via pijpleidingen of per schip. ‘Groene waterstof wordt geproduceerd door in een elektrolyser met groene elektriciteit water te splitsen in zuurstof en waterstof. Die waterstof kun je dan gebruiken als grondstof of als brandstof. Waterstof gemaakt van aardgas wordt nu al veel gebruikt als grondstof, bijvoorbeeld in de chemische industrie voor de productie van methanol en ammoniak, voor kunstmest.’

Het voordeel van groene waterstof is dat bij het splitsen van water, naast waterstof, alleen zuurstof vrijkomt; geen CO2. ‘Maar je hebt daar wel grote hoeveelheden groene stroom voor nodig’, aldus de onderzoeker. ’Alleen als je groene energie gebruikt, zoals windenergie of zonne-energie, kan dit emissiereductie opleveren. Maar zelfs dan tellen de emissies van alleen al de fabricage van windturbines en zonnepanelen flink op. Als je op die manier de hele levenscyclus bekijkt, leidt groene waterstof vaak, maar zeker niet altijd tot CO2-winst. De CO2-winst is meestal hoger als je windenergie gebruikt dan wanneer je zonne-energie gebruikt. Dit zal verder verbeteren in de toekomst, als meer duurzame energie wordt gebruikt bij de fabricage van de windturbines, zonnepanelen en bijvoorbeeld staal voor de elektrolyser.’

Waterstofproductie resulteert in de laagste emissies op plekken waar veel zon of wind is, bijvoorbeeld in Brazilië of Afrika. Het nadeel is dat die waterstof daarna naar Europa vervoerd moet worden: dat is technologisch een uitdaging én kan zorgen voor veel extra uitstoot. ‘Transport van groene waterstof over grote afstanden draagt zo veel bij aan de totale emissie, dat een groot deel van de CO2-winst van productie op verre, gunstige locaties, teniet wordt gedaan’, zegt De Kleijne. Voor korte afstanden blijken transportemissies het laagst bij pijpleidingen, voor lange afstanden bij het verschepen van vloeibare waterstof.

De belangrijkste boodschap is volgens de wetenschapper dat we niet moeten pretenderen dat technologieën zoals groene waterstof volledig emissievrij zijn. Momenteel houden rekenmethoden die de basis vormen voor regelgeving veelal geen rekening met de uitstoot van wat er gefabriceerd moet worden om waterstof te produceren, zoals zonnepanelen en elektrolysers, noch met waterstoflekkage tijdens vervoer. Daardoor lijkt het alsof groene waterstof niet veel uitstoot veroorzaakt, maar dat is dus lang niet altijd zo. ‘Door te kijken naar de uitstoot van de hele levenscyclus kunnen we een betere afweging maken tussen technologieën, en kunnen we identificeren waar in de keten verbeteringen mogelijk zijn. Bovendien kunnen we ons afvragen: wat is belangrijk om in Nederland en Europa produceren? En in welke gevallen is het misschien beter om een industrie te verplaatsen naar ergens anders op de wereld?’

Bekijk hier de publicatie in Nature Energy.