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.
Om groene waterstof te produceren is een duurzame energiebron nodig, zoals wind- of zonne-energie of waterkracht. Met deze groene stroom kan groene waterstof gemaakt worden. De methode om met behulp van elektriciteit water om te zetten in waterstof, heet elektrolyse.
Vrijwel alle waterstof die op dit moment wereldwijd wordt geproduceerd is zogeheten 'grijze waterstof'. De productie gebeurt op dit moment via Steam Methane Reforming (SMR). Hier reageert hoge druk stoom (H2O) met aardgas (CH4) met als resultaat waterstof (H2) en het broeikasgas CO2.
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.
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.
De meeteenheid van waterstof is niet een liter, zoals bij benzine, maar een kilo. 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 ...
Sinds 2010 zijn de kosten van de productie van waterstof met behulp van elektrolyse gedaald van ongeveer € 15 / kg waterstof tot vandaag ongeveer € 7 / kg, zoals we net berekenden. Dit zou de komende 5 tot 10 jaar verder moeten kunnen dalen tot circa € 2-3 / kg waterstof.
De voor- en nadelen van een verbrandingsmotor op waterstof
De ontbrandingssnelheid van waterstof is acht keer hoger dan die van benzine. Er is dus een snellere respons en meer koppel.
De omzetting van elektriciteit naar waterstof gaat met een rendement van ±75 procent, de omzetting van waterstof terug naar elektriciteit met ±55 procent.
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.
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.
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.
Het grote knelpunt zit 'm in de opwekking (elektrolyse) en opslag van de waterstof. Dit is beduidend duurder dan aardgas en dus zal een bewoner niet zomaar instemmen met het overschakelen van aardgas naar waterstof. In de komende jaren zal dus enige vorm van subsidie nodig zijn om dit te realiseren.
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.
Waterstof en aardgas kunnen gelijktijdig door dezelfde gasleiding.
Hierdoor gaat de brandstofcel van de Toyota Mirai even lang mee als de auto zelf. Bovendien heeft hij vijf jaar of tot 200.000 kilometer garantie, En mocht je waterstofauto aan eind van zijn levensduur zijn, dan heeft Toyota een innameplan voor de brandstofcelstapel.
Het grote voordeel van waterstof ten opzichte van elektriciteit is dat u ''gewoon'' kunt tanken en dat dit net zo snel gaat als brandstof tanken. Het laden van een elektrische auto kost namelijk erg veel tijd en deze auto's hebben ook nog eens een beperkte actieradius van maar zo'n 200 tot 400km.
Heel simpel: dat zijn er welgeteld twee. Allereerst is er de Toyota Mirai, ten tweede de Hyundai Nexo. Beide modellen staan gewoon in de Nederlandse prijslijsten, voor respectievelijk 80 mille en 83 mille.