Groene waterstof zal een essentiële rol gaan spelen in de energietransitie, met vele voordelen zoals energiezekerheid, opslagmogelijkheden, het creëren van banen en het scheppen van investeringsmogelijkheden. Groene waterstof krijgt internationaal steeds meer steun, met verwachte geopolitieke implicaties die onvermijdelijk de energiemarkten zullen herstructureren. De Visie van de economen van ABN Amro.
Europa zou een belangrijke rol kunnen spelen in de productie van elektrolysers en zou een netto-exporteur kunnen worden als de huidige trends doorzetten. Beperkte hernieuwbare bronnen, intertemporele capaciteitstoewijzing, certificering en onvoldoende particuliere financiering zouden knelpunten kunnen vormen die het volledige potentieel voor groene waterstof beperken.
Eén van de belangrijkste drijfveren van de energietransitie is de overstap naar hernieuwbare bronnen om elektriciteit te produceren. De intermitterende aard van hernieuwbare energie, zoals wind en zon, beperkt het volledige potentieel van de technologie. Er is dus behoefte aan opslag om het overschot aan stroom toe te wijzen en rekening te houden met de dagelijkse en seizoensgebonden schommelingen in de vraag. Waterstof staat bovenaan de lijst als oplossing voor het opslagprobleem.
Waterstof wordt gelabeld naar de energiebron die wordt gebruikt om het te produceren. Het wordt grijs genoemd als het wordt gegenereerd door middel van een ‘steam reforming process’ uit aardgas of methaan. Bij steam reforming worden broeikasgassen uitgestoten. Als deze emissies echter worden afgevangen voordat ze in de atmosfeer terechtkomen, bijvoorbeeld door Carbon Capture & Storage (CCS), wordt waterstof blauw genoemd. Groene waterstof, aan de andere kant, wordt geproduceerd door middel van een elektrolyseproces dat waterdeeltjes scheidt in zuurstof en waterstof. De belangrijkste voorwaarde om het als groen te bestempelen is het gebruik van elektriciteit die is opgewekt uit hernieuwbare bronnen.
In dit artikel duiken we in de rol van groene waterstof in de overgang, de technologie, de huidige trends voor Europa, en eindigen we met de uitdagingen en beperkingen van groene waterstof.
De potentiële rol van groene waterstof in de overgang
Als energiedrager is het voordeel van waterstof niet alleen dat het een medium is om de overvloedige hernieuwbare energie op te slaan. Ook kan waterstof het potentieel ontsluiten om groene elektriciteit te commercialiseren over geografische en netwerkgrenzen heen, en om verhandeld te worden tussen landen die niet aan elkaar grenzen. Dat wil zeggen dat schone energie kan worden getransporteerd tussen landen met een overvloed aan hernieuwbare bronnen en landen met een beperkte hernieuwbare capaciteit.
Aangezien groene waterstof geproduceerd wordt met behulp van hernieuwbare bronnen, en aangezien hernieuwbare bronnen over veel landen verspreid zijn, zou waterstof een voordelige rol kunnen spelen in de energiezekerheid, aangezien de binnenlandse hernieuwbare capaciteit kan worden aangevuld door een breder scala aan potentiële leveranciers dan fossiele brandstoffen. Bovendien kan door de “van wieg tot graf”-aard van het productieproces de kwetsbaarheid voor toeleveringsketens en bepaalde leveranciers worden verminderd.
Bovendien werd waterstof in een eerdere publicatie van ABN AMRO aangemerkt als een van de meest kritieke technologieën om emissies terug te dringen. Dat wil zeggen dat groene waterstof niet alleen bijdraagt aan een flexibeler elektriciteitsnet, maar ook een essentiële rol speelt bij het terugdringen van emissies door fossiele brandstoffen te vervangen in sectoren die hoge mitigatiekosten hebben voor alternatieven, zoals moeilijk te decarboniseren sectoren. In dat opzicht zal door het gebruik van groene waterstof in deze sectoren de afhankelijkheid van alternatieve technologieën, zoals batterijen, worden verminderd, samen met de potentiële kwetsbaarheid voor kritieke metalen die worden gebruikt bij de productie van deze alternatieven. Bovendien zijn er geen schone energiealternatieven voor groene waterstof voor de productie van meststoffen, hydrogenering en ontzwavelingstoepassingen. Tot slot zou de invoering van groene waterstof banen scheppen en nieuwe aantrekkelijke investeringsmogelijkheden bieden die verband houden met de technologie, zoals distributienetwerken en opslagmogelijkheden.
De internationale scène voor groene waterstof
Internationale markten voor schone brandstoffen, zoals groene waterstof, worden steeds meer ondersteund en bevorderd. Zo kondigde de G7 op 20 mei 2023 hun actieplan voor een schone energie-economie aan, waarin ze beloven ‘de handel en investeringen in schone energiegoederen en -diensten te bevorderen’, samen met The Hydrogen Action Pact (G7-HAP) waarin de G7-landen zich verbinden tot (i) het versnellen van de ontwikkeling van waterstof (zowel blauw als groen), (ii) het versnellen van de bijbehorende regelgevingskaders en gemeenschappelijke normen voor waterstof, en (iii) het dichten van de bestaande kloven in de G7 en elders. Deze steun wordt al concreet, zoals geïllustreerd in de linker onderstaande figuur, waar Europese investeringen in schone brandstoffen, waaronder groene waterstof, sinds 2020 snel toenemen.
Al deze ontwikkelingen betekenen dat groene waterstof onvermijdelijk internationaal een cruciale rol zal spelen en zal bijdragen aan de oplossing van mondiale problemen zoals klimaatverandering, zoals te zien is in de rechter onderstaande figuur, waar waterstof naar verwachting meer dan 6% van de cumulatieve mondiale emissies in het Net Zero-scenario van het IEA zal verminderen.
Deze verschuiving in strategie en investeringen zou geopolitieke gevolgen hebben omdat de energiemarkten grote veranderingen zullen ondergaan. De onderhandelingsmacht zal verschuiven van landen die rijk zijn aan niet-hernieuwbare bronnen naar landen die rijk zijn aan hernieuwbare bronnen. Als zonne-energie bijvoorbeeld in Egypte geproduceerd zou kunnen worden met minimale onderbrekingen en zonder seizoensfluctuaties, zou Egypte een voordelige positie hebben op de internationale groene waterstofmarkt. Dienovereenkomstig wordt de term ‘waterstofdiplomatie’ gebruikt om de strategische dynamiek rond waterstof te vatten, vooral door landen met een beperkte capaciteit aan hernieuwbare bronnen.
Een internationale markt voor groene waterstof zal naar verwachting niet zo groot zijn als de huidige markt voor fossiele brandstoffen. Maar met de diversiteit van hernieuwbare bronnen, die over de hele wereld verspreid zijn, de snelle vooruitgang in de bijbehorende technologie (elektrolyse) en de voortdurende inspanningen om af te stappen van fossiele brandstoffen, zal zo’n markt snel het toneel veroveren als de meest prominente.
Elektrolysers
Zoals hierboven vermeld, wordt groene waterstof voornamelijk geproduceerd met behulp van elektrolysers met hernieuwbare energie (bijvoorbeeld wind- en zonne-energie) als belangrijkste input. Dienovereenkomstig worden de kosten van groene waterstof onderscheiden op basis van de hernieuwbare bron die wordt gebruikt om het te produceren, uitgaande van dezelfde kapitaalkostenratio voor de elektrolyser. De schatting van IRENA voor de genivelleerde kosten van waterstof in Europa ligt bijvoorbeeld tussen USD 4,60/kgH2 en USD 9,10/kgH2 voor zon-PV en USD 6,90/kgH2 tot USD 9,70/kgH2 voor windenergie op land.
Aardgas werd beschouwd als een overgangsbrandstof voor Europa met relatief goedkope prijzen die de toepassing van waterstof belemmerden. Volgens een eerdere analyse van ABN AMRO had waterstof een all-in aardgasprijs nodig tussen EUR 0,19 /M3 nu en EUR 0,5 /M3 in 2030 om concurrerend te zijn. De efficiëntie van elektrolysers zal toenemen met veelbelovende technologieën zoals de Electrochemical – Thermally Active Chemical. De stijging van de gasprijzen na de Russische inval in Oekraïne veranderde echter de dynamiek. Groene waterstof werd gezien als de strategische overgangsbrandstof om de klimaatdoelstellingen en energiezekerheid voor Europa te bereiken. Dit wordt weerspiegeld in de onderstaande linker figuur, waar we een toename zien in de productiecapaciteit voor elektrolysers in Europa, en een scherpe stijging in geplande capaciteitsuitbreidingen voor elektrolyseprojecten tot 2026 (rechter figuur).
Europa zou een belangrijke rol kunnen spelen in de productie van elektrolysers met een verwachte cumulatieve gemiddelde groei van 34% voor de geïnstalleerde capaciteit in de komende zeven jaar, als alle aangekondigde projecten zouden worden gerealiseerd, volgens een recent rapport van IEA. Deze voorspelde capaciteit overtreft de aangekondigde Europese doelstellingen voor 2030 en als deze trends zich voortzetten, zou de binnenlandse vraag kunnen worden gedekt en zou Europa een netto-exporteur voor deze technologie kunnen worden.
Groene waterstofuitdaging
Hoewel groene waterstof een belangrijke rol speelt in de overgang naar Europa, zijn er uitdagingen die het potentieel ervan beperken. Deze kunnen betrekking hebben op logistieke en operationele uitdagingen, zoals de benodigde infrastructuur, transport over lange afstanden en de verliezen die bij elke conversie optreden. Andere, meer fundamentele uitdagingen worden in de volgende paragrafen belicht.
Beperkte Europese hernieuwbare capaciteit
De potentiële hernieuwbare capaciteit voor Europese landen is niet voldoende om al zijn behoeften aan groene waterstof in eigen land te produceren. Dit betekent dat Europa afhankelijk zal zijn van invoer om zijn doelstellingen te halen. Op basis van een analyse van IRENA (2022) voor een aantal strategische waterstofdocumenten van de EU, is het EU-doel voor 2030 om 10 Mt groene waterstof toe te schrijven aan binnenlandse productie, en 6 Mt te importeren. Hierbij zal Noord-Afrika naar verwachting de belangrijkste handelspartner zal zijn. Binnen het RepowerEU-pakket zijn deze doelstellingen nog ambitieuzer met 10 Mt invoer uit buurlanden. Dit probleem is bijvoorbeeld al gesignaleerd in Duitsland, omdat de hernieuwbare bronnen in het land schaars zijn. Het land zal op middellange tot lange termijn groene waterstofproducten moeten invoeren.
Toewijzing binnen en tussen sectoren
Naarmate het overgangsproces vordert, wordt geleidelijk capaciteit opgebouwd en de toewijzing van deze tijdelijke schaarse capaciteit moet zorgvuldig gebeuren om knelpunten te vermijden die de sectorale transitie vertragen. Vragen als: ‘welke industrieën moeten het eerst overschakelen op waterstof en op welke schaal’ worden erg relevant. Met andere woorden, waar moet hernieuwbare of waterstofcapaciteit het eerst worden toegewezen, zodat de overgang in de ene sector die van andere niet beïnvloedt? Als bijvoorbeeld alle capaciteit van groene waterstof wordt toegewezen aan zware industrieën, zal de opname in de transportsector worden afgezwakt, wat leidt tot een langzamere overgang voor die sector. Dat wil zeggen, ook al zullen meer emissies eerder worden gereduceerd, de sectorale overgang op lange termijn zal in gevaar komen. Een dergelijk probleem wordt door de Franse waterstofindustrie gesignaleerd in reactie op de verwachte update voor de Franse nationale strategie.
Internationale samenwerking en certificeringen
De internationale potentiële rol van groene waterstof hangt grotendeels af van internationale samenwerking. Om bijvoorbeeld het volledige potentieel ervan te ontsluiten, moet de toegang tot de technologie voor ontwikkelingslanden worden vergemakkelijkt. Bovendien heeft het creëren van een wereldwijde waterstofmarkt ondersteunende instrumenten nodig om greenwashing te voorkomen. Een goede certificering is bijvoorbeeld essentieel voor de internationale handel. Er zijn echter nog steeds enkele inconsistenties die grensoverschrijdende certificering in de weg staan.
Financiering van groene waterstof
Financiering speelt een essentiële rol bij het bereiken van de bovengenoemde ambitieuze Europese doelstellingen voor groene waterstof. Tot nu toe is de invoering van groene waterstof voornamelijk afhankelijk geweest van steunregelingen van de overheid, waarbij particuliere financiering achterbleef. De beperkte toegang tot financiering door institutionele investeerders en het gebrek aan alternatieve investeerders kunnen een knelpunt vormen bij de opschaling van groene waterstof. Het gebrek aan particuliere financiering kan onder meer verband houden met: (i) de gepercipieerde onzekerheid met betrekking tot de regelgeving rond deze technologie, (ii) de langetermijnaard van groene waterstofprojecten, en/of (iii) aan de waterstoftechnologie gerelateerde beperkingen, zoals beperkte hernieuwbare capaciteit. Bijgevolg kunnen investeerders goedkopere financiering verstrekken naarmate de elektrolysetechnologie rijper wordt en de capaciteit van hernieuwbare bronnen mettertijd toeneemt. Bovendien zou het diversifiëren van de beschikbare financieringsbronnen voor waterstofprojecten essentieel kunnen zijn voor de grootschalige invoering van waterstofprojecten, samen met het reguleren van de binnenlandse en internationale markten voor groene waterstof.
