Waterstof op weg naar de praktijk - Ecn

Vergelijking met andere brandstoffen
Waterstof is in vergelijking met nu gangbare brandstoffen moeilijk hanteerbaar. Dit
wordt veroorzaakt door de lage volumetrische dichtheid van waterstof bij
atmosferische omstandigheden. Opslag en transport van waterstof wordt door
deze lage dichtheid bemoeilijkt, en kost relatief veel energie [1]. Zo heeft vloeibaar
waterstof een hoge volumetrische energiedichtheid, maar om waterstof vloeibaar
te maken moet zij afgekoeld worden tot -253 ºC. Dit koelen kost tot ca 30% van de
energieinhoud van waterstof. Ook het koel houden vergt zeer goede isolatie van
de opslagtank. Comprimeren van waterstof tot een druk van 350 tot zelfs 700 bar
leidt ook tot een hoge volumetrische energiedichtheid, maar kost ca 15 - 25% van
de energieinhoud van de waterstof. Daarom zijn alternatieve opslagtechnieken in
ontwikkeling die minder energie vergen. Opslag in de vorm van metaalhydriden,
zoals ook al toegepast in nikkel-metaalhydride batterijen, is hier een voorbeeld
van.
Tabel 1. Eigenschappen van waterstof in vergelijking met aardgas en benzine
Waterstof Methaan
(aardgas)
Benzine
Smeltpunt (atm druk), ºC - 259 [13] - 183 [15] - 20 [15]
Kookpunt (atm druk), ºC - 253 [15] - 161 [15] 38 - 205 [15]
relatieve dichtheid gas (lucht =1) 0.07 [15] 0.6 [15] 4 [15]
relatieve dichtheid vloeistof (water =1) 0.070 [13] 0.5 [14] 0.7 - 0.8
[15]
verbrandingswaarde LHV
(Lower Heating), MJ/kg
120 [14] 50 [14] 44.5 [14]
verbrandingswaarde LHV
(Lower Heating), MJ/l (atmosferisch)
0.010 [14] 0.0325 [14] 31.1 [14]
Vlampunt (ºC) brandbaar gas brandbaar gas < - 20 [15]
Waarom waterstof?
De belangrijkste redenen om ondanks de nadelen van waterstof ons toch voor te
bereiden op wijd gebruik van waterstof, zijn:
- het steeds schaarser worden van fossiele bronnen, en de afhankelijkheid
van politiek instabiele regio's voor het verkijgen van deze bronnen
- de met het gebruik van fossiele bronnen gepaard gaande emissies van
CO2
- de lokale luchtverontreiniging die veroorzaakt wordt door gebruik van
fossiele bronnen in met name vervoerstoepassingen
Schaarste aan fossiele bronnen
Met de nu bekende reserves aan olie kunnen we met het huidige verbruik nog zo'n
40 jaar voort [2]. Zo'n 40 jaar moet natuurlijk in perspectief geplaatst worden: in
1980 konden we met de toen bekende reserves nog 30 jaar mee met het
toenmalige verbruik. De komende jaren zullen uiteraard weer nieuwe reserves
ontdekt worden. De algemene overtuiging wordt echter steeds meer dat er een
eind komt aan wat men goedkope olie noemt. Dit is de makkelijk winbare olie die
tegen lage productiekosten beschikbaar komt. Daarnaast is er moeilijk winbare
olie, vervat in teerzanden. Deze is in grote voorraden beschikbaar in onder andere
Canada. Het winnen ervan wijkt sterk af van die van conventionele olie, en gaat