Waterstof uit wind-op-zee biedt Nederland grote kansen in energietransitie

08 juli 2021 Consultancy.nl 6 min. leestijd

Wind-op-zee biedt Nederland en Europa enorme kansen voor de productie van groene waterstof. Om deze optimaal te benutten zullen de kosten wel verder omlaag moeten. Dat blijkt uit een nieuwe studie van Roland Berger.

In de almaar hoger oplaaiende strijd tegen de opwarming van de aarde moet worden ingezet op diverse vormen van duurzame energie. Naast bekende vormen als zonne- en windenergie krijgt ook waterstof de laatste jaren steeds meer aandacht. Maar wat is het precies?

Waterstof wordt verkregen middels een proces genaamd elektrolyse, waarmee water wordt opgesplitst in zijn basiselementen: zuurstof en waterstof, waarvan de laatste (onder meer) kan worden gebruikt als zeer krachtige én schone brandstof. De productie van waterstof vergt zelf echter ook de nodige energie. Wanneer voor dit elektrolyseproces hernieuwbare energie wordt ingezet, wordt gesproken van groene waterstof.

Volgens Vatche Kourkejian, een partner bij Roland Berger, heeft waterstof het in zich om ‘de nieuwe olie’ of ‘het nieuwe aardgas’ te worden: “Het is ontbrandbaar, hernieuwbaar en kent toepassingen van de industrie tot transport en brandstofcelontwikkeling.”

GCC current and future hydrogen demand by application

“Bovendien kan waterstof bijdragen om zeer energie-intensieve industrieën zoals de chemische industrie koolstofvrij te maken”, legt Kourkejian uit. “Als we de klimaatdoelstellingen willen halen hebben we groene waterstof in grote hoeveelheden nodig.”

De vraag naar waterstof loopt dan ook hard op. Volgens waterstofdenktank Hydrogen Council zal de vraag exploderen van grofweg 85 megaton in het afgelopen jaar naar zo’n 580 megaton tegen 2050. En in het licht van de toenemende focus op duurzaamheid zal het hierbij veelal gaan om groene waterstof.

Welke hernieuwbare energiebron?

Daarmee rijst vanzelf de vraag welke hernieuwbare energiebron moet worden gebruikt om al deze groene waterstof te produceren. In een nieuwe studie, getiteld ‘Innovate and industrialize – How Europe’s offshore wind sector can meet the continent's energy goals’ – zoomt Roland Berger specifiek in op de rol die wind-op-zee hierin kan spelen.

En dat is een hoofdrol, zo concludeert het strategiekantoor: “Offshore wind is de meest geschikte hernieuwbare energiebron voor de directe koppeling van grootschalige elektriciteitsopwekking aan waterstofproductie op industriële schaal.”

De onderzoekers leggen uit dat wind-op-zee binnen Europa het afgelopen decennium een opmerkelijke ontwikkeling heeft doorgemaakt. Technologische vooruitgang en schaalvergroting binnen de waardeketen hebben samen de kosten van wind-op-zee-energie flink gedrukt, waardoor de energie vandaag de dag kan concurreren met elektriciteit uit fossiele bronnen.

Green hydrogen job creation potential

“Veel landen zien wind-op-zee daarom inmiddels als een onmisbaar onderdeel van hun decarbonisatiestrategie om klimaatdoelen te realiseren”, legt Senior Associate Maarten de Vries uit. Volgens schattingen zal tot 2050 nog eens 300 gigawatt extra wind-op-zee capaciteit worden gerealiseerd. Ter illustratie: 1 gigawatt kan pakweg 1 miljoen huishoudens van stroom voorzien.

In deze opmars van wind-op-zee loopt Europa voorop. De Europese wind-op-zee-sector heeft volgens Roland Berger een geschat aandeel van 60% verworven in de investeringen in windparken die van 2020 tot en met 2023 wereldwijd operationeel worden. Binnen Europa is op zijn beurt Nederland de koploper: ons land bezet “de meeste leidende posities op de wereldmarkt”. 

Waterstof op zee

Daarmee is voor Nederland een belangrijke kans weggelegd in de productie van groene waterstof, zo beargumenteren de onderzoekers. De waterstof kan volgens hen het beste ter plekke – op zee – worden geproduceerd. “Het is namelijk veel goedkoper om grote hoeveelheden energie aan te landen via waterstofmoleculen door pijpleidingen dan elektronen door elektriciteitskabels”, licht De Vries toe.

“Verder kan dan bij harde wind de energie als waterstof worden opgeslagen in lege offshore gasvelden of zoutkoepels. Een enkele pijpleiding kan evenveel energie aanlanden als tien elektriciteitskabels of méér. Zo worden tijdrovende consultaties voor extra aanlandingen door kwetsbare kuststreken overbodig. De uitrol kan nóg goedkoper en sneller als een bestaande aardgasleiding wordt hergebruikt.” 

Nederland voorop?

De vraag is wel in hoeverre Nederland met zijn groene waterstof kan concurreren met geïmporteerde waterstof uit landen zoals Chili en Saoedi-Arabië, die bijvoorbeeld met goedkope zonne-energie wordt geproduceerd. Volgens Roland Berger is dit wel degelijk mogelijk, maar er is wel volop werk aan de winkel.

Lean & green

“Waterstof geproduceerd uit Nederlandse wind-op-zee is nog steeds relatief duur en ongeveer tweederde van de kosten per kilogram zijn toe te schrijven aan wind-op-zee zelf. Daarom moeten die wind-op-zee-kosten nog verder omlaag dan nu al het geval is”, vertelt Principal Bram Albers. 

Er zijn verschillende opties om dit bereiken. Albers: “Eén van de mogelijkheden is het gebruik van grotere turbines. De limiet daarvoor is nog niet bereikt en fabrikanten zijn al bezig met de ontwikkeling van modellen van 20 megawatt. Als de industrie eenmaal een maximum turbinegrootte heeft vastgesteld, kunnen onderdelen in de hele toeleveringsketen worden gestandaardiseerd.”

Een andere optie is het opschroeven van digitaal-gedreven remote onderhoud. “Er ligt hier een enorm potentieel in de ontwikkeling van nog geavanceerdere sensoren en algoritmen om de hoge onderhoudskosten in zware offshore-omstandigheden nog verder te verlagen”, stelt Albers. “Door vanaf het begin een predictive maintenance-benaderingen te hanteren, zullen de onderhouds- en reparatiekosten over de levensduur van het windpark drastisch worden verlaagd.”

Ready or notTevens kan meer waarde worden gehaald uit zelfherstellende materialen voor bladen en het robotiseren van productieprocessen.

“In de komende jaren zullen miljarden euro’s moeten worden geïnvesteerd in innovatie en industrialisatie om wind-op-zee naar een hoger niveau te tillen en de kosten verder te verlagen”, geeft de Vries aan. “Als partijen nu de juiste stappen zetten om concurrerende waterstof-uit-zee te realiseren, dan kunnen zij de concurrentie het hoofd bieden.”

Deze noodzakelijke investeringen kan de toeleveringsketen volgens hem alleen doen als overheden en projectontwikkelaars een gezond rendement op de uitrol van wind-op-zee-capaciteit mogelijk maken. “Ook moeten overheden betrouwbare prognoses van toekomstige capaciteitsuitbreidingen faciliteren. Alleen dan kan Europa voorop blijven lopen in de wereldmarkt en tegelijkertijd bouwen aan een duurzame toekomst.”