Efficiency in het gasnet

Elders op de site hebben we waterstof voor mobiliteit behandeld. Dat is daar geen goed idee, zo hebben we becijferd.

Er zijn verschillende partijen aan het onderzoeken of waterstof kan dienen voor het verwarmen van woningen. Ook hier zijn meerdere belanghebbenden die er sterk voor zijn. 

Voorstanders zijn onder meer Gasunie, Stedin, Tennet, Alliander enz enz.

De belanghebbenden willen het bestaande gasnetwerk benutten voor het transporteren van waterstof. Men denkt dat voor een bedrag van 700 miljoen euro het gasnetwerk geschikt gemaakt kan worden voor het vervoeren van waterstof. Dat bedrag lijkt overzichtelijk maar met een slimmigheidje worden de kosten optisch laag gehouden. Er zijn nog vele honderden kilometers oude stalen buizen die ongeschikt zijn voor het transport van waterstof. Voor het transporteren van aardgas zijn die buizen prima. Men gaat ervan uit dat in de komende 15 jaar die oude stalen buizen sowieso vervangen of van binnen gecoat gaan worden. Dan drukken die kosten niet op de overgang naar waterstof. Deze kosten hoeven bij de uitfasering van het gebruik van aardgas niet (meer) gemaakt te worden. Deze extra kosten moeten als extra kosten voor aanpassing van het gasnetwerk wel bij de investeringen daarvoor opgeteld worden.

Waarom zou je waterstof gebruiken voor verwarming?

De voorstanders denken dat er honderdduizenden woningen zijn, met name in oude steden, die niet voldoende kunnen worden geïsoleerd om met laagtemperatuur verwarming als een warmtepomp, te worden verwarmd.

Nieuwe isolatietechnieken met dunne materialen halen hoge isolatiewaarden. Hiermee kunnen oude panden, zelfs met enkelsteens muren zeer goed geïsoleerd worden. Systemen als bijv. van Warp Systems maken vloer-, wand- of plafondverwarming met een dikte van slechts 15 mm mogelijk.

Hoe verhouden waterstof voor verwarming tot all electric, warmtepompen dus, zich tot elkaar? Eerst waterstof. Waterstof moet duurzaam gemaakt worden met een electrolyser uit wind- of zonne-energie. Het omzetten van elektriciteit naar waterstof levert een verlies op van 30%.

Als die waterstof in de huizen aankomt door het gasnet, dan moeten daar wel een waterstof CV ketel en een kooktoestel op waterstof staan. De oude gas CV en het gas kooktoestel kunnen niet meer gebruikt en ook niet omgebouwd worden. De kosten van een waterstof CV en kooktoestel worden ingeschat op rond 2.500 euro. Zouden de 7.2 miljoen gezinnen op waterstof overgaan, dan kost dit die gezinnen totaal 20 miljard euro. De kosten per maand voor verwarming met waterstof zullen zeker 30% hoger zijn dan met aardgas. Gratis energie bestaat niet en de verliezen bij de omzetting naar waterstof komen per definitie bij de consument terecht.

Het verbranden van waterstof levert weliswaar geen CO2 uitstoot op maar het rendement is met 70% lager dan de 95% van aardgas. Waterstof heeft per kubieke meter slechts 33% van de energie inhoud van normaal aardgas. Er moet dus drie keer zoveel waterstof door de buizen om dezelfde warmte te krijgen.

De berekeningen die de waterstoflobby hanteert zijn gebaseerd op de veronderstelling dat groene waterstof ooit voor iets meer dan 2 euro per kg kan worden gemaakt. Dat is heel onrealistisch. De huidige grijze waterstof kost aan de pomp 10 euro per kg. Shell, bij monde van een van de waterstof specialisten bij de zitting bij de Reclame Code Commissie, verklaarde dat groene waterstof 4 tot 5x duurder is dan grijze waterstof. Dat zou betekenen dat op basis van de huidige prijzen en technieken groene waterstof aan de pomp 40 tot 50 euro per kg zou gaan kosten. Dat is wel heel ver verwijderd van de ruim 2 euro per kg die men ooit denkt te realiseren.

Warmtepomp

Een elektrische warmtepomp is een toestel dat de warmte uit de lucht of uit de grond haalt. Het elektriciteitsnet dat bij iedereen al in huis aanwezig is zorgt voor de aandrijving. Een warmtepomp doet dit met een rendement van 350% voor een lucht/water warmtepomp tot 600% voor een grondwater warmtepomp. Die laatste vereist dure grondboringen en laten we voor individuele woningen buiten beschouwing. Er zijn technieken in ontwikkeling waarbij een centrale grondwater bron een heel blok huizen met in ieder huis een kleine warmtepomp van verwarming en warm water kan voorzien. Dit kan een oplossing betekenen voor oude binnensteden waar geen warmtenet ligt.

Een individuele lucht/water warmtepomp, incl. warmwatervoorziening en complete aanleg,  kost vanaf 10.000 euro voor een halfvrij staand huis van rond 600 m3 inhoud. Dat lijkt veel maar door de 50% lagere energierekening in vergelijking met het huidige aardgas wordt dit binnen 7 tot 10 jaar volledig terugverdiend. Als een warmtepomp eigenaar zonnepanelen heeft wordt het al heel gauw aantrekkelijk.

Is nationaal gezien waterstof voor verwarming een goed idee?

Het lage rendement van waterstof legt een enorm beslag op duurzaam opgewekte energie. 70% tegen 350% betekent dat verwarmen met een warmtepomp maar liefst vijf keer minder energie vraagt dan de route via waterstof.

Energie is een verdringingsmarkt. Duurzame energie die wordt gebruikt om waterstof te produceren, kan niet meer naar een warmtepomp. En hoe wordt die warmtepomp dan van energie voorzien? Juist, door meer fossiele energie te gaan opwekken. De gas- en kolencentrales die nu werkeloos in de mottenballen staan moeten weer opgestart worden. Opwekking van elektriciteit in een kolencentrale levert maar liefst 5x meer CO2 uitstoot op.

Nu nog even de kosten. Stel dat 50% van de Nederlandse gezinnen een warmtepomp zou kunnen gebruiken. 3.6 miljoen gezinnen zouden dan maximaal 4.000 kWh aan elektrische energie gebruiken voor de warmtepomp. Dat is 14,4 miljard kWh ofwel 14,4 miljoen MWh.

We gaan die energie duurzaam opwekken met de huidige grootste generatie windmolens van 8 MW. Zo’n windmolen levert 35.040 MWh per jaar aan energie op.

Om 14,4 miljoen MWh op te wekken met windmolens heb je totaal 406 van die windmolens nodig.

Een 8 MW windmolen kost 14 miljoen euro. De totale investering wordt dan 5,7 miljard euro.

Zou dezelfde hoeveelheid energie via waterstof moeten worden geproduceerd, dan weten we dat er vijf maal zoveel windmolens nodig zijn. De rekening voor half Nederland loopt dan op naar 28,5 miljard euro. Voor de electrolyser moet op ongeveer 16% van de investering in windmolens worden gerekend. Er komt dus nog 5,5 miljard euro bij en maakt dat de totale investering voor de waterstofroute 34 miljard euro gaat belopen. Dat is maar liefst 34 - 5,7 = 28,3 miljard meer dan met warmtepompen.

Dit alles neemt niet weg dat in de verre toekomst, als we niet meer kunnen terugvallen op gas- en kolencentrales, we langere perioden van windstilte en in de winter gebrek aan zonlicht, moeten zien te overbruggen. Internationale gelijkstroom uitwisseling en ‘pumped hydro’ zijn een deel van de oplossing. Ook vallende betonblokken, giro’s, biovergisting, accu’s, Ecovat oplossingen, getijde-energie en waterstof zullen ieder een rol krijgen.

Vooral waterstof zal waarschijnlijk het leeuwendeel voor zijn rekening nemen. Maar dan wel als er voldoende windmolens zijn gebouwd en de fossiele opwekking is uitgefaseerd. En daar schort het nu en de komende 30 jaar aan. 

Het kan natuurlijk wel als er goedkope waterstof uit gebieden van Noord-Afrika tot de evenaar wordt geïmporteerd. Maar ook die route, bijv. met op waterstof voortgestuwde vloeibaar waterstof tankers zal niet binnen nu en 15 jaar gestalte krijgen.

Uiteindelijk zullen zelfs waterstoftankers onnodig blijken.

China heeft recentelijk een 3.000 km lange ultrahoogspanningsleiding naar het oosten van China aangelegd. Met deze leiding wordt jaarlijks 66 miljard kWh getransporteerd. Dat is meer dan de helft van het hele Nederlandse elektriciteitsverbruik per jaar. De investering in die transportleiding, gebouwd door o.m. het Duitse Siemens bedroeg 5,2 miljard euro. Vergelijk dat eens met de investering in windmolens op zee en de benodigde electrolysers en het is duidelijk dat we veel goedkoper een 3.000 km lange stroomkabel naar het zonovergoten Noord-Afrika kunnen aanleggen. En willen we niet afhankelijk worden van Noord-Afrikaanse regimes, dan zijn Spanje en Portugal ook voldoende zonnige alternatieven en leveranciers van windenergie. Dan kunnen we er hier altijd nog waterstof van maken voor de windstille dagen in de winter. En die waterstof hoeft niet door het gasnet maar kan in een centrale weer worden omgezet in elektrische energie.

Zijn de verliezen om stroom over grote afstanden te vervoeren niet heel hoog? Nee, dat is niet het geval. De nu al aanwezige 700 km lange NorNed kabel naar Noorwegen heeft over die afstand, inclusief de trafostations, een verlies van maar 5%. De Chinezen weten over 3000 km het verlies te beperken tot 10%.

Waterstof voor verwarming is geen goed idee als je weet dat je met slechts 20% van de duurzame energie je huis ook kunt verwarmen met een warmtepomp.

.

Waterstofgate
Op naar een parlementaire enquete?