BiowaterstofAnalyse
Koolstofvoetafdruk van waterstof uit aardgas, elektrolyse en biomethaan: vergelijking en EU-drempels
De koolstofvoetafdruk van waterstof varieert van enkele tientallen kg CO₂e/kg voor elektrolyse met een koolstofintensief net tot negatieve waarden voor biomethaan uit drijfmest. We berekenen voorbeelden en bespreken de drempel van 70% reductie volgens EU-regelgeving.
Andere taalversies: Polski, English, Deutsch, Español, Français.
De koolstofvoetafdruk van waterstof is afhankelijk van de productiemethode en kan met een orde van grootte variëren: waterstof uit reforming van aardgas zonder CO₂-afvang stoot ongeveer 9–10 kg CO₂ per kg H₂ uit, met afvang enkele malen minder, elektrolyse aangedreven door een net met hoge emissies kan zelfs meer dan 30 kg CO₂/kg H₂ opleveren, terwijl waterstof uit biomethaan uit drijfmest waarden dicht bij nul of negatief kan hebben. In de EU-wetgeving geldt voor hernieuwbare waterstof van niet-biologische oorsprong (RFNBO) en laag-uitstootwaterstof een drempel van 70% emissiereductie ten opzichte van de fossiele brandstofreferentie van 94 gCO₂e/MJ, wat neerkomt op 28,2 gCO₂e/MJ, oftewel ongeveer 3,38 kg CO₂e/kg H₂.
Omrekening van eenheden
De stookwaarde van waterstof bedraagt 120 MJ/kg. Dus 1 gCO₂e/MJ komt overeen met 0,12 kg CO₂e/kg H₂. De drempel van 28,2 gCO₂e/MJ is gelijk aan 3,38 kg CO₂e/kg H₂. De referentiebrandstof van 94 gCO₂e/MJ komt overeen met 11,3 kg CO₂e/kg H₂.
Vergelijking van productieroutes (rekenvoorbeelden)
| Productieroute | Aannames | Voetafdruk (kg CO₂e/kg H₂) |
|---|---|---|
| Reforming van aardgas zonder afvang | typische procesemissies | ca. 9–10 (exclusief emissies uit de gasketen) |
| Reforming met 90% CO₂-afvang | idem | enkele malen minder (afhankelijk van lekkages en energieverbruik) |
| Elektrolyse, net 0,6 tCO₂/MWh | 52 kWh/kg | 52 × 0,6 = 31,2 |
| Elektrolyse, net 0,1 tCO₂/MWh | 52 kWh/kg | 5,2 |
| Elektrolyse met hernieuwbare energie | eisen voor RFNBO | bijna 0 in de cyclus |
| Reforming van biomethaan 20 gCO₂e/MJ | 3,4 kg CH₄/kg H₂ = 170 MJ | 170 × 20 g = 3,4 |
| Reforming van biomethaan uit drijfmest −20 gCO₂e/MJ | idem | −3,4 |
Voor de reforming van biomethaan is aangenomen dat de bepalende factor de emissie-intensiteit van biomethaan is (inclusief emissies uit de keten); de CO₂ uit reforming is biogeen. Bijkomende emissies uit hulpenergie kunnen het resultaat verhogen. De waarden in de tabel zijn illustratief.
Waarom een koolstofintensief net de elektrolysebalans verstoort
Elektrolyse verbruikt ongeveer 52 kWh/kg H₂. Bij een netintensiteit van 0,6 tCO₂/MWh resulteert dit in 31 kg CO₂ per kg waterstof – bijna drie keer zoveel als bij reforming van aardgas. Daarom vereist de EU-wetgeving voor RFNBO additioneel en tijd- en geografisch gecorreleerd gebruik van hernieuwbare energie, zodat waterstof wordt geproduceerd met daadwerkelijk additionele hernieuwbare energie, en niet met energie uit de bestaande energiemix.
Waterstof uit biomassa in regelgeving
Waterstof geproduceerd uit biomassa (reforming van biomethaan, vergassing) valt onder duurzaamheidscriteria en broeikasgasreductie-eisen voor biobrandstoffen. Voor biobrandstoffen in transport uit installaties die na 2020 in gebruik zijn genomen, is een reductie van minimaal 65% vereist ten opzichte van 94 gCO₂e/MJ, wat neerkomt op maximaal 32,9 gCO₂e/MJ (ca. 3,95 kg CO₂e/kg H₂). De exacte eisen zijn afhankelijk van de toepassing en de actuele versie van de regelgeving. Laag-uitstootwaterstof uit fossiele brandstoffen met CO₂-afvang heeft een aparte berekeningsmethodiek (met inachtneming van methaanlekken en afvangefficiëntie).
Rol van methaanlekken
Bij reforming van fossiel aardgas kunnen methaanlekken in de toeleveringsketen de waterstofvoetafdruk aanzienlijk verhogen. Als bijvoorbeeld wordt uitgegaan van een keten met een intensiteit van 15 gCO₂e/MJ aardgas, en het gasverbruik bedraagt 170 MJ/kg H₂, dan zijn de bijkomende emissies 2,55 kg CO₂e/kg H₂ – bijna evenveel als de volledige drempel van 3,38. Dit verklaart het belang van de methaanverordening en de controle op methaanverliezen.
Voorbeeld: waterstof uit biomethaan en de EU-drempel
Biomethaan met een intensiteit van 25 gCO₂e/MJ levert waterstof op met 170 × 25 = 4250 g, oftewel 4,25 kg CO₂e/kg H₂ – boven de drempel van 3,38. Om binnen de drempel van 70% (3,38 kg CO₂e/kg H₂) te blijven, moet biomethaan een intensiteit hebben van minder dan ongeveer 20 gCO₂e/MJ (3380 g / 170 MJ = 19,9); voor de drempel van 65% die geldt voor biobrandstoffen in transport (3,95 kg CO₂e/kg H₂) zou dit ongeveer 23 gCO₂e/MJ zijn (3950 g / 170 MJ = 23,2). Dit vereist een gesloten vergister, lage methaanslip en een goede logistiek, en is het gemakkelijkst te realiseren met drijfmest en afvalstromen.
Conclusies
- De koolstofvoetafdruk van waterstof volgt niet uit de 'kleur', maar uit de gegevens: energiebron, methaanverliezen en CO₂-afvang.
- Elektrolyse is alleen schoon als de gebruikte elektriciteit schoon is.
- Biomethaan uit afval en drijfmest kan een grondstof zijn voor waterstof met een lage of negatieve voetafdruk.
- Bij de beoordeling van projecten dient u een balans te eisen met vermelding van systeemgrenzen en methodiek.
Samenvatting
Vergelijkingen van de koolstofvoetafdruk van waterstof vereisen consistente eenheden en transparante aannames. Waterstof uit biomethaan kan aan de EU-eisen voldoen als het biomethaan een lage voetafdruk heeft, maar de details van de productieketen zijn doorslaggevend.
Bronnen
Verwante artikelen
