Waarom roze waterstof geproduceerd met behulp van kernenergie een grote rol kan spelen

Van Tesla's Elon Musk aan de voorzitter van de Europese Commissie Ursula van der Leyen, de afgelopen jaren hebben veel spraakmakende namen gesproken over de rol die waterstof al dan niet kan spelen in de verschuiving van de planeet naar een duurzamere toekomst.

Musk heeft scepticisme geuit over het nut van waterstof, maar velen denken dat het zou kunnen helpen om de uitstoot in een aantal sectoren te verminderen, waaronder transport en zware industrie.   

Hoewel er veel geroezemoes is over waterstof en het belang ervan als hulpmiddel bij het veiligstellen van een koolstofarme toekomst - een onderwerp dat wordt gegenereerd veel discussie in de afgelopen maanden — het overgrote deel van de productie is nog steeds gebaseerd op fossiele brandstoffen.

Inderdaad, volgens a Trackingrapport van september 2022 van het Internationaal Energieagentschap vertegenwoordigde de emissiearme waterstofproductie in 2021 minder dan 1% van de wereldwijde waterstofproductie.

Als het een rol wil spelen in de geplande energietransitie, dan moet de opwekking van waterstof behoorlijk ingrijpend veranderen.   

"Het eerste wat je moet zeggen is dat waterstof niet echt van nature bestaat, dus moet het worden geproduceerd", zegt Rachael Rothman, mededirecteur van het Grantham Centre for Sustainable Futures aan de Universiteit van Sheffield.

"Het heeft veel potentieel om ons in de toekomst te helpen koolstofarm te worden, maar we moeten in de eerste plaats koolstofarme manieren vinden om het te produceren", zei ze, eraan toevoegend dat verschillende productiemethoden "verschillende kleuren" werden genoemd.

"Ongeveer 95% van onze waterstof is tegenwoordig afkomstig van stoomreforming van methaan en heeft een grote COXNUMX-voetafdruk, en dat wordt 'grijze' waterstof genoemd", vertelde Rothman aan CNBC.

Grijze waterstof is volgens energiebedrijf National Grid, "gemaakt van aardgas of methaan." Er staat dat de broeikasgassen in verband worden gebracht met het proces worden niet gevangen, vandaar de ecologische voetafdruk waar Rothman naar verwijst.

De dominantie van een dergelijke methode staat duidelijk op gespannen voet met netto-nuldoelen. Als gevolg hiervan wordt nu een scala aan bronnen, systemen en kleuren waterstof naar voren geschoven als alternatieven.

Deze omvatten groene waterstof, wat verwijst naar waterstof die wordt geproduceerd met behulp van hernieuwbare energiebronnen en elektrolyse, met elektrische stroom water splitsen in zuurstof en waterstof.

Blauwe waterstof daarentegen duidt op het gebruik van aardgas - een fossiele brandstof - en het gebruik en de opslag van koolstofafvang. Er is een ... geweest geladen debat rond de rol die blauwe waterstof zou kunnen spelen bij het koolstofvrij maken van de samenleving.

Naast blauw en groen is roze een andere opvallende kleur. Net als groene waterstof omvat het proces elektrolyse, maar er is een belangrijk verschil: roze gebruikt nucleair.

"Als je water splitst, krijg je waterstof en zuurstof", zei Rothman. "Maar het splitsen van water kost energie, dus waar roze waterstof over gaat, is het splitsen van water met behulp van energie die afkomstig is van kernenergie."

Dit betekent dat "het hele systeem koolstofarm is, omdat ... er geen koolstof in water zit ... maar ook de energiebron is ook zeer koolstofarm omdat het nucleair is."

Naast elektrolyse merkte Rothman op dat kernenergie ook kan worden gebruikt met iets dat een thermochemische cyclus wordt genoemd.

Dit, legde ze uit, maakte gebruik van zeer hoge temperaturen om water te splitsen in zuurstof en waterstof. 

Roze waterstof heeft al een aantal potentieel belangrijke geldschieters. Deze omvatten EDF Energy, dat het idee heeft geopperd om waterstof te produceren in Sizewell C, een kerncentrale van 3.2 gigawatt die gepland is voor het VK

"Bij Sizewell C onderzoeken we hoe we waterstof op verschillende manieren kunnen produceren en gebruiken", aldus de zegt de website van het bedrijf. “Ten eerste kan het helpen om de uitstoot tijdens de bouw van de centrale te verminderen.”

"Ten tweede, als Sizewell C eenmaal operationeel is, hopen we een deel van de warmte die het genereert (naast elektriciteit) te gebruiken om waterstof efficiënter te maken", voegt hij eraan toe.

EDF Energy, onderdeel van de multinational EDF-groep, zei in een verklaring aan CNBC: “Waterstof uit kernenergie kan een substantiële rol spelen in de energietransitie.”

Het bedrijf erkende ook dat er uitdagingen waren voor de sector en zijn ontwikkeling.

"Waterstof is momenteel een relatief dure brandstof en daarom is de belangrijkste uitdaging voor koolstofarme elektrolytische waterstof, of deze nu wordt geproduceerd uit hernieuwbare of nucleaire energie, het verlagen van de productiekosten", aldus het.

Hiervoor was "ondersteunend beleid nodig dat investeringen in vroege waterstofproductieprojecten aanmoedigt en gebruikers aanmoedigt om over te stappen van fossiele brandstoffen op koolstofarme waterstof."

"Het laten groeien van de markt voor koolstofarme waterstof levert schaalvoordelen en 'leren door te doen' op, wat zal helpen de productiekosten te verlagen."

Hoewel er opwinding is over de rol die kernenergie zou kunnen spelen in de waterstofproductie en de bredere energietransitie – het IEA zegt bijvoorbeeld dat kernenergie “een aanzienlijk potentieel heeft om bij te dragen aan het koolstofarm maken van de energiesector” – spreekt het voor zich dat het niet door iedereen wordt geprefereerd .

Critici zijn onder andere Greenpeace. "Kernenergie wordt aangeprezen als een oplossing voor onze energieproblemen, maar in werkelijkheid is het complex en enorm duur om te bouwen", zegt de milieuorganisatie. "Het creëert ook enorme hoeveelheden gevaarlijk afval."

Een veelkleurige toekomst?

Tijdens haar interview met CNBC sprak Rothman van de Universiteit van Sheffield over het grotere geheel en de rol die verschillende soorten waterstof zouden kunnen spelen. Zouden we ooit een tijd kunnen zien waarin het niveau van blauwe en grijze waterstof tot nul daalt?

"Het hangt ervan af naar hoelang je kijkt," zei ze, eraan toevoegend dat "in een ideale wereld ze uiteindelijk erg laag zullen dalen."

"Uiteindelijk raken we idealiter al onze grijze waterstof kwijt, omdat grijze waterstof een grote ecologische voetafdruk heeft en we moeten er vanaf", zei Rothman.

"Naarmate we de afvang en opslag van koolstof verbeteren, kan er ruimte zijn voor blauwe waterstof en dat moet nog worden geëvalueerd, afhankelijk van de … ontwikkelingen daar."

"Het roze en groen waarvan we weten dat er ruimte moet zijn, want daar krijg je echt de koolstofarme [waterstof], en we weten dat het zou moeten zijn, het is mogelijk om daar te komen."

Fiona Rayment, hoofdwetenschapper bij het National Nuclear Laboratory van het Verenigd Koninkrijk, dat net als EDF Energy lid is van de handelsvereniging Hydrogen UK, benadrukte het belang van een scala aan beschikbare opties in de komende jaren.

“De uitdaging van net zero kan niet worden onderschat; we zullen alle bronnen van koolstofarme waterstofproductie moeten omarmen om onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te vervangen”, vertelde ze aan CNBC.

Hoewel er veel is gesproken over het gebruik van kleuren om de verschillende methoden van waterstofproductie te onderscheiden, is er ook een levendige discussie over de vraag of zo'n classificatiesysteem überhaupt zou moeten bestaan.

"Wat we willen is koolstofarme waterstof," zei Rothman. "En ik weet dat er veel verwarring bestaat over de verschillende kleuren, en ik heb sommige mensen horen zeggen ... 'waarom hebben we zelfs de kleuren, waarom hebben we niet alleen waterstof en koolstofarme waterstof?'"

"En uiteindelijk is het het lage koolstofgehalte dat belangrijk is, en zowel roze als groen zouden dat doen."