Waterstof is met name belangrijk voor de procesindustrie. Het wordt nu voornamelijk gebruikt voor de productie van kunstmest maar kan in de toekomst ook worden gebruikt voor hoge temperatuur processen zoals staalproductie waarvoor nu aardgas of kolen wordt gebruikt.
Waterstof is namelijk de beste duurzame brandstof om zeer hoge temperaturen te verkrijgen voor verwerking- en productieprocessen. In de industrie wordt daarom op dit moment al grijze waterstof ingezet in plaats van olie, kolen of gas. Dit wordt op termijn idealiter vervangen door groene waterstof.
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.
Een waterstofatoom is een atoom van het chemische element waterstof. Het elektrisch neutrale atoom bevat een positief geladen proton en een negatief geladen elektron, dat aan de kern wordt gebonden door de coulombkracht.
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.
Er zijn verschillende voordelen te benoemen voor waterstof. Deze gasvormige stof kan namelijk worden geproduceerd. Daardoor kan waterstof in feite niet opraken. Daarnaast kan waterstof worden opgeslagen en getransporteerd.
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 is voorlopig kostbaar. Er moet gerekend worden met zo'n 15 euro per kg en een verbruik van 1,25 kg. per 100 km., grofweg zo'n 18 cent per kilometer, ruim boven de brandstofkosten van zelfs een flinke middenklasser. In de nabije toekomst wordt een kiloprijs verwacht van rond de 5 euro.
PowerUp heeft de UP400 specifiek ontwikkeld voor zeilboten en kampeerauto's. Het waterstofverbruik bij 400 W is ongeveer 1 liter waterstof op 300 bar. De UP400 kosten € 6.500 en heeft volgens de fabrikant een levensduur van 5.000 werkuren.
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 ...
Als zo'n installatie alleen draait op het moment dat er een overschot aan zonne- of windenergie is, wordt de waterstof veel duurder. Omdat waterstof goed opgeslagen én vervoerd kan worden, is het een energiedrager die de import van groene energie mogelijk maakt.
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.
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.
De productie van 70 miljoen ton waterstof in 2018 was volgens het IEA verantwoordelijk voor de uitstoot van 830 miljoen ton CO2. De koolstofvoetafdruk van waterstof is 0,3 kg CO2 per kilowattuur (zie onder). Die klimaatbelasting ligt tussen die van diesel (0,27 kg CO2/kWh) en steenkool (0,34 kg CO2/kWh) in.
Wat is groene waterstof? Groene waterstof ook wel 'renewable hydrogen' genoemd, is waterstof die is geproduceerd met duurzame energie. De bekendste is elektrolyse waarbij water (H2O) via groene elektriciteit wordt gesplitst in waterstof (H2) en zuurstof (O2).
In 2025 kan er in Nederland ongeveer 75.000 ton waterstof geproduceerd worden uit water. Hiervoor is een elektrolysecapaciteit van 500 megawatt nodig. Dat is bijvoorbeeld genoeg om 600.000 waterstofauto's een heel jaar te laten rijden. Het streven is om in 2025 ook 50 waterstoftankstations te hebben.
Hoe hoger die temperatuur, hoe beter. Bij waterstof ligt die grens op 500o Celsius, bij een benzinemotor op 230 tot 280o. Je kunt je dat voorstellen als een 'octaan-getal': dat van waterstof is dan 120. Bij de benzinepomp tank je benzine met een octaangetal van 95 (normale benzine) of 98 (“superbenzine”).
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.
H2 is 100% veilig
Onderzoekers adviseren om een dosis van 2 mg / dag in te nemen. Dat betekent dat je 2 liter water per dag moet drinken met een opgeloste waterstof concentratie van 1PPM. De beste Hydrogen-makers op de markt kunnen ongeveer 1 en 1,6 ppm opgelost moleculaire waterstof oplossen in water.
Auto's die rijden op fossiele brandstoffen zijn vanaf 2035 verboden in de EU. Alternatieve vormen van brandstof zijn er al: elektrische energie en waterstof. Dit zal veel bijdragen aan het halen van de klimaatdoelen.
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.
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.
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.
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.
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.