Zonnewarmte is de partner van waterstof om warmte koolstofvrij te maken

De wereld heeft het punt bereikt waarop het benutten van alle mogelijkheden om klimaatverandering tegen te gaan de enige optie is: er is een combinatie van verschillende technologieën voor hernieuwbare energie nodig om de wereldwijde energiesystemen koolstofarm te maken.  

In dit artikel bespreken we de rol van thermische zonne-energietechnologieën en waterstof in ons streven naar een wereldwijde netto-nuluitstoot van koolstof.  

Wij stellen dat waterstof in de toekomst weliswaar een rol zal spelen bij het koolstofarm maken van ons energiesysteem, met name voor de zogenaamde "moeilijk te verminderen" sectoren, maar dat thermische zonne-energie een grotere koolstofreductie oplevert in vergelijking met waterstofboilers voor de opwekking van thermische energie. Daarom moet thermische zonne-energie een prominente plaats innemen in het debat over het koolstofarm maken van warmte.

Aangezien meer dan de helft van de wereldwijde energievraag in de vorm van warmte is, wordt het van cruciaal belang om deze kwestie systematisch aan te pakken.

In veel gebouwen worden gasboilers gebruikt voor het verwarmen van ruimtes en het produceren van warm water. De meeste huidige gasboilers kunnen met een kleine technische aanpassing een klein deel waterstof in het gasmengsel verwerken, en veel grote fabrikanten hebben nu gasboilers die 20% waterstof kunnen verwerken. Oudere gasboilers moeten echter mogelijk worden afgedankt en vervangen door nieuwere modellen. Aangezien de Britse regering gasboilers voor nieuwbouw tegen 2025 verbiedt, moeten er alternatieven worden gevonden.

Op weg naar het koolstofvrij maken van warmte overwegen veel regeringen, waaronder die van het Verenigd Koninkrijk, de mogelijkheid om waterstofgas te mengen met hun aardgasvoorraad. Met een mengsel van 20% in de samenstelling van aardgas kan waterstof volgens verschillende rapporten [S1, S2, S3] de uitstoot van kooldioxide met 6% verminderen. Het verschil is echter niet evenredig, aangezien waterstof op volumebasis een derde van de calorische waarde van aardgas heeft. Het reductiepercentage is klein en contra-intuïtief op macroschaal, aangezien we streven naar maximale koolstofreductie en vermindering van de CO2-uitstoot.  

Afhankelijk van de bron kan de emissiereductie van 6% zelfs nog lager uitvallen. Zo leidt het gebruik van bruine waterstof, geproduceerd door stoomreforming van aardgas, of grijze waterstof, geproduceerd door vergassing van steenkool of lignine, tot waterstofgas met een hogere koolstofvoetafdruk in vergelijking met groene waterstof geproduceerd uit hernieuwbare elektriciteit, zoals windparken [S4].  

De productie van groene waterstof heeft ook te lijden onder inefficiënties bij de energieomzetting. Groene waterstof houdt in dat hernieuwbare elektriciteit wordt opgewekt om door middel van elektrolyse waterstof te produceren, die wordt gebruikt voor verwarming of energieopwekking [S5]. Aangezien de emissiefactor van het elektriciteitsnet hoger is dan die van aardgas, is het moeilijk te rechtvaardigen dat groene elektriciteit wordt gebruikt voor elektrolyse in plaats van voor direct verbruik, om zo de CO2-uitstoot te verminderen.  

Aan de andere kant kan een typisch thermisch zonne-energiesysteem of een hybride fotovoltaïsch-thermische (PVT) collector meer dan 50% van de thermische vraag van een gebouw dekken. Door een zonne-energiesysteem te integreren, kan het gasverbruik met 50% worden verminderd, wat leidt tot een vermindering van de CO2-uitstoot met 50%; dat is 8 keer meer dan de vermindering van 6% die wordt bereikt met waterstofgemengd gas.  

Gezien de huidige staat van de infrastructuur en de kosten is het moeilijk om waterstof in dit stadium als een noodzaak te zien voor thermische energieopwekking in vergelijking met thermische zonne-energietechnologie.  

Waterstof zal echter zeker een essentiële technologie zijn op weg naar netto nul koolstof en bij het tegengaan van de opwarming van de aarde. Dit geldt met name voor de 'moeilijk te verminderen' sectoren, zoals het zware transport of de staalindustrie, waar het ongetwijfeld zal schitteren.  

VirtuPVT van Naked Energy is een innovatief ontwerp met transformerende zonnetechnologie dat decarbonisatie mogelijk maakt in zowel de commerciële als de residentiële sector. VirtuPVT is 's werelds eerste vacuümoplossing voor warmtekrachtkoppeling met de hoogste energiedichtheid en efficiëntie in een modulair ontwerp. Virtu is ook geschikt voor industriële toepassingen die vaak een hogere temperatuur vereisen dan huishoudelijke projecten. De Virtu-technologie van Naked Energy levert een hoge warmtegraad tot 120 °C en een hoog energierendement uit relatief kleine oppervlakken, waardoor deze geschikt is voor tal van industriële processen.  

Naked Energy is een Brits ontwerp- en ingenieursbureau dat wereldwijd toonaangevend is op het gebied van innovatie in thermische zonne-energie en PVT-zonne-energie, met als missie om energie voorgoed te veranderen.Het bedrijf heeft zich ten doel gesteld om verwarming en koeling wereldwijd koolstofvrij te maken en zo de overgang naar netto nul koolstof te ondersteunen. De oplossingen met hoge energiedichtheid van Naked Energy zijn in staat om verwarming op een betaalbare manier koolstofvrij te maken, gezien het gedistribueerde karakter ervan, en de PVT-technologie levert tot 3,5 keer meer energie per m2 in vergelijking met conventionele zonne-energie of PV-technologie.

Referenties:  

S1: IEA-GHGR&D, "Reductie van CO2-emissies door toevoeging van waterstof aan aardgas", IEA Greenhouse Gas R&D Programme, 2003.

S2: Z. McDonald, "Het injecteren van waterstof in aardgasnetwerken zou kunnen zorgen voor een stabiele vraag die de sector nodig heeft om zich te ontwikkelen", S&P Global, 2020.

S3: J. Lalach; A. Bellini, "Wat dacht je van schone, groene waterstof bij dat aardgas?", Gowling WLG, 2021.

S4: "Groene waterstofproductie: overzicht, projecten en kosten", Wood Mackenzie, 2019.

S5: T. DiChristopher, "Waterstoftechnologie kampt met efficiëntienadeel in race om energieopslag", S&P Global, 2021

‍