Waterstof: duurzame energieopslag en brandstof voor boeren

Veel boeren wekken energie op met zonnepanelen of windmolens, maar soms kan het lokale elektriciteitsnetwerk dat niet aan. Ook wordt ’s zomers meer energie opgewekt terwijl die vooral ‘s winters nodig is. Wageningse onderzoekers kijken daarom hoe agrariërs duurzame energie kunnen opslaan in de vorm van waterstof. Dit gas kunnen boeren inzetten voor de energievoorziening op hun bedrijf én als schone brandstof voor tractoren en vrachtwagens. Zie jij waterstof als toekomstige energieoplossing?

“Veel mensen, ik ook, denken dat waterstof een belangrijke brandstof wordt en dat er in de toekomst steeds meer auto’s op waterstof zullen rijden. Wereldwijd groeit de belangstelling van bedrijven voor waterstof”, zegt Chris de Visser, business unit manager Open teelten bij Wageningen University & Research. “We kunnen niet doorgaan met het verbranden van benzine en diesel. De bronnen raken op en bij het verbrandingsproces komt veel CO₂ vrij, wat bijdraagt aan de opwarming van de aarde. Voertuigen die op waterstof lopen, stoten alleen water uit.” Water bestaat uit waterstof en zuurstof.

Energiedrager

De Visser en zijn collega’s onderzoeken de mogelijkheden om waterstof te gebruiken in de landbouw. Dit vluchtige gas kan namelijk niet alleen dienen als brandstof maar ook als energiedrager. Voor boeren kan dit een uitkomst zijn. Veel akkerbouwers en melkveehouders wekken energie op met zonnepanelen of windmolens, maar het elektriciteitsnetwerk is daar niet op ingericht. “De boeren op het platteland zitten aan het eind van het netwerk. Dat betekent dat de kabels te dun zijn om de grote hoeveelheden stroom die op sommige momenten worden opgewekt, aan het netwerk te kunnen leveren”, legt De Visser uit.

“Waterstof is echt een duurzame oplossing. Dat wordt al lang gezegd, maar in onderzoek is er nog onvoldoende geïnvesteerd. Wij gaan onderzoeken hoeveel waterstof we kunnen produceren met hernieuwbare energie en wat we ermee kunnen doen.”

Chris de Visser, Business unit manager Open teelten

Deel deze quote:

Seizoenen

Daarnaast zijn vraag en aanbod niet goed op elkaar afgestemd. Op heldere dagen wordt overdag bijvoorbeeld veel zonne-energie opgewekt, maar mensen hebben ’s avonds thuis licht nodig en gebruiken dan hun apparaten. Ook is er een onbalans tussen de seizoenen. “In de zomer hebben we veel zonne-energie, maar we hebben vooral in de winter veel energie nodig. Wel leveren windmolens ’s winters iets meer energie omdat het dan vaker en harder waait. Maar we zetten niet meteen onze wasmachine aan als het waait”, schetst De Visser.

Door de onbalans en de beperkte capaciteit van het elektriciteitsnetwerk moeten boeren hun zonneparken of windmolens soms zelfs uitschakelen omdat het net de toelevering niet aankan. De energie kan dan niet voldoende worden opgeslagen in accu’s. De Visser: “Accu’s zijn hartstikke duur. Ze kunnen wel kleinere en tijdelijke schokken in het dagnacht-ritme in het net opvangen, maar ze zijn ongeschikt om de seizoens-onbalans te dichten.”

Trekkers

Zonne- en windenergie kunnen worden benut om waterstof mee te produceren, middels elektrolyse. Daarbij wordt de duurzame stroom met water in contact gebracht en splitsen de watermoleculen zich in waterstof en zuurstof. Dat proces kan ook weer worden omgekeerd, waarna er water, warmte  en stroom overblijven. “Die stroom kunnen boeren gebruiken voor hun eigen bedrijf in tijden van energietekorten zoals in de winter.”

Waterstof kan ook het propaangas vervangen waarmee akkerbouwers hun producten, zoals aardappelen, uien en wortels, drogen. En het kan worden gebruikt als schone brandstof voor trekkers, vorkheftrucks en transportvrachtwagens. De gangbare brandstof voor dit soort machines en voertuigen is diesel. “Waterstof is echt een duurzame oplossing. Zware werkzaamheden zoals ploegen of het uit de grond halen van aardappels en bieten, vereisen veel kracht en dus brandstof, zeker in kleigrond.” Er zijn al trekkers die op waterstof rijden, vervolgt De Visser. “De techniek is er al maar staat nog in het begin.” Elektrische landbouwvoertuigen zijn er ook, maar hebben een grote accucapaciteit nodig om te voorkomen dat ze telkens tussentijds moeten worden opgeladen. Volgens De Visser wordt het lastig om de hele maatschappij op elektriciteit te laten lopen. “Daar zou een forse uitbreiding van de netcapaciteit voor nodig zijn.”

Brandveiligheid en energieverlies

“Waterstof is een veelbelovend alternatief. Dat wordt al lang gezegd, maar in onderzoek is er nog te weinig geïnvesteerd.” En dat is wel nodig, want er leven nog enkele belangrijke vragen over de waterstofproductie en –opslag. Zo is er zorg over de hoge druk waaronder waterstof moet staan, en de brandbaarheid. De Visser: “We moeten goed kijken hoe dat brandveilig kan worden gedaan. Ik ben ervan overtuigd dat het mogelijk is, bij LPG kon het ook.”

Een ander punt is dat er sprake is van verlies van ongeveer 25 procent van de energie bij de omzetting van elektriciteit naar waterstof. “Maar het is wel duurzame energie en de bron daarvoor is in overvloed aanwezig. De zon geeft ons jaarlijks vele malen meer energie dan we wereldwijd kunnen opmaken. En zodra de maatschappij op waterstof inspringt, zal er snel technologie worden ontwikkeld om het energieverlies terug te dringen.”

Stimulans

“Zoals altijd met innovaties moeten bedrijven eerst zien dat er een markt voor is. Daarom is het goed als de overheid dat stimuleert en subsidieert. Dan gaat het veel sneller. Zo ging het bij de windmolens ook”, aldus De Visser. Het ministerie van Economische Zaken financiert het vijfjarige project dat zijn Business unit vanaf de zomer 2020 samen met TNO gaat beginnen. “Naar verwachting zal waterstof in grote mate op zee worden geproduceerd en we gaan in dit project kijken hoe we het proces het beste kunnen nabootsen op land, hoeveel waterstof we dan kunnen produceren en wat we ermee kunnen doen.”

Het onderzoek vindt plaats op het proefstation in Lelystad, dat met 800 hectare het grootst is van de zes proefbedrijven die de business unit Open teelten in beheer heeft. “In Lelystad hebben we windmolenparken en testmolens, zonnepanelen op de daken en er komen zonneparken op daken van gebouwen. We gaan heel veel duurzame energie produceren.”

Voorlopers

Er zijn boeren die al nadenken over de mogelijkheden voor waterstof op hun bedrijf, weet De Visser. “Je hebt voorlopers die interesse hebben in nieuwe technieken en innovaties.” Het is nu echter nog moeilijk voor boeren om ermee aan de slag te gaan, want de investeringen zijn nog hoog. Voor het project moet het proefbedrijf in Lelystad bijvoorbeeld trekkers op waterstof kopen. “Je kunt niet ineens het hele trekkerbestand vervangen. Dat zal langzaam gaan. Het is nu zaak dat er een markt komt, zodat mensen gaan investeren en erop kunnen vertrouwen dat de investeringen zichzelf gaan terugverdienen.”

Nationale Waterstofdag op 6 februari

Binnen vijf tot tien jaar kan waterstof essentieel blijken te zijn in de overgang naar duurzame energie. Het kan namelijk verschillende problemen oplossen. Hoe dat werkt? Dat hoort u op de eerste Nationale Waterstofdag op 6 februari 2020 in Lelystad.
Op deze dag kunt u kennismaken met praktijktoepassingen zoals een heftruck, auto en generator op waterstof en een waterstoftankstation. En experts van onder meer TU Delft, Alliander, TNO en WUR zullen hun ideeën delen over de kansen die waterstof biedt.
Acrres, landelijk praktijkcentrum voor duurzame energie en groene grondstoffen, en TNO organiseren de dag.
Ga naar de website voor meer informatie en aanmelden

Meer lezen:

• NRC-artikel ‘Vier vragen over waterstof als energiebron’
• De Nationale Waterstofdag op 6 februari
• Over groene waterstof
• Dossier Klimaat en energie
• Kringlooplandbouw op de Boerderij van de Toekomst
• Business unit Open Teelten
• Lees dit artikel in het Engels