Betaalbare waterstofproduktie
Betaalbare Waterstofproduktie
Op deze pagina beperk ik mij tot het bespreken van duurzame waterstof produktie. Niet duurzame produktie behoort geen onderwerp van gesprek te zijn.
In algemene zin is waterstofproduktie het goedkoopst daar waar de energie het goedkoopst is. Toegang tot water is uiteraard ook een vereiste.
Als we het hebben over de inzet van reeds geindustrialiseerde technologieen ziet duurzame waterstof produktie er op z'n efficientst er zo uit.
- PV Op delen van de aarde met hoogst mogelijke zoninval (bijvoorbeeld 2200kWh/m2/jaar zoals op een veelheid aan locaties met overwegend zeer zonnig weer dichtbij de evenaar. Het huidige record voor prijs per kWh is 0.0135$ (1.107 eurocent) geeft een indicatie van de mogelikheden.
- Het is nodig om water van voldoende zuiverheid te maken. Hiervoor zijn diverse technieken. Ik kom meestal uit op een technologie zoals Multi-stage flash distillation als beste manier om water zoet en zuiver genoeg te maken voor waterstof produktie.
- Elektrolyse, er zijn technologieen met efficienties tot bijna 90 procent.
- Samendrukken. Dit is ook een stap waar energie en kosten mee gemoeid zijn, zeker bij samendrukking naar vloeibare vorm, wat in de praktijk wel een voorwaarde is voor bijvoorbeel inzet van Waterstof in de Luchtvaart. Er zijn wel Cryogene kansen door vloeibaar waterstof waar we rekening mee moeten houden bij inrichting van ons energiesysteem.
- Transport. Pijpleiding is het goedkoopste, maar waterstof tankers zijn ook een mogelijkheid. Het soortelijk gewicht van vloeibaar waterstof is zeer laag (~70kg/m3) dus dit zullen zo groot mogelijke schepen zijn met het hoogst haalbare interne volume.
Hiermee zijn wel wat problemen gemoeid:
- Grond voor grootschalige PV moet dunbevolkt zijn. Dat is er, maar het is vaak niet in de buurt van water. Pijpleidingen met zeewater zijn goedkoper dan de electriciteit naar de kust transporteren.
- Desalinatie veroorzaakt veel zout. Voor drinkwater wordt er in de Perzische golf al geruime tijd veel zout geloosd. De daar heersende problematiek geeft een indicatie van wat er te wachten staat bij grootschalige waterstof produktie.
Een groot deel van de kosten en energie in waterstof produktie zit in het MSF proces. Er is dan ook veel onderzoek gericht op het probleem van "dirty water electrolysis", oftewel het idee dat er direkt uit vuil water waterstof kan worden gemaakt. Er is nog niets geindustrialiseerd, maar er zijn wel al wat veelbelovende signalen.
In de toekomst zouden we dus kunnen speculeren dat waterstofproduktie op basis van vuil water elektrolyse zal zijn, wat kansrijk is om veel efficienter te zijn dan de MSF->gedestileerd water->elektrolyse methode. Er zijn ook wat beperkte indicaties dat het mogelijk is om waterstof samen te drukken zonder gebruik van bewegende componenten, wat mogelijk de kosten van samendrukken zou kunnen beperken.
