Bij de productie van waterstof via elektrolyse , wordt elektriciteit gebruikt om water te splitsen. Die splitsing vindt plaats in een elektrochemische cel. Daarin wordt water met behulp van elektrische lading omgezet in waterstof en zuurstof. Er komt geen CO2 vrij bij dit proces.
Om één kilogram waterstofgas te maken heb je ongeveer 50 kWh aan elektriciteit nodig. Daarnaast is er energie nodig om het geproduceerde gas onder hoge druk op te slaan. Grofweg kan je stellen dat er ongeveer 2x zoveel energie nodig is als dat er in 1 kg waterstofgas is opgeslagen.
Productie, opslag en toepassing van waterstof vereisen complexe en dure apparatuur die aan allerlei veiligheidseisen moet voldoen. Dat is op huishoudelijk niveau niet zomaar mogelijk, ook niet bij een boerderij of klein bedrijf met een loods vol zonnepanelen op het dak.
Waterstofauto's zijn auto's met een elektromotor die een speciale brandstofcel heeft. Hierin wordt de waterstof met behulp van zuurstof uit de lucht omgezet in water. Bij dit proces komt elektriciteit vrij en hiermee wordt de elektromotor van de auto aangedreven zodat de auto vooruit komt.
Al met al is waterstof geen geschikte brandstof om onze personenauto's op te laten rijden. De toekomst voor personenauto's ligt bij batterij-elektrisch rijden. Qua energierendement en de kosten van de energie is waterstof niet concurrerend met batterij-elektrisch rijden.
Remeha heeft op de Bouwbeurs als eerste Nederlandse cv-ketelproducent een prototype gepresenteerd van een waterstofketel. Deze ketel kan straks je huis verwarmen, zonder de extra isolatiekosten die een warmtepomp nodig heeft.
Aan de ene kant van het membraan vloeit waterstof door de gaskanalen en aan de andere kant zuurstof. Wanneer de twee gassen met elkaar reageren ontstaan stoom (water) en elektriciteit. Met de elektriciteit kan een elektromotor van een auto worden aangedreven. Een auto kan zo op waterstof rijden.
Werken met waterstof heeft twee grote nadelen. Op de eerste plaats is waterstof niet 'vrij' verkrijgbaar op aarde. Het vormt doorgaans een onderdeel van moleculen (water, methaan, ammoniak) waar het uitgehaald moet worden. Tweede probleem: waterstof heeft als nadeel dat de energiedichtheid relatief laag is.
Waterstof wordt per kilo afgerekend en de gemiddelde prijs daarvoor is op dit moment zo'n 10 euro excl. BTW en 12,10 euro incl. BTW. Deze prijs kun je niet vergelijken met de literprijs van benzine of diesel.
Het opwekken van energie gebeurt op verschillende manieren. Dit kan via fossiele brandstoffen, kerncentrales, zonnepanelen, windmolens, water en biomassa. Via kerncentrales en het verbranden van fossiele brandstoffen wordt zogenaamde 'grijze' stroom opgewekt.
Productie van groene waterstof
In 2025 zou een productieprijs tussen de 2,40 en 2,70 euro per kg mogelijk moeten zijn. Een kuub waterstofgas weegt 90 gram, dus 11,1 kuub waterstofgas weegt 1 kg. Daarmee komt de kale productieprijs van waterstof uit op: 2,70 / 11,1 = 24,3 eurocent.
Om een liter waterstofgas(0 graden 1013 HPa)) te maken heb je slechts 0.80 ml water nodig, Een mol (=2gram)waterstofgas is ongeveer 22,4liter bij bovengenoemde druk en temperatuur dus een liter waterstof is 1l/22.4l x 18gram/mol water vergt de elektrolyse van 0.80gram water en dat is dus 0.80ml ofwel 0.00080 liter ...
Waterstof kan fysiek opgeslagen worden als een (gecomprimeerd) gas, cryogene vloeistof of met behulp van andere materialen waaraan het tijdelijk gebonden kan worden. De eerste twee vormen, en met name gecomprimeerd gas, worden vandaag het meeste toegepast.
Groene waterstof is nu nog een dure vorm van duurzame energie; al snel 5 keer zo duur als aardgas. Waterstof moet gemaakt worden door elektrolyse van water met elektriciteit.
We gaan er even van uit dat de kleine HyStock installatie maar 1 miljoen euro kost, om een redelijke vergelijking te maken met toekomstige grote electrolysers van 100, 250 en zelfs 1000 MW. De kosten voor alleen de energie om die ene kilo waterstof te maken bedragen 53 x 4,9 cent = € 2,60.
Chemische eigenschappen. Waterstof kan samen met zuurstof water vormen. Hierbij komt energie (286 kJ/mol) vrij. Daarom is een mengsel van waterstofgas en zuurstofgas in een volumeverhouding van 2:1, dat ook wel bekendstaat als knalgas, explosief.
De motor kan op diesel draaien zoals voorheen, maar kan omschakelen naar waterstof. Als de motor op waterstof loopt, is er nog ongeveer 5 procent diesel nodig. Momenteel hebben twee schepen al de converteerde V12 aan boord en volgens MAN is de diesel-waterstofmotor klaar voor productie.
De hoeveelheid waterstof die nodig is om 100 kilometer te rijden is ongeveer anderhalf tot twee keer zo duur als de stroom om een elektrische auto dezelfde afstand te laten rijden. De waterstofauto is daarmee qua brandstofkosten nog wel iets goedkoper dan een gemiddelde benzineauto.
Waterstof is oneindig beschikbaar
Waterstof in bruikbare vorm komt niet in de natuur voor, maar moet gemaakt worden. Het is dus geen energiebron, maar een energiedrager. Waterstof kunnen we op verschillende manieren maken, zoals met aardgas of groene elektriciteit.
De klassieke verbrandingsmotor in benzineauto's is niet geschikt voor waterstof. De auto moet met een elektrische motor worden aangedreven die via een brandstofcel wordt gevoed. Die cel zet waterstof om in elektriciteit.
Waterstofauto gevaarlijk? Bij waterstofauto's is uiteraard veiligheid gewaarborgd. De tanks voor waterstof zijn zeer sterk en bestand tegen de impact van zeer zware crashes. De tank is vele malen sterker dan die van benzine, omdat die immers ook de hoge druk (tot 700 bar) van waterstof moet weerstaan.
Een voordeel is wel dat waterstof een licht molecuul is, waardoor het gas snel opstijgt en zich snel verspreid. Door deze eigenschappen wordt waterstof terecht gezien als een gevaarlijke stof, maar dat maakt waterstof niet per se gevaarlijker dan andere brandstoffen, zoals aardgas of benzine.
Het drietal stortte zich op de toepassing van waterstof in traditionele verbrandingsmotoren. Het ontwerp van het voertuig blijft daarmee grotendeels gelijk, maar de brandstof is plotseling emissievrij. Gecombineerd met een grote actieradius en een korte tanktijd is het een zeer efficiënte oplossing.
Waterstof maken met elektrolyse
Zeer eenvoudig uitgelegd jaagt men elektriciteit door water (H20) en daarbij wordt zuurstof en waterstofgas gevormd.
Zo vraagt New Electric 12.500 tot 17.500 euro voor het elektrificeren van een auto tot 750 kg (zoals de Mini). Tenminste, als je een actieradius van 200 kilometer oké vindt. Je kunt al klaar zijn voor 10 à 15 mille, als je denkt dat je aan een bereik van 100 kilometer genoeg hebt.