Een waterstofbackbone heeft opslag nodig. Nederland werkt aan het geschikt maken van vier tot vijf zoutcavernes voor waterstofopslag. De planning is dat dit werk over acht jaar is afgerond. Negen jaar later, in 2040, hebben we al het equivalent van 50 zoutcavernes nodig. En dan hebben we het slechts over de opslagbehoefte onder normale weersomstandigheden. Bij extreme omstandigheden kan de behoefte verdubbelen. Opslag kan tegelijkertijd ook exportkansen bieden. Het tijdig realiseren van het benodigde opslagvolume vergt een significante versnelling in het ontwikkeltempo.
Grote behoefte aan waterstofopslag voor industrie en regelbare elektriciteitsproductie
Door de snelle uitbouw van hernieuwbare energiebronnen en de variabiliteit van hun productie groeit de behoefte aan opslag in het energiesysteem. Voor lange termijn opslag (dagen tot seizoenen) kan energie beter worden opgeslagen in de vorm van moleculen omdat de opslag op zich niet kostbaar is en moleculen makkelijk zijn op te slaan, net zoals olie en gas in het fossiele energiesysteem.1
In een hernieuwbaar energiesysteem is waterstof geproduceerd via elektrolyse met ondergrondse opslag het aangewezen opslagmedium. Pieken in hernieuwbare elektriciteitsproductie zoals die van zon-pv in de zomer kunnen gebruikt worden om waterstof te produceren voor direct verbruik en om waterstof op te slaan wanneer het aanbod de vraag overstijgt. De opgeslagen waterstof kan bijvoorbeeld gebruikt worden om te voorzien in de verwachte basisvraag naar groene waterstof uit de industrie, en voor groene regelbare elektriciteitsproductie tijdens windstille winterweken (met weinig zon- en windproductie maar veel vraag naar elektriciteit en warmte).
Tientallen zoutcavernes nodig voor waterstofopslag in 2040
Volgens de recente scenario’s uit de Integrale Infrastructuur-verkenning 2030-20502 (II3050) van Netbeheer Nederland is het equivalent van zo’n 50 zoutcavernes met werkvolumes van 0,2 TWh per caverne nodig voor waterstofopslag in 2040. Dit is circa 10 TWh, wat ongeveer gelijk staat aan de geschatte waterstofvoorziening voor Tata Steel in Nederland vanaf 2040.3
Dit is de vraag naar opslag in een gemiddeld weerjaar. Willen we leveringszekerheid borgen voor extreme weerjaren met koude winters en/of weinig hernieuwbare elektriciteit, dan hebben we grofweg twee keer zoveel waterstofopslag nodig. Dit wordt gevisualiseerd in Figuur 1, waar 2016 een gemiddeld weerjaar representeert en 2010 een extreem weerjaar.
Bron: II3050.2 Waterstofopslag-behoefte voor 2050, berekend met verschillende weerjaren voor het Nationaal leiderschap 2050 scenario.
Europa's afhankelijkheid van Nederlandse opslag biedt economische kansen
De behoefte aan waterstofopslag-volume kan nog veel groter worden als waterstofopslag gebruikt wordt voor strategische opslag in Europa. Nederland zal, samen met Duitsland en Polen waarschijnlijk een centrale rol gaan spelen voor waterstofopslag in Europa doordat het grootste potentieel voor zoutcavernes hier ligt, en doordat de meeste lege gasvelden onder Nederland en de Noordzee liggen. Bij zo’n internationale sleutelrol zal de opslagbehoefte in Nederland nog groter worden. Waterstofopslag kan een Nederlands exportproduct worden.
Naast zoutcavernes kunnen gasvelden een belangrijke rol spelen voor waterstofopslag…
Uit de analyse in II3050 wordt het nut van waterstofopslag in gasvelden naast zoutcavernes duidelijk; in 2050 zijn er met gasvelden grofweg vier keer minder zoutcavernes nodig. Dit komt vooral door de grote volumes van gasvelden (tot tientallen TWh). De karakteristieken passen goed bij seizoenopslag. Aan de andere kant zijn zoutcavernes klein en modulair (~0,25 TWh), met hogere laad en -ontlaadvermogens. Zij kunnen dus goed gebruikt worden voor kortere-termijn opslag4 en om gelijktijdig te groeien met waterstofvraag en -aanbod.
…maar meer onderzoek en ontwikkeling is nodig voor alle typen opslag
Uit het onderzoek van EBN en TNO blijkt dat het potentieel voor opslag in zoutcavernes onder land5 in de tientallen TWh loopt en in gasvelden loopt het in de honderden TWh. Onder zee6 loopt het potentieel voor beide opslag-typen in de honderden TWh. Kortom: er is genoeg potentieel, maar behalve zoutcavernes onder land zijn geen van de opties volledig bewezen, en dus is onderzoek en ontwikkeling nodig.
Een versnelde ontwikkeling van waterstofopslag is nu al urgent
Naar verwachting is er in 2028 een zoutcaverne7 van ruim 0,2 TWh in bedrijf en het plan is om dan ook een pilot voor opslag in een gasveld gereed te hebben. Daarna zijn er nog 3 of 4 zoutcavernes gepland voor oplevering in 2031 volgens de Routekaart Energieopslag.8 Dit betekent dat we in 2031 hooguit ~1 TWh aan waterstofopslag hebben. De vraag naar opslag zal echter ook in de jaren daarna sterk toenemen, door de sterk stijgende vraag naar groene waterstof in de industrie en de groeiende elektrolysecapaciteit.
Tot 2040 moet er voor een werkende waterstofeconomie nog 9 TWh aan opslag bijkomen, en in extreme weerjaren is dan zelfs al 20-35 TWh meer nodig. Oftewel: we hebben een grote versnelling nodig, namelijk het equivalent van rond de 5 zoutcavernes per jaar tussen 2032 en 2040. Gasvelden zouden significant bij kunnen dragen, maar er is nu nog geen plan om aan deze opslagvolumes te komen. Het is door alle onzekerheden ook niet te verwachten dat de markt dit tijdig oppakt; door de lange doorlooptijden zou daar nu al mee begonnen moeten worden.
Bij onvoldoende waterstofopslag lopen we het risico om onze hernieuwbare elektriciteit niet maximaal te ontsluiten, van waterstof afhankelijke industrieën niet te vergroenen, onvoldoende stroom te hebben tijdens schaarste, en dus uiteindelijk onze klimaatdoelstellingen niet te halen. Tegelijkertijd biedt waterstofopslag exportkansen. Daarom heeft Nederland zo snel mogelijk een aanpak nodig voor het realiseren van grootschalige waterstofopslag in zoutcavernes en lege gasvelden onder zee en land.
1 Welke opslagtechniek het meest kosteneffectief is hangt af van de benodigde frequentie en het benodigde volume van opslag. Batterijen zijn bijvoorbeeld zeer effectief in het opslaan van elektriciteit op schalen van seconden tot aan uren en soms dagen.
4 Naast zoutcavernes hebben pijpleidingen en stalen tanks ook een belangrijke doch bescheiden rol in de kort-cyclische waterstofopslag voorziening, zoals eerder geanalyseerd door Common Futures.