We bekijken de verschillende manieren van waterstofproductie en gaan na hoeveel het gas momenteel kost.
Dit artikel werd voor het eerst gepubliceerd op
23 november 2015. Op 18 februari 2019 werd
het volledig geüpdate.
Waterstof komt als molecule (H2) quasi niet voor in de natuur en daarom moet het geproduceerd worden. De huidige manieren van waterstofproductie zijn zeer energieverslindend.
Goed 95% van al het waterstof (wat is waterstof) in de wereld wordt gemaakt door reforming van aardgas of andere fossiele brandstoffen. Minder dan 5% van de productie gebeurt door elektrolyse en het resterende deel via experimentele methoden zoals een algen bioreactor.
Reforming van aardgas
Het belangrijkste bestanddeel van aardgas is methaan (CH4). Tijdens het reforming proces reageert methaan (CH4) met water (H2O) op een hoge temperatuur (700 – 1100°C) en bij hoge druk (25 bar). Hierbij wordt waterstof (H2) en CO2 gevormd. De chemische reactie gaat alsvolgt:
CH4 + 2H2O + energie –> 4H2 + CO2
De vereiste hitte voor dit proces verkrijgt men gewoonlijk uit de verbranding van een deel van het methaan.
In de praktijk bedraagt de efficiëntie van dit proces ongeveer 75%. Dit wil zeggen dat 75% van de energie die zich in het aardgas bevindt opgeslagen wordt in het waterstof. De overige 25% gaat verloren.
Er zijn in feite twee grote nadelen aan dit productieproces. Enerzijds het energieverlies, en anderzijds de CO2-uitstoot.
Voorstanders van dit proces argumenteren dat het CO2 kan opgeslagen worden in ondergrondse reservoirs. Het is uiteraard hoogst twijfelachtig of CO2-opslag op lange termijn een economisch, ecologisch en praktisch haalbaar proces is.
Waterstof maken met elektrolyse
Elektrolyse is een proces dat bijna iedereen gezien heeft in de chemieles. Zeer eenvoudig uitgelegd jaagt men elektriciteit door water (H20) en daarbij wordt zuurstof en waterstofgas gevormd.
2H20 + elektriciteit –> 2H2 +02
In onderstaande video leggen de “Sci Guys” haarfijn uit hoe het precies werkt.
Op industriële schaal bedraagt de efficiëntie van dit proces 50% tot 70%. Dit wil zeggen dat 50% tot 70% van de energie uit de elektriciteit wordt opgeslagen in het waterstof.
Voorstanders van elektrolyse argumenteren dat het een groene manier is om waterstof te produceren, indien de elektriciteit wordt opgewekt door zonnepanelen of windmolens. Hoe dan ook gaat veel energie verloren in het elektrolyse-proces.
Waterstofproductie met algen
Er gebeurt momenteel veel onderzoek naar alternatieve manieren om H2 te produceren. Een techniek die vaak opgevoerd wordt is de algen bioreactor.
In 1997 werd ontdekt dat wanneer je algen onthoudt van zwavel, ze overschakelen op de productie van H2 (via gewone fotosynthese) in plaats van zuurstof. In 2007 bleek dat de toevoeging van koper hetzelfde resultaat oplevert.
Deze techniek is nog volop in ontwikkeling. Momenteel is het nog geen economisch interessante oplossing.
Hoeveel kost waterstof?
Er is momenteel één publiek toegankelijk waterstofstation in België, met name in Zaventem. Daar kost een kilogram waterstof 9,99€ (juli 2017).
Een gemiddelde waterstofauto, zoals de Toyota Mirai, verbruikt ongeveer één kilogram waterstof per 100 kilometer. Het kost momenteel dus ongeveer 10€ om 100 kilometer op H2 te rijden. Dat is meer dan voor elektrisch rijden, diesel rijden of benzine rijden met een middelgrote auto.
Experten gaan er van uit dat de prijs kan zakken naar 5$ per kg wanneer de productie en masse zal gebeuren.