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.
Het is heel moeilijk en gevaarlijk om vloeibaar te maken. Per liter waterstofgas is de energiedichtheid slechts 11 kJ (bij 1 bar druk) of 2.200 kJ (bij 200 bar). Benzine heeft een energie dichtheid van 43.000 kJ per kg of 30.000 kJ per liter.
Waterstof is ook het lichtste gas dat we kennen, maar onder hoge druk heeft het per kg wel een hoge energie dichtheid van 120 megajoule (MJ). Dat is bijna drie keer zo veel als aardgas (45 MJ per kg).
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.
Als we dus 1 kg waterstofgas (H2, molaire massa ongeveer 2,02 g/mol), afgerond 496 mol, willen maken, moeten we ook 496 mol, oftewel zo'n 8,9 kg water (molaire massa ongeveer 18,02 g/mol) gebruiken.
Productie waterstofgas
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.
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.
Er moet nog het een en ander gebeuren om waterstof te kunnen gebruiken als brandstof voor de cv-ketel. Zo voldoet de huidige type cv-ketel niet en deze zou dus vervangen of aangepast moeten worden. Daarnaast moeten er (kleine) aanpassingen worden gedaan aan de bestaande gasleidingen en radiatoren.
De nadelen van waterstof zijn: Bij het maken van waterstof gaat energie verloren. Bij het omzetten van elektriciteit in waterstof gaat zo'n 25 procent van de energie verloren. Ook bij het omzetten van waterstof naar elektriciteit is er sprake van energieverlies: zo'n 40 procent.
Dat heet elektrolyse. Als je waterstofgas verbrandt, ontstaat warmte en water. Je kunt de energie van elektriciteit dus met elektrolyse 'opslaan' in waterstof en de energie weer vrij laten komen uit de waterstof door het te verbranden. Elektrolyse kost natuurlijk energie.
Bij elektrolyse is de efficiëntie circa 40 tot 65 procent en via reforming is dat 70 tot 80 procent. Een brandstofcel is ook niet 100 procent efficiënt, maar circa 50 tot 70 procent. Door de verliezen komt de well-to-wheel- (wtw-) efficiëntie uit op circa 20 tot 30 procent.
Waterstof kan ook worden geproduceerd met elektriciteit, d.m.v. elektrolyse. Hierbij wordt water gescheiden in zijn twee componenten: zuurstof en waterstof. Als de gebruikte elektriciteit niet uit hernieuwbare bronnen afkomstig is, is de geproduceerde waterstof uiteraard evenmin hernieuwbaar.
Op een kilo waterstof kan je gemiddeld 100 kilometer rijden.
De prijs van waterstof zal gelijk zijn aan de huidige marktprijs en ligt rond de €10 per kg. Er gaat ongeveer 5 à 6 kilo in de tank van een waterstofauto. Op 1 kilo kun je gemiddeld 100 km rijden.
Wat kost waterstof? Waterstof reken je niet af per liter, maar per kilo. Aan de pomp betaal je gemiddeld tien euro per kilo. Er gaat zo'n vijf tot zes kilo in een waterstofauto.
Met waterstof kun je een huis verwarmen, maar het is niet geschikt om mee te koken. Daarom is er bij de toepassing van H2 vaak een hybride oplossing nodig. De huizen in Wagenborgen gebruiken straks waterstof en elektriciteit. Er komt een ketel op waterstof en een warmtepomp als back-up.
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.
Waterstof kan een alternatief zijn voor aardgas in wijken waar elektrische warmtepompen of een warmtenet niet toepasbaar zijn. Nederlandse netbeheerders kunnen hun gasnetten relatief eenvoudig geschikt maken voor de distributie van waterstof. Dit blijkt uit onderzoek van Certificeringsinstituut Kiwa.
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.
Nadelen van een auto op waterstof
In een tank van een waterstofauto kan 5 à 6 kg waterstof, dus een volle tank kost 50 à 60 euro. Daarmee rijd je gemiddeld 500 km. Verder heeft waterstofgas een lage dichtheid en dus een groot volume, waardoor de waterstoftank in een auto behoorlijk wat plaats inneemt.
De veiligheidsrisico's van waterstof hebben vooral betrekking op het feit dat er veelal met hoge druk gewerkt wordt, dat het een lage ontstekingsenergie kent en bovendien met een slecht zichtbare vlam brandt.
Op dit moment betaal je voor de Tesla Powerwall 2 7.500 euro, exclusief btw. Daarnaast heb je ondersteunende hardware nodig om de thuisbatterij te laten werken. Reken op ongeveer 740 euro. In totaal mag je dus rekenen op een prijskaartje van 8.440 euro voor de Tesla Powerwall 2, plaatsing niet inbegrepen.
De standaard aankoopprijs van een 2,2 megawatt (megawatt of MW is een eenheid voor elektrisch vermogen) PEM-elektrolyser bedraagt momenteel ongeveer € 2,5 miljoen, exclusief service en onderhoud, omgerekend € 1.136 / kW.
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.