‘Warmtepompen veel efficiënter voor woningverwarming dan waterstof’

Behalve warmtepompen en laagtemperatuurnetten wordt waterstof regelmatig genoemd als duurzaam alternatief voor aardgasverwarming. Een belangrijk voordeel zou zijn dat het bestaande gasnetwerk – na wat upgrades – kan worden toegepast voor waterstofdistributie in woonwijken. In talloze studies wordt echter gesteld dat waterstof geen ‘economisch haalbare’ oplossing voor decentrale woningverwarming is. Een recent Duits onderzoek komt tot diezelfde conclusie.

Het nieuwe onderzoek is uitgevoerd vanuit het ‘Proeflab’ NRL (Norddeutsche Reallabor). Hierin werkt de Duitse overheid samen met vijftig energie- en gasbedrijven (waaronder het Nederlandse Gasunie), onderzoeksinstituten en fabrikanten in de omgeving van Hamburg aan grote demonstratieprojecten voor de energietransitie in de industrie. De focus ligt daarbij op restwarmtehergebruik en de grootschalige toepassing van waterstof. De bevindingen worden onder andere gedeeld in een reeks studies onder de titel ‘Potentiale, Grenzen und Prioritäten. Grüner Wasserstoff für die Energiewende’.

 Veel meer groene stroom nodig

Bij het eerste deelonderzoek in de serie richt NRL zich vooral op decentrale warmteopwekking met waterstof, dus op de inzet van individuele ketels. Om de economische haalbaarheid daarvan te analyseren, is de TCO gedurende de levenstijd van installaties vergeleken. De conclusie van de onderzoekers luidt dat de inzet van gascondensatieketels voor waterstof ‘op dit moment geen zin heeft’. Daarbij wijzen ze op de energetische efficiëntie. “Om via elektrolyse groene waterstof voor woning- en gebouwverwarming te produceren, is veel meer duurzaam opgewekte energie nodig dan als er individuele warmtepompen worden ingezet”, aldus Felix Doucet, verbonden aan de Technische Hogeschool Hamburg en een van de auteurs van de NRL-studie. Uit een vergelijking tussen de inzet van warmtepompen en waterstofketels zou blijken dat voor waterstof zelfs vijf tot zes keer zoveel stroom nodig is.

Inzet van bestaande gasnetten

Een voordeel van waterstof dat nog weleens wordt benadrukt vanuit de gasindustrie, is dat de bestaande gasinfrastuctuur – na beperkte aanpassingen – kan worden gebruikt voor de distributie van waterstof in woonwijken. Dit zou aantrekkelijker zijn dan het versterken van het stroomnet om de grootschalige inzet van warmtepompen mogelijk te maken. De onderzoekers van NRL hebben verschillende scenario’s doorberekend om in kaart te brengen of dit klopt. Hieruit blijkt dat de massale inzet van warmtepompen de piekbelasting van het stroomnet fors kan verhogen (tot 260 procent), wat inderdaad forse investeringen van netbeheerders vergt.

Noodzakelijke versterking stroomnet

Omdat de komend jaren steeds minder huishoudens voor verwarming zijn aangewezen op gas, zou de toepassing van decentrale waterstofketels echter betekenen dat het gasnet voor een relatief kleine doelgroep moet worden gecontinueerd en geüpgraded, terwijl investeren in het stroomnet sowieso nodig is vanwege de elektrificatie van de samenleving. De slotsom van de vergelijking is volgens het onderzoek dat handhaving van het gasnet voor waterstof waarschijnlijk niet effectiever is dan het versterken van het stroomnet voor warmtepompen.

 Restwarmte uit elektrolyse

Dat waterstof geen economisch haalbare optie voor decentrale verwarming van woningen en andere gebouwen is, betekent volgens de onderzoekers niet dat het helemaal geen rol in de gebouwde omgeving kan spelen. Als waterstof vooral wordt ingezet voor grootschalige industriële toepassing – wat volgens de initiatiefnemers een goed haalbare mogelijkheid is – komt bij de elektrolyse voor productie ervan veel restwarmte vrij. Door die warmte toe te voegen aan warmtenetten in woonwijken, kan de efficiëntie daarvan worden verhoogd. De auteurs van het onderzoek bevelen aan om daar bij het selecteren van locaties voor elektrolysers rekening mee te houden. Verder kan volgens hen nog worden gekeken naar de rol die centrale waterstofketels kunnen spelen om piekbelasting in warmtenetten af te vangen.

 37 keer onafhankelijk onderzoek

In hoeverre de NRL-studie volledig onafhankelijk is, is lastig in te schatten, omdat bij het platform tientallen (markt)partijen zijn betrokken. Er zijn de afgelopen jaren echter ook tientallen academische onderzoeken gepubliceerd waarin wordt geconcludeerd dat de toepassing van individuele waterstofketels in economisch opzicht geen goed alternatief is. Eind 2022 publiceerde het wetenschappelijke tijdschrift Joule een artikel waarin 32 onafhankelijke onderzoeken naar fossielvrije gebouwverwarming onder de loep werden genomen. Zonder uitzondering werd in al deze onderzoeken geconcludeerd dat waterstof geen belangrijke rol kan en zal spelen als duurzame verwarmingsbron in de gebouwde omgeving. Volgens de auteur van het Joule-artikel, Jan Rosenow (onderzoeker aan de Universiteit van Oxford), zijn de afgelopen weken nog eens vijf onderzoeken gepubliceerd die tot dezelfde conclusie komen. Zo berekenden onderzoekers van de Technische Universiteit Berlijn dat de grootschalige inzet van waterstofverwarming vier keer zoveel kost als elektrificatie middels warmtepompen.
Of alleen de hogere kosten doorslaggevend zijn, is echter ook een vraag. Het Duitse Fraunhofer Instituut publiceerde onlangs een paper waarin staat dat de vraag naar waterstof voor verwarming in Duitsland ook ‘zo goed als nul’ zal blijven als het tegen een lagere prijs beschikbaar is. Volgens deze onderzoekers zit de bottleneck in de hoeveelheid windmolens en zonnepanelen die nodig zijn om genoeg groene waterstof voor woning- en gebouwverwarming te produceren. Hier zou vijf tot zes keer zoveel energie voor nodig zijn als voor dezelfde verwarmings-capaciteit middels warmtepompen. De bouw van enorme aantallen extra windmolen- en PV-parken kan een reden zijn om waterstof als weinig aantrekkelijk alternatief te zien.