Waterstof uit hernieuwbare energie zoals zonne-energie kan zonder uitstoot worden geproduceerd. Lucas Coch / AAP

Het gebruik van waterstof als schone brandstof is een idee waarvan de tijd kan komen. Voor Australië is de productie van waterstof verleidelijk: het kan een lucratieve nieuwe binnenlandse industrie creëren en de wereld helpen een koolstofvrije toekomst te bereiken.

De nationale waterstofstrategie vorige maand uitgebracht betoogt dat Australië voorop moet lopen in de wereldwijde waterstofrace. Onder leiding van Chief Scientist Alan Finkel, volgt de strategie een technologieneutrale benadering, door geen enkele manier te prefereren om 'schone' waterstof te maken.

Maar het is van belang of waterstof wordt geproduceerd uit hernieuwbare elektriciteit of fossiele brandstoffen. Hoewel de route met fossiele brandstoffen momenteel goedkoper is, kan deze aanzienlijke hoeveelheden koolstofdioxide uitstoten.

Dr. Finkel en minister van Energie Angus Taylor voorafgaand aan een vergadering over de waterstofstrategie. RICHARD WAINWRIGHT / AAP

Niet alle 'schone' waterstof is hetzelfde

Waterstof kan worden geproduceerd met behulp van elektriciteit via elektrolyse, die water splitst in waterstof en zuurstof. Wanneer hernieuwbare elektriciteit wordt gebruikt, produceert dit geen koolstofdioxide en staat het bekend als groene waterstof.

Waterstof kan ook worden geproduceerd uit steenkool of gas. Bij dit proces komt koolstofdioxide vrij. De meeste waterstof die vandaag wordt geproduceerd, wordt op deze manier gemaakt.

Sommige - maar kritisch, niet alle - koolstofdioxide van dit proces kan worden gevangen en opgeslagen in ondergrondse reservoirs - een proces dat bekend staat als koolstofafvang en -opslag (CCS).

Maar CCS is technisch complex en duur. Slechts twee fabrieken die waterstof uit fossiele brandstoffen produceren, gebruiken het momenteel: één in Canada, met een kooldioxide opnamesnelheid van 80% en een in de VS. met een lager retentiepercentage.

In Australië is het enige grootschalige CCS-project dat van Chevron Gorgon-gasproject (geen waterstof) in West-Australië. Na een aanzienlijke vertraging en drie jaar sinds het project gas begon te leveren, koolstofafvang en -opslag begon dit jaar.

Hoge koolstofafvangpercentages zijn niet gegarandeerd

De waterstofstrategie gebruikt de term 'schone waterstof' voor waterstof geproduceerd uit hernieuwbare elektriciteit en uit kolen of gas met koolstofafvang. En het gaat uit van een "best-case" scenario waarin 90-95% koolstofdioxide wordt opgevangen uit fossiele brandstoffen.

Dergelijke tarieven zijn technisch mogelijk, maar zijn tot nu toe niet bereikt. Lagere opnamesnelheden worden niet onderzocht in de strategie.

Bij 90-95% afvangpercentages is waterstof op basis van kolen en gas veel minder koolstofintensief dan traditioneel gebruik van fossiele brandstoffen. Maar een afvangpercentage van 60% betekent dat waterstof uit steenkool een emissie-intensiteit heeft als het direct verbranden van aardgas.

Emissie-intensiteit van brandstoffen met en zonder CCS. Waterstofgetallen zijn alleen voor productie; emissie-intensiteit is hoger voor geëxporteerde waterstof. Bron: berekeningen van auteurs, met behulp van gegevens van het International Energy Agency en US Energy Information Administration

De nationale strategie beschrijft geen mechanisme om ervoor te zorgen dat de beste vangstpercentages worden gehaald. De productie van waterstof kan veel sneller oplopen dan de faciliteiten die nodig zijn om emissies op te vangen, waardoor grote hoeveelheden broeikasgassen in de atmosfeer kunnen komen - vergelijkbaar met de Gorgon-case.

Een ander risico is dat koolstofafvang om technische of kostenredenen niet in staat zal zijn om de best-case-tarieven te behalen.

Op weg naar nulemissie-export

Landen zoals Japan, Zuid-Korea en Duitsland onderzoeken de mogelijkheid om waterstof op verschillende manieren te gebruiken, waaronder in stroomopwekking, transport, verwarming en industriële processen.

Sommige toekomstige importeurs geven er misschien niet om hoe schoon onze waterstof wordt geproduceerd, maar anderen misschien wel.

Om te illustreren waarom koolstofvrije export belangrijk is, hebben we de uitstoot berekend als Australië 12 miljoen ton waterstof per jaar voor export produceerde - gelijk aan ongeveer 30% van onze huidige export van vloeibaar aardgas en in lijn met de productieschattingen in de nationale strategie.

Het zou ongeveer 37 miljoen ton aardgas of 88 miljoen ton steenkool vereisen. Als 90% van koolstofdioxide wordt afgevangen, zou de uitstoot van gas 1.9% van de huidige (2018) jaarlijkse broeikasgasemissies van Australië bedragen, of 4.4% met steenkool.

Als slechts 60% van de koolstofdioxide werd afgevangen, zou waterstof uit gas en kolen respectievelijk een extra 7.8% en 17.9% van de huidige nationale emissies vertegenwoordigen - waardoor het voor Australië veel moeilijker wordt om bestaande en toekomstige emissiedoelstellingen te bereiken.

Waar te beleggen

Op dit moment is het produceren van waterstof uit fossiele brandstoffen goedkoper dan uit hernieuwbare bronnen, zelfs met koolstofafvang en -opslag.

Australië heeft ook grote en gemakkelijke reserves aan bruinkool in Latrobe Valley in Victoria die niet zullen worden gebruikt door de dalende kolengestookte energie-industrie. Opgevangen koolstof kan worden opgeslagen onder Bass Strait. En de overvloedige gasreserves van het land kunnen worden omgezet in waterstof, als aanvulling op of gedeeltelijk ter vervanging van de export van vloeibaar aardgas. Het is dus niet verwonderlijk dat de nationale strategie alle opties op tafel heeft gelaten.

Een diagram dat de talloze mogelijke toepassingen voor waterstof toont. Nationale waterstofstrategie

Het opzetten van waterstofproductiefaciliteiten met koolstofafvang zou echter enorme uitgaven voor apparatuur met een zeer lange levensduur betekenen. Dit is riskant, omdat het kapitaal zou worden verspild als de markt voor emissie-intensieve waterstof inzakt, hetzij door de houding van het publiek, hetzij door een wereldwijde noodzaak om over te schakelen naar energiesystemen met nulemissies.

De wereld is er al ver van het tempo nodig om te voldoen aan de emissiereductiedoelstellingen, en moet uiteindelijk op nul komen om de ergste gevolgen van klimaatverandering te voorkomen.

Australië moet investeren in onderzoek en ontwikkeling om groene waterstof goedkoper te maken. Dit vereist lagere reducties in de kosten van elektrolyse en verdere reducties in grootschalige productie van duurzame energie. Het zou kunnen leiden tot grote voordelen voor het klimaat en de toekomstige exporteconomie van Australië.

Over de Auteurs

Frank Jotzo, directeur, Centrum voor klimaat- en energiebeleid, Australian National University; Fiona J Beck, senior onderzoeker, Australian National Universityen Thomas Longden, Research Fellow, Australian National University

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.