Bijlage Waterstofproductie- en distributieroutes

Op het gebied van waterstofproductie zijn er twee verschillende productiemethoden: (1) elektrolyse en (2) steam methane reforming (SMR). Hierbinnen zijn vervolgens drie verschillende routes te onderscheiden:

• Grijze waterstof wordt opgewekt door fossiele brandstoffen in het geval van elektrolyse, en aardgasomzetting in het geval van SMR;
• Blauwe waterstof kent soortgelijke productiemethoden, alleen wordt hier de CO₂ die vrijkomt bij het SMR proces of de opwekking van grijze elektriciteit afgevangen en opgeslagen (zogeheten carbon capture & storage, CSS);
• Groene waterstof wordt opgewekt middels elektrolyse op basis van groene stroom, of SMR op basis van biomassa.

De volgende overzichten geven de well-to-tank emissies voor de SMR productieroutes [JRC, 2020]. Hier wordt per definitie uitgegaan van aardgastoevoer naar de EU via een pijpleiding van circa 4.000 km met distributie door hogedruk hoofdleidingen. De eerste distributieroute toont sterke overeenkomsten met het huidige tankstation in Rhoon, waarbij de waterstof wordt opgewekt middels een gecentraliseerde reformer, waterstoftransport via pijpleiding en compressie bij het verkooppunt.

Route SMR1:

Bij opschaling van het aantal waterstof-tankstations en de beschikbare infrastructuur wordt echter niet uitgegaan van aansluiting op ondergrondse waterstof-pijpleidingen. Aannemelijker is levering van de waterstof middels tube trailers, tankwagens waarin waterstof gecomprimeerd is tot circa 50 Bar. Compressie voor gebruik gebeurt vervolgens bij het verkooppunt.

Route SMR2:

De twee voorgenoemde routes zijn beide gebaseerd op productie en distributie van grijze waterstof. Bij centrale productie is het mogelijk carbon capture and storage (CCS) toe te passen, waardoor bijvoorbeeld de route van Rhoon een blauwe waterstof-productieketen vormt.

Route SMR3:

Groene waterstof middels SMR is mogelijk door gebruik te maken van biomassa als grondstof voor de reforming. Hier vallen flinke reducties te halen met betrekking tot de uitstoot van CO₂. Daarentegen is het in het kader van energie-efficiëntie geen aantrekkelijke productie/distributie route.

Route SMR4:

In onderstaande tabel wordt de WTT-uitstoot in gram CO₂-equivalenten per Mega Joule brandstof energie weergegeven. Hieruit is op te maken dat route SMR4 (groen) de minste uitstoot geniet. Route SMR2 (grijs), waar gebruik wordt gemaakt van wegtransport en vooralsnog het meest aannemelijke scenario, heeft de meeste uitstoot. Met betrekking tot energie-efficiëntie, leveren alle routes een betrekkelijk laag rendement. De groene route heeft zelfs meer energie nodig dan het levert.

De volgende overzichten geven de well-to-tank emissies voor de elektrolyse productieroutes [JRC, 2014]. Route ELE1 geeft een waterstof-productieproces weer met centrale elektrolyse. Transport verloopt, net als in de voorgenoemde SMR route voor Rhoon, via een pijpleiding en uiteindelijke compressie bij het verkooppunt.

Het voordeel aan elektrolyse ligt vooral in de mogelijkheid tot lokale opwekking, ofwel waterstofproductie aan de pomp. De onderstaande Route ELE2 gaat uit van grijze energie opwekking en vervolgens waterstofproductie (elektrolyse) en compressie bij het verkooppunt.

Door carbon capture & storage toe te passen op de centrale energie opwekking, is de voorgaande route om te zetten in een blauwe waterstof-productieroute. Dit beperkt de uitstoot tot een aantal onderdelen van de WTT, zoals bijvoorbeeld de levering van kool in onderdeel 1.

Door waterstof op te wekken met windenergie worden er grote reducties bewerkstelligd in de well-to-tank uitstoot. De discussie hier blijft dat de nog onvoldoende hoeveelheid groene energie wellicht niet in inefficiënte waterstofproductie moet worden geïnvesteerd.

Route ELE4:

De onderstaande tabel staat een overzicht van de hoeveelheid CO₂-uitstoot in gram per opgewekte Mega Joule waterstof voor eenieder van de voorgaande elektrolyse routes. De tweede kolom toont de efficiëntie als hoeveelheid energie gebruikt in de productie per hoeveelheid brandstof energie van waterstof. Uit deze ratio blijkt dat elektrolyse tot dusver zeer inefficiënt is.