Energie,  Vervoer

Vergeet de accu, hallo energie opslag

De wereld is wanhopig op zoek naar de ideale accu die snel eindeloos veel elektriciteit opslaat. Pas dan kan het gas het huis uit en krijgt de elektrische auto ruim baan. Maar waarom houden we krampachtig vast aan het bewaren van elektriciteit, terwijl we spreken over energie opslag. Als we vooruit willen komen, moeten we ruim denken.

Het is tijd voor verandering

250 jaar voordat de jaartelling begon was er de Bagdad batterij, een kruik met een kopen staaf erin. Gaston Planté bedacht ongeveer 2100 jaar later een batterij van zwavelzuur en lood, een bak met een staafjes erin. Die gebruiken we al circa 150 jaar en zit in elke auto. De loodzuur batterij is een fantastische betaalbare batterij die heel goed gerecycled kan worden. Toch willen we een andere batterij, want we gaan meer elektriciteit gebruiken dan je met gewone accu’s kunt meenemen. We gaan elektrisch rijden, vliegen en varen.

De beste betaalbare batterij

Nu de klimaatcrisis door het grote publiek is aanvaard als een serieus probleem, is de jacht geopend op schone auto’s en gasloze verwarming. In ons hart willen we ook schoon vliegen en varen. Maar alleen als het ons geen cent meer kost, want we willen er niets voor laten. Dus zoeken we naar de beste betaalbare batterij, want dan kunnen we eindeloos elektrisch rijden en kunnen we onze zonne-energie opslaan om licht te schijnen in het donker. 

De loodzuur accu is betaalbaar, maar groot én vergt onderhoud. De lithium-ion oplaadbare batterij is stukken kleiner en onderhoudsvrij, maar wel duurder. Ze zitten in elektrische auto’s. Van de meeste auto’s is de opslagcapaciteit nog onvoldoende voor de benodigde kilometers. Zoutbatterijen dan, die zijn spotgoedkoop, maar veel en veel te groot. Het blijft tobben. En dan hebben we het alleen nog maar over auto’s en nog niet over vrachtauto’s, bussen en vliegtuigen. Wetenschappers wereldwijd zoeken zich een ongeluk naar een wonder om mega veel watts in een piepklein doosje te proppen. Daar zullen ze nog wel een paar decennia mee zoet zijn.

Het wonder van energieopslag

Steeds meer mensen zien waterstof als de ideale manier om energie op te slaan. Met elektriciteit kun je eenvoudig waterstof maken en omgekeerd kun je met waterstof weer eenvoudig elektriciteit maken. Waterstof kan ook nog eens heel compact opgeslagen worden. Ideaal voor auto’s en meer. In een onvoorstelbaar tempo worden nieuwe technieken ontwikkeld die het gebruik van waterstof vereenvoudigen en de toepassingsmogelijkheden vergroten. Het is goed mogelijk dat de batterij van de toekomst geen elektriciteit opslaat, maar energie in welke vorm dan ook. Zolang je er maar elektriciteit in kunt stoppen én uit kunt halen, daar gaat het om.

Opslaan is energieverlies

Het omvormen van elektriciteit naar waterstof en terug is niet gratis. Bij elke verwerking gaat er energie verloren. Het is dus de kunst om zo efficiënt mogelijk elektrische energie te veranderen in een andere vorm die geschikt is voor opslag. De TU in Delft heeft in dat streven een battolyser bedacht. Samen met Nuon gaan ze die testen in Groningen. Het lijkt op elektrolyse, maar dan anders, in een andere vorm en met minder verlies van energie. Daar gaat het om.

Waterstof maken is ook niet goedkoop. Een waterstof fabriek kost al snel 25 miljard. Daarbij duurt het ook nog eens 10 jaar. In Groningen staan ze te popelen om de bouw te starten. Ze hebben een mooi plekje gevonden in de Eemshaven.  Gasunie heeft hiervoor grootse plannen samen met een Franse energieproducent. In IJmuiden smeden Tata Steel en de gemeente Amsterdam plannen voor een waterstof fabriek. Waarom daar?

Groene waterstof van schone elektriciteit

In Groningen en IJmuiden komen dikke kabels aan land die ons de elektriciteit brengen van de honderden windmolens die in de Noordzee staan. Met de plannen van TenneT voor het eiland Doggersbank kunnen dat er zomaar duizend worden. Dat is mooie groene stroom waar ook wel eens wat van over blijft. Bijvoorbeeld als het ’s-nachts heel hard waait en niemand meer het licht aan heeft.

Als er op een bepaald moment een overschot is aan groene stroom, wordt die echt héél goedkoop. Zondag 8 mei 2016 was in Duitsland een hele zonnige dag met heel veel wind. Er werd die dag bijna evenveel stroom opgewekt met wind- en zonne-energie als er verbruikt werd. Om te voorkomen dat het elektriciteitsnetwerk overbelast zou raken, kregen commerciële afnemers op dat moment zelfs geld toe om maar elektriciteit te consumeren.

Bedenk hierbij dat alle landen in Europa in de toekomst het hele jaar door 100% hernieuwbare energie willen. Dan is het niet moeilijk om te raden dat er vele dagen per jaar flinke overschotten aan zon- en windenergie zullen zijn. Op die momenten geeft het niets dat waterstof maken extra energie kost. Als de prijs laag is kan elektriciteit heel betaalbaar omgezet worden in een andere vorm om het grootschalig op te slaan. Daar hadden ze die zondag in mei heel wat voor over gehad in ons buurland.

Transportnetwerk ligt kant en klaar

Het toeval wil dat er vanuit Groningen dikke gasleidingen de rest van Europa in lopen. Die hebben we er neergelegd om ons aardgas te verpatsen. IJmuiden is ook met een dikke pijp op dat gasnetwerk aangesloten. De staalfabriek daar verstookt namelijk een flink portie in haar ovens. Dat gasnetwerk blijkt handig om waterstof doorheen te pompen. Ideaal, want ons hoogspanningsnetwerk, hoe goed die ook is, kan het in de toekomst niet aan om onze knetterende vraag naar elektra te transporteren. Als we van het gas afstappen stijgt onze elektriciteitsbehoefte. Met die pijpleidingen en een Noordzee vol windmolens heeft Nederland goede papieren om de waterstof leverancier van Europa te worden. De vraag die mij bezighoudt is of ik in de toekomst thuis ook kan overstappen op waterstof.  Professor Ad van Wijk weet het zeker, waterstof is het nieuwe aardgas. Ik ben benieuwd of hij onze toekomst heeft voorzien.

Kunnen we vliegen op waterstof

Dat auto’s, bussen en vrachtauto’s op waterstof kunnen rijden weet iedereen. Er is niet veel fantasie voor nodig om te bedenken dat je er ook mee kunt varen. Maar kun je er ook mee vliegen? Ja, dat kan! We doen het alleen nog niet, omdat er aangepaste vliegtuigen voor nodig zijn. Aerodynamische toestellen met een andere type motor en een grotere brandstof tank die daar speciaal op ontworpen is. Vliegtuigbouwers hebben dit al onderzocht. Tot op heden is er geen groene waterstof beschikbaar, dus ook geen milieuwinst te behalen. Een nieuw vliegtuig bouwen en testen kost kapitalen en duurt jaren. Om dat van de grond te krijgen is er eerst heel veel groene energie nodig om waterstof van te maken én een wereldwijd distributiekanaal. Vliegtuigen willen namelijk graag overal ter wereld kunnen tanken. KLM heeft met het Ahead-project al een leuk ontwerp klaarliggen. Het wordt de hoogste tijd dat we de waterstofeconomie vleugels geven.

Bronnen: