Toepassingen voor waterstof

Air Liquide is aanwezig in 75 landen met 66.400 werknemers en bedient meer dan 3,8 miljoen klanten en patiënten. De ambitie van Air Liquide bestaat eruit om een leider te zijn in haar sector, om prestaties op lange termijn te garanderen en om bij te dragen aan duurzame ontwikkeling, met daarbij een sterk engagement in haar strategie omtrent klimaatverandering en energietransitie. Dankzij de inzet en inventiviteit van haar medewerkers vertrouwt Air Liquide op de energie- en milieutransitie en op ontwikkelingen en kansen op vlak van gezondheidszorg en wereldwijde digitalisering, om zo een grotere toegevoegde waarde te bieden aan al haar stakeholders.

Zuurstof, stikstof en waterstof zijn essentiële bouwstenen voor leven en energie. Ze belichamen het wetenschappelijke terrein van Air Liquide en vormen de kern van de activiteiten van het bedrijf sinds de oprichting ervan in 1902. Naast zuurstof, stikstof en waterstof levert Air Liquide wereldwijd zuivere edelgassen. Doordat Air Liquide levert aan een brede waaier van industrieën, zijn onze molecules aanwezig in tal van producten. Denk aan de bubbels in spuitwater, zuurstof voor medische instellingen, chips in elektronische apparaten, brandstof voor ruimteraketten, chemicaliën voor landbouwprocessen, brandstofcellen voor mobiele toepassingen, farmaceutische producten... Dit zijn slechts enkele voorbeelden van producten en oplossingen waar onze gassen in gebruikt worden.

Air Liquide is sinds 1906 aanwezig in België -  en sinds 1913 in Nederland - en levert aan meer dan 122.000 klanten en patiënten in de regio. De Groep exploiteert 22 industriële sites in de Benelux en stelt er meer dan 1.200 mensen te werk. De gasvoorziening van Air Liquide Benelux is zeer betrouwbaar, met name dankzij het unieke pijpleidingnetwerk van 2.345 kilometer, dat de industriële bekkens van Noord-Frankrijk tot Rotterdam bevoorraadt, maar ook dankzij het zeer dichte distributienetwerk voor grote en kleine cilinders. Air Liquide gaat een ambitieuze uitdaging aan: haar groeidynamiek behouden en haar winstgevendheid verbeteren, terwijl ze haar verbintenissen nakomt om de CO2-uitstoot te verminderen en te investeren in de markten van de toekomst.

Daartoe pakken we pakken twee grote uitdagingen aan: de decarbonisatie van industrieën die moeilijk te decarboniseren zijn en schoon transport. We richten ons op de productie en verpakking van koolstofarme moleculen. We vangen ook CO2 af die wordt uitgestoten tijdens productieprocessen.

Dit is opnieuw bevestigd door ADVANCE, het strategische plan van Air Liquide voor 2025, dat tal van toezeggingen bevat omtrent de duurzaamheid van onze activiteiten, waaronder onze doelstelling voor koolstofneutraliteit in 2050 (met een omslagpunt voorzien rond 2025 en een reductiedoelstelling van 33% tegen 2035).

Vermits er steeds meer elektriciteit zal opgewekt worden door wind en zon en het niet altijd mogelijk is om al deze energie meteen te gebruiken, is waterstof bijzonder nuttig om deze schone energie tijdelijk te kunnen opslaan. Zo’n opslagmogelijkheid vergemakkelijkt de integratie van hernieuwbare energie aanzienlijk. Koolstofarme waterstof is ook geschikt om tegemoet te komen aan de decarbonisatie van sectoren, zoals sommige industrieën en zware mobiliteit, waar directe elektrificatie geen afdoende oplossing biedt.

Beleidsmakers moeten een stabiel en voorspelbaar beleidskader bieden, financiële ondersteuning uitrollen en zorgen voor internationale coördinatie. De industrie moet de capaciteit van de toeleveringsketen vergroten, projecten voortstuwen tot definitieve investeringsbeslissingen en bijkomende infrastructuur ontwikkelen voor grensoverschrijdende handel. Door middel van verschillende grootschalige projecten in de Benelux zet Air Liquide zich maximaal in om een koolstofarme samenleving te helpen creëren in Europa, met name dankzij waterstof. Feit is dat er dringend moet worden ingegrepen om een duurzamere toekomst mogelijk te maken.

de Groep streeft ernaar om haar koolstofuitstoot met een derde te verminderen tegen 2035 en om koolstofneutraliteit te bereiken tegen 2050. Het omslagpunt wordt verwacht rond 2025. Ook zal zo’n 50% van de industriële investeringen worden besteed aan de energietransitie.

Het is in overvloed aanwezig, kleurloos, geurloos, niet corrosief en het heeft een hoge energiedichtheid. Omdat de atomen zo eenvoudig zijn – ze bestaan uit slechts één proton en één elektron - is waterstof ook het lichtste chemische element. Door dit alles is het uitstekend geschikt om in een breed scala aan toepassingen te worden gebruikt. Waterstof heeft een enorm potentieel voor de energietransitie en kan van doorslaggevend belang zijn voor het realiseren van een koolstofarme samenleving.

Indien waterstof wordt gebruikt in een brandstofcel, verbindt het zich met de zuurstof in de lucht om elektriciteit te produceren, met water als enige bijproduct.

• Aardgas reforming: waterdamp en warmte zorgen dat de atomen van methaan (CH4) zich scheiden in waterstof (H2) en koolstofdioxide (CO2).
• Vergassing: hierbij ondergaat houtskool (of vaste biomassa) een onvolledige verbranding in een reactor. Bij een zeer hoge temperatuur zijn de gevormde gassen voornamelijk waterstof (H2) en koolmonoxide (CO).
• Waterelektrolyse: wanneer water (H2O) wordt geëlektrolyseerd, d.w.z. wordt gesplitst met behulp van een elektrische stroom, worden zuurstof (O2) en waterstof (H2) gevormd.

Waterstof kan ook worden geproduceerd als bijproduct, wat betekent dat het wordt teruggewonnen uit andere industriële processen. Maar tot op heden is aardgas reforming de meest gebruikelijke manier.

Air Liquide verbindt er zich met name toe om tegen 2030 zijn totale elektrolysecapaciteit op 3 GW te brengen. En tegen 2035 zal Air Liquide:

• Zorgen dat meer dan 50% van de verkochte volumes waterstof hernieuwbaar en koolstofarm is
• Ongeveer € 8 miljard geïnvesteerd hebben in de waardeketen van koolstofarme waterstof
• Haar waterstofopbrengsten minstens verdrievoudigen, tot meer dan € 6 miljard

In de Benelux bezit en exploiteert Air Liquide het grootste private pijpleidingnetwerk voor waterstof en zuurstof en heeft het bedrijf productievestigingen in Rozenburg, Antwerpen, Pernis, Terneuzen, Bergen, Seraing, Charleroi en Moerdijk.

De beste optie wordt gekozen - via pijpleiding, tankwagen of cilinderpakketten - om de logistiek te optimaliseren en om tegelijk de leveringsveiligheid en -betrouwbaarheid te waarborgen.

Dit omdat waterstof een ultralicht gas is dat een aanzienlijk volume inneemt onder gewone atmosferische druk. Het volume van waterstof kan worden verkleind (waarbij de dichtheid wordt vergroot) door het onder hoge druk te brengen in gasvorm. Dit is de meest voorkomende methode, waarbij het waterstofgas dan wordt opgeslagen in gasflessen van staal of composietmateriaal met koolstofvezelversterking. Het kan ook in vloeibare vorm worden opgeslagen in geïsoleerde cryogene tanks om de zeer lage temperatuur (-252,87 °C) te behouden. Vloeibare opslag is voorlopig vooral gereserveerd voor bepaalde specifieke toepassingen (bijvoorbeeld in de ruimtevaartindustrie), maar heeft een groot potentieel omdat het een grotere opslagcapaciteit toelaat in vergelijking met gasvormige opslag.

Waterstof wordt al tientallen jaren veilig gebruikt in tal van toepassingen. Air Liquide voert tests uit bij het ontwikkelen en bij de montage van waterstofgerelateerde materialen zoals opslagtanks, waterstofstations en vrachtwagentanks om de veiligheid en betrouwbaarheid te waarborgen. Bovendien worden deze materialen voor ingebruikname gekeurd door onafhankelijke organisaties. Onze ervaring – tienduizenden leveringen van waterstof per jaar – toont aan dat waterstof, mits behandeld volgens de geldende regels, net zo veilig is als elk ander type brandstof.

De kleur verwijst naar het productieproces, maar dit leidt tot nogal vage labels. Air Liquide kiest er liever voor om de waterstofproductie te classificeren op basis van de milieu-impact: fossiel (er komen aanzienlijke hoeveelheden CO2 vrij), koolstofarm (wanneer er minder CO2 vrijkomt of wanneer deze wordt opgevangen) of hernieuwbaar (indien geproduceerd op basis van een hernieuwbare energiebron).

We zijn vastbesloten om meer dan 50% van onze waterstofproductie tegen 2035 op een hernieuwbare en koolstofarme manier uit te voeren. Deze doelstelling gaat hand in hand met de doelstellingen van onze klanten om hun activiteiten koolstofarm te maken.

Het kan ook worden gebruikt als grondstof om de industrie koolstofvrij te maken en als energiedrager voor de industrie en voor schone mobiliteit. Studies van de Hydrogen Council tonen aan dat waterstof tegen 2050 22% van de energievraag zou kunnen vertegenwoordigen. Het feit dat waterstof kan worden opgeslagen en worden getransporteerd, in vloeibare of gasvormige vorm met een hoge energiedichtheid, biedt een brede veelzijdigheid en een sterk potentieel als schone en veilige energiedrager. Raadpleeg onze gasencyclopedie voor meer informatie over de eigenschappen en toepassingen van waterstof: https://encyclopedia.airliquide.com/hydrogen

Elektrische voertuigen op waterstof zijn ook bijzonder efficiënt voor langeafstandsreizen en voor zware voertuigen die anders grote hoeveelheden brandstof moeten tanken (bussen, vrachtwagens, enz.). Volgens het International Energy Agency (IEA) moet de CO2-uitstoot van de transportsector tot 2030 met zo'n 3% per jaar dalen om in lijn te blijven met het Net Zero Emissions by 2050-scenario. En om de afspraken uit het akkoord van Parijs te halen (maximale opwarming 2°C), zullen er tegen 2030 meer dan 80 miljoen emissievrije voertuigen op de weg moeten zijn. Hiervoor is een breed scala aan technologieën nodig die zijn toegesneden op schone mobiliteit. Het gebruik van een koolstofarme, flexibele en transporteerbare energiedrager zoals waterstof, die ook in grote hoeveelheden en gedurende lange tijd kan worden opgeslagen, is van cruciaal belang.

Een brandstofcel is een prima vervanger voor de verbrandingsmotor, die CO2 en fijnstof uitstoot. Het basisprincipe van de brandstofcel is de synthese van water. Een brandstofcel bestaat uit een positieve pool – de kathode – en een negatieve pool: de anode. Elektronen en ionen (de onderdelen van een atoom) stromen tussen de twee polen. De kathode en de anode worden gescheiden door een vaste of vloeibare elektrolyt. In een brandstofcel komt de diwaterstof aan bij de anode en de dizuurstof bij de kathode. De zuurstof trekt de waterstofatomen aan, maar om daar te geraken moeten ze zich splitsen in elektronen en ionen. Dit omdat de elektrolyt de elektronen blokkeert en ze in een circuit dwingt waar ze een elektrische stroom opwekken. Tegelijkertijd stromen de waterstofionen door het elektrolyt om de zuurstof te bereiken en zo water te vormen. Deze chemische reactie produceert ook warmte, die kan worden teruggewonnen.

Het waterstof/elektrische voertuig gebruikt een brandstofcel die in het voertuig elektriciteit opwekt. De waterstof - deze wordt in gecomprimeerde gasvorm opgeslagen in een tank – bindt zich in de brandstofcel met de zuurstof uit de lucht en wekt zo elektriciteit op. Op de plaats van gebruik stoot een waterstofvoertuig geen vervuiling uit (nul koolstof- en deeltjesemissies) en uit de uitlaat komt enkel waterdamp. Bovendien maakt de brandstofcel geen geluid. Het duurt slechts drie tot vijf minuten om de waterstoftank te vullen, goed voor een actieradius van (momenteel) maximaal 600 km. Een elektrische auto met een batterij gebruikt elektriciteit van het elektriciteitsnet. Daarom moet zo’n voertuig een bepaalde tijd aan het stopcontact worden aangesloten voordat de batterij zijn volledige actieradius heeft hersteld. De oplaadtijd varieert afhankelijk van het laadpunt (snellaadstation, stopcontact thuis,…) en de grootte van de batterij, maar loopt vaak op tot meerdere uren. Naar onze mening zijn de twee technologieën complementair en spelen ze een belangrijke rol bij het verminderen van de emissies van de transportsector. Ze bieden elk een antwoord op verschillende soorten gebruik en ze hebben verschillende effecten op het elektriciteitssysteem. De groeiende vraag naar elektriciteit zal leiden tot een toename van de productie van hernieuwbare energie. Dat vereist dan weer een grotere inzet van opslagoplossingen voor latere vrijgave aan het net. Waterstof zal daarom worden aangedreven door downstream-toepassingen en zal uiterst nuttig blijken te zijn voor mobiliteit.

Volgens het International Energy Agency (IEA) moet de CO2-uitstoot van de transportsector tot 2030 met zo'n 3% per jaar dalen om in lijn te blijven met het Net Zero Emissions by 2050-scenario. En om de afspraken uit het akkoord van Parijs te halen (maximale opwarming 2°C), zullen er tegen 2030 meer dan 80 miljoen emissievrije voertuigen op de weg moeten zijn. Dit vereist een combinatie van baanbrekende technologieën en oplossingen, waaronder die op basis van hernieuwbare waterstof.

Een regelmatig bijgewerkte wereldkaart met alle aanwezige stations is hier te vinden: https://www.h2stations.org/stations-map/?lat=49.139384&lng=11.190114&zoom=2