Waterstofgas voor ruimteverwarming
Waterstof versus warmtepomp
Soms wordt waterstofgas (H2) genoemd als verwarmingsbron. Dit gas kan op duurzame wijze door windmolens of zonneparken worden geproduceerd via elektrolyse, met een redelijk rendement. Dit wordt wel een bijzonder aantrekkelljke optie wanneer door veel wind of zon het aanbod van elektriciteit de vraag overtreft. En het gas heeft als voordeel dat het in een buffer kan worden opgeslagen voor wind- en/of zon-arme periodes. Daarom is het goed om de ‘all electric’ oplossing met behulp van een warmtepomp eens precies in een energiebalans te vergelijken met een CV-ketel op waterstofgas.
In het meest voorkomende scenario is er voldoende elektriciteit en kijken we hoe 100 kWh aan opgewekte elektrische energie bij een woning terecht kan komen.
(1) Allereerst via de waterstofroute. Het elektrolyse proces kan misschien - na verder onderzoek en opschaling - een rendement van 75% halen. Van de 100 kWh is er dus nog 75 kWh aan waterstofenergie beschikbaar. Een HR-CV-ketel met een rendement van 95% zet dit om in 71 kWh warmte voor de woning.
(2) Dan via de ‘all electric‘ route met een warmtepomp. Het bijzondere van een warmtepomp is dat die meer warmte kan verpompen dan hij aan elektrisch vermogen opneemt. Een warmtepomp op bodemwarmte heeft een COP van 6, ofwel een rendement van 600%. De warmte die voor de woning beschikbaar is, bedraagt dus 6x100 = 600 kWh.
Het zal duidelijk zijn: de warmtepomp levert dik 8 maal (600/71) meer warmte aan een huis dan waterstofgas, voor elke 100 kWh geproduceerde elektra. Qua verbruik per maand is men dus veel goedkoper uit! We hebben de kosten van de elektrolyse nog niet in rekening gebracht, maar moeten dit natuurlijk ook afzetten tegen de investeringskosten van een warmtepomp. De terugverdientijd zal, gezien die factor 8, altijd meevallen.
Er is ook een scenario mogelijk dat er alleen gebufferd waterstofgas beschikbaar is.
(3) Dan zal 100 kWh aan waterstofenergie bij verwarming door een CV-ketel 95 kWh warmte opleveren.
(4) De waterstof wordt met een brandstofcel omgezet in elektrische energie met een rendement van 75%. Deze 75kWh wordt door een warmtepomp omgezet in 6x75 = 450 kWh warmte.
(5) Of de waterstof wordt met een STEG-centrale omgezet in elektrische energie met een rendement van 55%. Deze 55 kWh wordt door een warmtepomp omgezet in 6x55 = 330 kWh warmte.
We zien zelfs in het meest ongunstige scenario nog steeds een factor 330/95 = 3,5 winst,
Waterstofgas biedt - net als biogas - wél de mogelijkheid van energiebuffering ter overbrugging van windstille en zonarme periodes. Het gas kan dan, bijvoorbeeld met een brandstofcel of gasturbine, weer in elektriciteit worden omgezet op het moment dat dat nodig is. Ook de toepassing in de mobiliteit - vooral vrachtwagens en schepen - wordt onderzocht. Maar dat zijn andere verhalen.