{settings.product}

Waterstof uit kernenergie

Waterstof is het lichtste chemische element. Ook is het, net als elektriciteit, een energiedrager en geen energiebron. Je kunt het maken met elektriciteit of met een energiebron, zoals aardgas. Voor het verduurzamen van onze gasvoorziening is waterstof een optie. In dat geval moet je de waterstof produceren met behulp van elektrolyse met elektriciteit uit duurzame energiebronnen. Met name zon en wind. Bij die elektrolyse loopt een elektrische stroom door een waterige oplossing, waardoor het water ontleedt in waterstof en zuurstof. Voor de bouw van een elektrolyse-installatie is een grote investering nodig. De eigenaar wil daarom het liefst die apparatuur continu gebruiken. Vanwege het fluctuerende karakter van de duurzame energiebronnen ligt de installatie voor het grootste deel van de tijd stil. Het omzettingsrendement is ongeveer 80% en voor een kilogram waterstof is ongeveer 50 kiloWattuur nodig.

Uit het rapport, dat het adviesbureau eRisk Group maakte in opdracht van de provincie Zeeland blijkt dat een combinatie van duurzame energiebronnen, een SMR – een kleine kerncentrale – en een elektrolysefabriek, voordelen biedt ten opzichte van een systeem zonder SMR. Zo’n combinatie heet een hybride energiesysteem. Voor Nederland is zo’n combinatie nog een theoretische optie. Engeland maakte een concreet plan voor de bouw van zo’n hybride energiesysteem. Het Engelse Shearwater Ltd en het Amerikaanse NuScale Power LLC, ondertekenden in januari 2021 daartoe een Memorandum van Overeenstemming. Het doel is, dat het systeem met een vermogen van 1400 MWe al in 2027 gereed zal zijn. Daarna vindt stapsgewijze uitbreiding plaats naar 2000 MWe in 2030 en 3000 MWe in 2036. NuScale levert de kleine modulaire kerncentrale met een kleine kernreactor, een SMR. Mogelijk zelfs meerdere SMRs.

De vraag is of en in hoeverre waterstof kan bijdragen aan het oplossen van ons klimaatprobleem. Dat heeft het onderzoek– en adviesbureau Lucid Catalyst nagegaan, dat vestigingen heeft in Londen en in Cambridge, Massachusetts, VS. Allereerst gaat het rapport °) in op de gevolgen van een wereldwijde temperatuurstijging. Wat betekent een temperatuurtoename van 1,5 Celsius voor de mensheid? Wat een van 2 Celsius en, als we de CO2-emissie niet omlaag krijgen, een van 4 Celsius? In dat laatste geval zal een aanzienlijk deel van de aarde onleefbaar zijn. De oplossing van het klimaatprobleem zou betaalbare waterstof kunnen zijn. Om met fossiele brandstoffen te concurreren, mag de prijs van waterstof maximaal $ 0,90 per kg zijn. De vooruitzichten voor waterstofproductie met duurzame energiebronnen zijn, dat die prijs in 2030 tussen $ 2,14 en 2,71 per kg ligt en in 2050 tussen $ 0,73 en 1,64 per kg. Als de productie in afgelegen gebieden, zoals woestijnen plaatsvindt, dan komt daar $ 1,30 per kg bij voor het transport. Met een SMR kun je waterstof vlakbij de gebruiker, de industrie, maken. De Aziatische kerncentrales kunnen waterstof produceren met een kostprijs van $ 2 per kg. Met de nieuwe generatie geavanceerde modulaire kernreactoren, inclusief de bijbehorende fabrieksmatige bouwwijze, kunnen die productiekosten omlaag naar $ 1,10 per kg en door schaalvergroting vervolgens naar $ 0,90 per kg. Daarbij is verondersteld, dat de productie nog steeds met elektrolyse gebeurt. De opstellers van het rapport verwachten, dat grote waterstoffabrieken op korte termijn realiseerbaar zijn. Om te bereiken, dat waterstof uit kernenergie de fossiele brandstoffen in 2050 hebben verdrongen, is een investering nodig van $ 17 biljoen. Dat ligt onder het bedrag van $ 25 biljoen, dat aan investeringen nodig is om de productie van fossiele brandstoffen tot het jaar 2050 te waarborgen. En het is veel lager dan het bedrag van $ 70 biljoen, dat nodig is om die waterstof in woestijnen te maken met duurzame energiebronnen.

Een innovatie zou zijn om de waterstof niet met elektriciteit, maar met een hoge temperatuur te maken. Het biedt het voordeel van een hoog omzettingsrendement. De Hoge Temperatuur Reactor (HTR) is nog in ontwikkeling. Met een temperatuur van zo’n 700 Celsius is het mogelijk om de waterstof uit het water af te scheiden met behulp van enkele katalytische reacties. In plaats van olie te kraken in een raffinaderij, kraak je water. Uiteraard kost dat proces veel energie. De HTR is nog niet op commerciële schaal beschikbaar en die katalytische kraakinstallatie ook niet. Het is een ontwikkeling, die zeker nog meer dan tien jaar op zich zal laten wachten, maar ze biedt wel hoop op een succesvolle oplossing van het klimaatprobleem op lange termijn.

Informatie over kernenergie en waterstof is te vinden in de onderstaande KernVisie nieuwsberichten, die het afgelopen jaar zijn verschenen, door te klikken op de desbetreffende titel:

°) Titel van het rapport van Lucid Catalyst: Missing Link to a Livable Climate – How Hydrogen-Enabled Synthetic Fuels Can Help Deliver the Paris Goals

Nieuws
Het radioactief afval huilt een beetje
dinsdag 11 mei 2021

Het radioactief afval huilt een beetje

Enkele jaren geleden constateerde NIRAS, de Belgische organisatie voor opslag van radioactief afval, dat de betonnen vat...
Lees verder
De micro– en minikernreactoren komen er aan
maandag 03 mei 2021

De micro– en minikernreactoren komen er aan

Een kenmerk van een microkernreactor is, dat hij inclusief de apparatuur voor energieconversie in een standaard transpor...
Lees verder