De voordelen van waterstof zijn: Waterstof kan erg veel energie opslaan, meer dan elke andere stof op aarde. Het kan worden opgeslagen in bijvoorbeeld lege aardgasvelden of zoutkoepels. Dit is beter dan opslag van energie in batterijen of accu's, omdat de opslag van waterstof voor minder energie verlies zorgt.
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.
Waterstof is een schone brandstof, want bij verbranding komt alleen maar water(damp) vrij, en het kan gemaakt worden uit water en (duurzame) elektriciteit. Als energiedrager zou waterstof geschikt zijn om bijvoorbeeld aardgas voor verwarming of benzine in auto's te vervangen.
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.
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.
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.
Groene waterstof is waterstof die gemaakt wordt uit elektrolyse met hernieuwbare stroom. Het klimaatbeleid gaat doorgaans over deze groene variant. Mulder en zijn collega's berekenden dat groene waterstof pas rendabel is wanneer de verwachte prijs voor elektriciteit de komende decennia lager is dan 20 euro/MWh.
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.
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.
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.
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 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.
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.
Ook, maar in mindere mate, wordt waterstof geproduceerd uit aardolie en steenkool. Daarbij komt een flinke hoeveelheid CO2 vrij. Waterstof is dus schoon op de plek van het gebruik, maar de productie ervan veroorzaakt een flinke uitstoot aan broeikasgassen.
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.
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.
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.
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.
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.
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 ...
Per liter waterstofgas is de energiedichtheid bij 1 bar druk slechts 11 kJ. Als we de druk verhogen, dus meer waterstofmoleculen in een liter stoppen, dan loopt de energiedichtheid op tot bijvoorbeeld 2.200 kJ bij 200 bar. Waterstof is overigens de stof met de hoogste energiedichtheid per kg, namelijk: 125.000 kJ/kg.
Waterstof maken met elektrolyse
Zeer eenvoudig uitgelegd jaagt men elektriciteit door water (H20) en daarbij wordt zuurstof en waterstofgas gevormd.
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 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.