September 2023
‘Waterstof is niet de heilige graal in de energietransitie’
interview met VN-klimaatadviseur Roland Kupers
Volgens VN-klimaatadviseur dr. Roland Kupers zou het in de warmtetransitie maar om één W moeten draaien; die van de warmtepomp. Warmtenetten? Daar hebben we in een grotendeels geëlektrificeerd land te weinig restwarmte voor, voorspelt hij. Waterstof moeten we al helemaal niet overwegen. ‘Nederland slaat volledig door in het prediken van waterstof als ‘dé verlosser’. We doen alsof het de oplossing van al onze problemen is, de heilige graal. Maar dat is waterstof niet. Vooral voor de gebouwde omgeving moeten we waterstof echt vergeten.’
Nederland zet stevig in op waterstof in de energietransitie. De overheid beschouwt het als een veelbelovende energiedrager die kan bijdragen aan het verminderen van de CO2-uitstoot en het bereiken van de klimaatdoelstellingen. Vooral voor sectoren die moeilijk te elektrificeren zijn, zoals de zware industrie, het vrachtvervoer, de luchtvaart en de scheepvaart. Maar het krijgt ook een rol toegedicht in de warmtetransitie, die op drie w’s is gestoeld: warmtepompen, warmtenetten en waterstof. Er zijn al volop experimenten gaande met waterstofketels en -netten.
‘Niet verstandig’, vindt dr. Roland Kupers. En wanneer iemand als Kupers zoiets roept, geeft dat op zijn minst stof tot nadenken. De gerenommeerde wetenschapper adviseert internationale organisaties op het gebied van complexe systeemverandering in relatie tot de energietransitie. Momenteel zet Kupers zich vooral in voor het terugdringen van methaanemissies. Dat doet hij voor de VN, maar eerder werkte hij ook voor de Rockefeller Foundation en het World Resources Institute. Waterstof is niet zo onschuldig als het lijkt, weet Kupers. Zeker in combinatie met methaan. ‘Waterstof is een indirect broeikasgas, omdat het de afbraak van methaan in de atmosfeer vertraagt.’
Lekkage-probleem
Als waterstof ontsnapt en in de atmosfeer terecht komt, kan het de opwarming dus juist verergeren. Dan blijft methaan als broeikasgas namelijk langer actief. En ontsnappen, kan waterstof goed. De moleculen zijn zo minuscuul, dat ze zelfs door stalen buizen dringen. Bij productie, opslag en transport van waterstof, lekt altijd een deel weg. In een rapport van de Europese Commissie schatten experts dat er misschien wel 15 procent weglekt, vooral bij transport over lange afstand, maar ook door leidingen en bij opslag. ‘Dat is echter speculatie, want tot voor kort was er geen apparatuur op de markt dat waterstoflekkage kon meten. Sinds begin dit jaar is dat er wel’, vertelt Kupers. ‘We kunnen nu eindelijk gaan meten en harde data verzamelen. Pas dan hebben we recht van spreken. We kwamen veel te laat achter het probleem van methaanemissies en wat die teweegbrengen. Laten we bij waterstof niet dezelfde fout maken, maar het probleem van emissies vroegtijdig onderzoeken en mee laten wegen in de discussie.’
Inefficiënt
De bijdrage aan het opwarmen van de aarde bij lekkage is niet het enige probleem van waterstof, benadrukt de wetenschapper. Hij beschrijft er nog twee. ‘De conversie naar waterstof is ontzettend inefficiënt. Je verliest bijna de helft van de energie bij het maken van moleculen. Dat betekent dat je het alleen moet gebruiken voor toepassingen waar die gigantische inefficiëntie de moeite waard is. Voor de chemische industrie bijvoorbeeld, waar gewoon geen alternatieven zijn. Huizen verwarmen en rijden op waterstof vind ik vrij onzinnig. Want het is zo veel efficiënter om elektrisch te rijden of een huis te verwarmen met een warmtepomp.’
‘Het derde probleem is dat waterstof netto niets toevoegt aan het energiesysteem. Ja, je kunt windenergie gebruiken om er ‘groene’ waterstof mee te maken. Maar je kunt die elektronen beter gebruiken om een kolencentrale in Polen overbodig te maken. Daarmee lever je een efficiëntere bijdrage aan de oplossing van het klimaatprobleem. Door er waterstof van te maken, onthoud je groene stroom van belangrijkere toepassingen en gooi je ook nog eens een deel weg.’
‘Huizen verwarmen en rijden op -waterstof vind ik vrij -onzinnig’
Witte waterstof: gamechanger?
Een deel van de bezwaren die Kupers opnoemt tegen een brede uitrol van waterstof, vervalt als we het hebben over witte waterstof. Vrijwel alle waterstof die we op dit moment wereldwijd produceren is ‘grijs’. Het wordt verkregen uit aardgas of olie, bij het proces komt CO2 vrij. Groene waterstof wordt geproduceerd met elektriciteit uit zon of wind. Witte waterstof is natuurlijke waterstof dat zich bevindt in reservoirs in de bodem. Onlangs is in Spanje het eerste Europese waterstofreservoir ontdekt. In een dorp in Mali gebruiken de bewoners al ruim tien jaar elektriciteit uit een eigen waterstofbron.
Kupers: ‘Natuurlijke waterstof hoef je niet te maken van iets anders; de bezwaren van inefficiënte conversie en het ‘misbruik’ van groene stroom vervallen in dat geval. Natuurlijke, goedkope waterstof zou dus best eens een gamechanger kunnen zijn. Maar het valt niet mee om bronnen te vinden en die in productie te brengen. Of het een substantiële bijdrage aan onze energievoorziening in 2050 zal leveren, valt te betwijfelen. Maar opwindend is deze nieuwe ontwikkeling wel!’
Geen heilige graal
Ons land heeft internationaal gezien een nogal extreme fixatie op waterstof, merkt Kupers. ‘Nederland slaat volledig door in het prediken van waterstof als ‘dé verlosser’. We doen alsof het de oplossing van al onze problemen is, de heilige graal. Dat komt deels omdat we graag vasthouden aan wat we hebben. Waterstof is een manier om de status quo te bewaren. Er ligt een aardgasnet, dus het klinkt fantastisch dat we dat kunnen blijven gebruiken om waterstof te transporteren. Maar, zoals de Amerikanen zeggen: ‘If it sounds too good to be true, it probably is.’ Waterstof gaat niet alles oplossen. Vooral voor de gebouwde omgeving moeten we waterstof echt vergeten. We moeten de discussie echt veel genuanceerder gaan voeren. In de energietransitie speelt waterstof een niche-rol.’
Complexe systeemverandering
De energietransitie vereist meer dan het vervangen van de ene brandstof door de andere, meent Kupers. Er is een complexe systeemverandering nodig. Energie is immers verweven met alles waaruit de samenleving is opgebouwd. In zijn boek ‘A Climate Policy Revolution: What the Science of Complexity Reveals about Saving the Planet’ (Harvard University Press 2020) beschrijft Kupers dat een complexe systeemvisie cruciaal is om een klimaatramp te voorkomen.
‘Alles hangt aan elkaar. Je kunt niet alleen het energiesysteem vergroenen en al het andere willen behouden. We moeten de ‘ASML’s’ van het klimaatbeleid opzoeken en niet de Gasunies en Shells van deze wereld willen redden. Dat zijn de bedrijven van het verleden. Er zullen industrieën verdwijnen om plaats te maken voor nieuwe. Dat hoef je niet centraal op te leggen, dat gebeurt gewoon. En dat is niet erg, want verandering is een kans voor verbetering. Als toch alles op de schop gaat, maak de wereld dan mooier dan die nu is.’
En daar kunnen we allemaal een bijdrage aan leveren. ‘Door minder rood vlees te eten kan de veeteelt krimpen en doen we wezenlijk iets aan het klimaat. De bouw zal andere materialen en werkwijzen gaan hanteren om de uitstoot te verminderen, alleen al omdat de markt daarom vraagt. We laten ons straks rondrijden in autonome robot-taxi’s, we hebben dan niet allemaal meer een eigen auto. Daardoor komt de parkeerruimte in steden vrij die op een ecologische manier kan worden doorontwikkeld. Dat bedoel ik met een systeemverandering.’
‘Daar is een innovatieve instelling voor nodig, en lef. In Nederland lijkt er een reflex te zijn van hakken in het zand en behouden wat we hebben. Als je alleen de ene brandstof door de andere wilt vervangen en verder niets wilt veranderen, ja, dan lijkt waterstof ideaal. Maar dat getuigt van een gebrek aan ambitie. Terwijl Nederland juist ongelofelijk goed in staat is om grote veranderingen door te voeren, omdat we welvarend, hoogopgeleid en innovatief zijn, een effectieve staat hebben en ons land compact is.’
‘De warmtepomp is een super-oplossing. Waarom dan verder zoeken?
Allemaal aan de warmtepomp
Als we waterstof wegstrepen als oplossing voor de gebouwde omgeving, hoe komt onze warmtevoorziening er dan uit te zien in 2050? Van warmtenetten heeft hij geen hoge pet op, want ongeveer de helft van alle warmte in die netten wordt nog opgewekt met behulp van aardgas. ‘Wat is daar zo duurzaam aan? En bovendien, als we straks geen thermische centrales meer hebben, waar halen we de warmte dan vandaan om die netten te blijven voeden? In een grotendeels geëlektrificeerd land, zal er te weinig restwarmte beschikbaar zijn.’
Als het aan Kupers ligt, gaan we allemaal aan de warmtepomp. Hij kan zich geen situatie voorstellen waar dat niet kan. ‘De warmtepomp is een super-oplossing. Waarom dan verder zoeken? Zelf woon ik in een monumentaal grachtenpand in Amsterdam. Ondanks isolatiemaatregelen is het zo lek als een mandje en toch neem ik nu ook een warmtepomp.’
‘Het idee dat je slecht geïsoleerde huizen niet met warmtepompen kunt verwarmen, komt voort uit puristisch redeneren. Ik had daar flinke discussies over met installateurs. Want zij vinden dat het op de koudste dag van het jaar nog 22 °C moet kunnen zijn in huis. Daar ontwerpen ze het systeem op. Maar voor mij hoeft dat helemaal niet. Waarom alles op piekbelasting ontwerpen als ik een paar dagen per jaar een dikke trui aan kan trekken of er een straalkacheltje bij kan zetten als het binnen niet warmer dan 16 °C wordt?’
‘Duurzame installaties vragen ook om duurzaam gedrag. Daarbij hoort ook aandacht voor het gwp van de koelvloeistof van warmtepompen. Neem alleen een pomp die met propaan gekoeld wordt, met een gwp van 3. En denk naast de W van warmtepomp, ook aan de I van isolatie.’
100 procent zon en wind kan
In 2050 halen we onze energie voor meer dan 90 procent uit wind en zon, denkt Kupers. ‘Dat zijn nu eenmaal de enige groene technologieën die we nu hebben. Er zal zeker een rol voor fossiele brandstoffen blijven, maar die zal oneindig veel kleiner zijn dan nu. Er zullen ongetwijfeld nieuwe energiebronnen bij komen, maar die komen pas na 2050 in beeld. Een tweede kerncentrale in Zeeland? Weggegooid belastinggeld, het duurt veel te lang, is overbodig en onverstandig in een wereld die permanent onstabiel is. Modulaire kerncentrales? Doe er vooral onderzoek naar, maar voor 2050 is dat irrelevant.’
Volgens de wetenschapper staat niets ons in de weg om een hoofdzakelijk ‘elektrische maatschappij’ te worden. ‘Tesla publiceerde onlangs ‘Masterplan 3’, een studie naar de dominantie van zonne- en windenergie op wereldschaal. Ze berekenen daarin onder meer hoeveel land, koper, nikkel en kobalt ervoor nodig is. En dan zie je dat het best kan.’
Crisis biedt kansen
Maar kan ons elektriciteitsnet die vergaande elektrificering wel aan? En hoe gaan we heel Nederland van een warmtepomp voorzien als de vraag nu al vastloopt op een tekort aan technisch personeel en toestellen? Kupers veegt die argumenten van tafel. ‘We moeten af van het denken in onmogelijkheden. Bedrijven leggen in een jaar tijd een miljoen glasvezelaansluitingen aan, maar het elektriciteitsnet verzwaren en stabiel houden, dat vinden we te moeilijk? Natuurlijk hebben we daar het geld, de knowhow en de capaciteit voor. Het lijkt meer een excuus om niet te hoeven veranderen.’
De tijd is voorbij dat we onze energievoorziening geleidelijk kunnen veranderen, concludeert Kupers. Er is een snelle overgang nodig naar een andere orde. Juist in een crisis liggen daarvoor nieuwe -kansen, vindt hij. ‘De energiecrisis die ontstond door de oorlog in Oekraïne liet zien dat we sneller kunnen veranderen dan we denken als de nood aan de man is. Binnen een jaar tijd is de energietransitie met tien jaar versneld, zo schreef The Economist laatst. Het kan dus. Laten we er dus gewoon nog eens tien jaar aan toevoegen in het komende jaar.’
Kupers noemt meer voorbeelden van veranderingen die gemakkelijker verliepen dan menigeen had gedacht. Zoals de ‘Atomausstieg’ in Duitsland. Met het sluiten van ruim 30 kerncentrales, kwam een kwart van de Duitse energievoorziening te vervallen. Zelfs tijdens de recente energiecrisis wisten ze zich te redden. Of de Verenigde Staten die na 2000 relatief snel overstapten van steenkool op schaliegas. ‘Al die abrupte veranderingen hadden een grote impact op andere sectoren en de manier van leven. De maatschappij veranderde relatief pijnloos mee. Sneller is vaak beter.’
GWP groter dan verondersteld
Nieuwe onderzoeksgegevens laten zien dat over 20 jaar het gwp (aardopwarmingsvermogen) van waterstof 33 bedraagt. Ter vergelijking: het gwp van CO2 is 1 en van methaan 84. Met deze nieuwe vaststelling is het effect van waterstof zes keer zo groot als eerder werd aangenomen. Het is vele malen schadelijker dan CO2 en het ontsnapt razendsnel.
Het vergeten onderdeel van de energietransitie
Een vergeten onderdeel van de energietransitie is wat Kupers betreft de aanleg van een hoog voltage gelijkstroomnetwerk (HVDC) over het Europese continent. Zoals in China, waar al een gelijkstroom-backbone van 40.000 km ligt.
‘Europa heeft wat losse DC-verbindingen, maar dat moeten we echt grootser gaan aanpakken. Het voordeel van DC is dat je op grote afstanden veel geringere verliezen hebt dan bij AC. Dat biedt de nodige flexibiliteit in het energienetwerk van wind, zon en opslag in bijvoorbeeld stuwmeren. Maar helaas staat een HVDC-netwerk nog altijd niet op het lijstje van noodzakelijke voorzieningen in de transitie,’ aldus Kupers.
Tekst: Astrid Zoumpoulis - Verbraeken
Fotografie: Jan Reinier