Met de wereldwijde drang naar hernieuwbare energie zijn efficiënte oplossingen voor energieopslag essentieel om vraag en aanbod in evenwicht te houden. Hoewel energieopslagsystemen op batterijen (BESS) hebben de markt gedomineerd, opslag van waterstofenergie (HES) krijgt steeds meer aandacht als alternatieve oplossing. Maar hoe werkt waterstofopslag en hoe is het te vergelijken met batterijopslag? Laten we eens in de details duiken.
Wat is opslag van waterstofenergie?
Opslag van waterstofenergie (HES) is een methode om energie op te slaan door elektriciteit via elektrolyse om te zetten in waterstof. De waterstof kan dan worden opgeslagen en later weer worden omgezet in elektriciteit met behulp van brandstofcellen of worden verbrand voor industriële toepassingen. In tegenstelling tot batterijen, die energie opslaan in elektrochemische cellen, slaat HES energie op in moleculaire vorm, waterstof heeft de hoogste energie per massa-eenheid van alle brandstoffenwaardoor het geschikt is voor langdurige en grootschalige toepassingen.
De ontwikkeling van opslag van waterstofenergie
Het concept van energie opslaan als waterstof gaat terug tot het begin van de 19e eeuw toen elektrolyse voor het eerst werd ontdekt. Praktische toepassingen kwamen echter in een stroomversnelling aan het eind van de 20e eeuw toen brandstofcellen met waterstof werden ontwikkeld voor ruimtemissies.
- Jaren 1960-1970:NASA gebruikte brandstofcellen op waterstof bij de verkenning van de ruimte (Apollo-missies).
- 1990s:Voertuigen op waterstofcellen werden geïntroduceerd.
- Jaren 2000-heden:Waterstof wordt onderzocht voor energieopslag op het elektriciteitsnet, industriële decarbonisatie en transport.
Met de vooruitgang in groene waterstofproductie (met gebruik van hernieuwbare energie voor elektrolyse), wordt waterstofopslag nu gezien als een belangrijke speler in de overgang naar een koolstofneutrale toekomst.
Waarom kan waterstof energie opslaan?
Waterstof werkt als een energiedragerDit betekent dat het zelf geen energie opwekt, maar energie efficiënt kan opslaan en afgeven.
- Elektrolyseproces:Elektriciteit wordt gebruikt om water (H₂O) te splitsen in waterstof (H₂) en zuurstof (O₂).
- Opslag:Waterstof kan worden opgeslagen in tanks met samengeperst gas, tanks met vloeibare waterstof of opslag in vaste toestand (metaalhydriden).
- Energievrijgave:Waterstof kan verbrand worden in verbrandingsmotoren, gebruikt worden in brandstofcellen of terug omgezet worden in elektriciteit wanneer dat nodig is.
Sinds waterstof kan onbeperkt worden opgeslagenis het een veelbelovende oplossing voor langetermijn- en seizoensgebonden energieopslagIn tegenstelling tot batterijen die na verloop van tijd degraderen.
Belangrijkste onderdelen van een opslagsysteem voor waterstofenergie
A Opslagsysteem voor waterstofenergie bestaat uit de volgende hoofdonderdelen:
| Component | Functie |
| Elektrolyse | Splitst water in waterstof en zuurstof met behulp van elektriciteit. |
| Opslagtanks | Slaat waterstof op in samengeperst gas, vloeibare vorm of materialen in vaste toestand. |
| Brandstofcel/verbrandingssysteem | Zet opgeslagen waterstof weer om in elektriciteit of warmte. |
| Compressor | Brengt waterstof onder druk voor efficiënte opslag en transport. |
| Hernieuwbare energiebron | (Optioneel) Zonne-, wind- of waterenergie gebruikt voor de productie van groene waterstof. |
Afhankelijk van de toepassing kan waterstofopslag worden gebruikt voor netbalancering, industriële stroomvoorziening, transport en verwarming.
Voordelen en nadelen van de opslag van waterstofenergie
Voordelen:
- Opslagcapaciteit op lange termijn:In tegenstelling tot batterijen verliest waterstof na verloop van tijd geen energie.
- Schaalbaarheid:Geschikt voor grootschalige energieopslag, inclusief nationale netwerken.
- Hernieuwbaar waterstofpotentieel:Kan worden geproduceerd met zonne- en windenergie.
- Toepassingen voor meerdere doeleinden:Kan worden gebruikt voor elektriciteitsopwekking, verwarming en brandstof voor transport.
Nadelen:
- Lage efficiëntie:De rondloopefficiëntie (energieomzettingsverliezen) is slechts 30-50%vergeleken met 80-90% voor batterijen.
- Infrastructurele uitdagingen:Voor de opslag van waterstof zijn speciale tanks, pijpleidingen en brandstofcellen nodig.
- Hoge productiekosten:Elektrolyse en waterstofbrandstofcellen zijn nog steeds duur in vergelijking met batterijsystemen.
- Veiligheidsproblemen:Waterstof is zeer ontvlambaarwaarvoor strikte hanteringsprocedures vereist zijn.
Opslag van waterstofenergie vs. batterijopslag: Wat is beter?
| Functie | Opslag van waterstofenergie | Batterijopslag (BESS) |
| Energiedichtheid | Hoog, maar vereist een groot opslagvolume. | Lager, maar compacter. |
| Efficiëntie | ~30-50% (laag conversierendement). | ~80-90% (hoog rendement). |
| Opslagduur | Lange termijn (weken tot maanden). | Korte tot middellange termijn (uren tot dagen). |
| Infrastructuur | Vereist elektrolyzers, opslagtanks en brandstofcellen. | Vereist alleen batterijen en omvormers. |
| Kosten | Hoog door elektrolyse en brandstofcellen. | Lager en beter met schaalvoordelen. |
| Toepassing | Grootschalige, seizoensgebonden energieopslag, industrie en transport. | Netbalancering op korte termijn, thuisgebruik en commercieel gebruik. |
Voor seizoensopslag op netwerkschaal is waterstof geschikter. Voor dagelijkse energieopslag en kleinschalige toepassingen zijn batterijen momenteel echter efficiënter en kosteneffectiever.
Uitdagingen in opslag van waterstofenergie
Ondanks het potentieel heeft waterstofopslag te maken met verschillende uitdagingen:
- Laag rendement- Er gaat energie verloren tijdens elektrolyse, compressie en omzetting in brandstofcellen.
- Kosten van elektrolyzers en brandstofcellen- Deze technologieën zijn nog duur en moeten verder worden ontwikkeld.
- Complexiteit van opslag- Waterstof moet worden opgeslagen bij hoge drukken (350-700 bar) of extreem lage temperaturen (-253°C voor vloeibare waterstof).
- Investering in infrastructuur- In tegenstelling tot batterijen vereist waterstof speciale pijpleidingen, tankstations en veiligheidsmaatregelen.
- Publieke veiligheid- Omdat waterstof brandbaar is, vereisen de behandeling en het transport geavanceerde veiligheidsprotocollen.
Toekomstige ontwikkelingen in de efficiëntie van waterstofbrandstofcellen, kostenreductie van elektrolyzers en opslagtechnologieën zullen bepalen hoe concurrerend waterstofenergieopslag kan zijn in vergelijking met batterijopslag.
Voorbeelden van projecten voor de opslag van waterstofenergie die momenteel worden gebouwd
Op 25 september 2024 startte de bouw van de piekcentrale voor waterstofenergieopslag Grove Mulei, China 200MW/1600MW.h. Dit is momenteel het grootste waterstofenergieopslagproject ter wereld. Nadat het project is voltooid en in werking is gesteld, kan het jaarlijks 40.000 ton waterstof, 320.000 ton industriële zuurstof en 51,6 miljoen ton warm water op hoge temperatuur produceren.
Verder lezen: Wat is een Megawatt (MW) en hoeveel huizen kunnen ermee van stroom worden voorzien?
Conclusie
Kan waterstof energie opslaan? Ja, en het is een veelbelovende oplossing voor langdurige en grootschalige energieopslag. Vanwege efficiëntieverliezen, hoge infrastructuurkosten en de huidige technologische barrières, blijft batterijopslag echter de voorkeurskeuze voor de meeste kortetermijn- en residentiële toepassingen.
Vooruitkijkend zal de toekomst van energieopslag waarschijnlijk een hybride aanpak inhouden, waarbij waterstofopslag wordt gebruikt voor energiebehoeften op lange termijn, terwijl batterijen kortetermijnfluctuaties opvangen. Met voortdurende innovatie en investeringen zou de opslag van waterstofenergie een vitale rol kunnen spelen in het bereiken van een duurzame en hernieuwbare energietoekomst.
Geld besparen, milieu beschermen
PKNERGY helpt je bij het verlagen van je energierekening voor thuisopslag van zonne-energie. Sla je zonne-energie op voor gebruik wanneer je maar wilt, 's nachts of tijdens een storing.
NL 
EN 
ES 
DE 
PT 
AR 
KU 
ID 
RU 
SL 
KO 
FR 
IT 
BG 
CS 