Brandstoffen van de toekomst
Waterstof -
Een schone energiebron
Waterstof is een natuurlijk voorkomend chemisch element. Het is een belangrijke bouwsteen voor een klimaatvriendelijke energievoorziening van de toekomst.
FAQ
Waterstof is een natuurlijk voorkomend chemisch element en een sleutelcomponent van de toekomstige klimaatvriendelijke energievoorziening. Waterstof bestaat meestal als molecuul en kan worden opgeslagen, getransporteerd en gebruikt als energiedrager in gasvormige of vloeibare vorm voor energieomzetting (omzetting in elektriciteit). Waterstof komt in de natuur meestal voor in de vorm van verbindingen en moet daarom met behulp van energie worden gescheiden van een waterstofrijk uitgangsmateriaal. Dit kunnen zijn
- natuurlijk gas
- Andere koolwaterstoffen zoals olie
- Biomassa
- Water
- Andere verbindingen die waterstof bevatten (bijv. ammoniak NH3)
Chemische, elektrische, thermische of zonne-energie kan worden gebruikt om deze stoffen te scheiden en zuivere, niet-gecombineerde waterstof te produceren. Afhankelijk van het productieproces wordt de geproduceerde waterstof in de volksmond beschreven met verschillende kleuren.
Waterstof is een zeer brandbaar gas. Afhankelijk van de herkomst krijgt het echter verschillende kleuren.
Groene waterstof wordt geproduceerd door elektrolyse van water. Dit gebeurt met behulp van elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen waarbij geenCO2 vrijkomt in de atmosfeer. Bij de productie van groene waterstof komt geenCO2 vrij.
Grijze waterstof wordt meestal geproduceerd uit fossiel aardgas door middel van stoomreforming. Hierbij komt ongeveer 10 tonCO2 vrij per ton waterstof. DeCO2 komt vrij in de atmosfeer. Deze waterstof moet worden vervangen door klimaatvriendelijke waterstof.
Blauwe waterstof is grijze waterstof die wordt geproduceerd doorCO2 op te slaan in plaats van het vrij te laten in de atmosfeer (CCS, Carbon Capture and Storage). Dit proces kan tot 90% van deCO2 opslaan.
Oranje waterstof is waterstof geproduceerd uit afval en restmaterialen. Het wordt beschouwd alsCO2-neutraal.
Turquoise waterstof is waterstof die wordt geproduceerd door thermische ontbinding van methaan (methaanpyrolyse). In plaats vanCO2 wordt vaste koolstof geproduceerd die niet in de atmosfeer ontsnapt. Het methaanpyrolyseproces is nog in ontwikkeling.
Witte waterstof komt voor in natuurlijke afzettingen. Of het in de toekomst kan worden gebruikt, is nog onduidelijk. De vorming van witte waterstof en het transport ervan in de aardkorst worden nog steeds slecht begrepen.
In zuivere vorm kan waterstof worden opgeslagen als samengeperst gas in drukvaten of als cryogene vloeistof in geïsoleerde vaten. Het kan ook chemisch gebonden en opgeslagen worden in de vorm van synthetische brandstoffen of LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carrier). Op deze manier kan de gebonden waterstof ook onder normale omstandigheden worden opgeslagen in conventionele tanks voor ruwe olie en aardolieproducten.
Bestaande ondergrondse opslagfaciliteiten in poriën of zoutcavernes kunnen ook worden beschouwd als stationaire waterstofopslag voor gasvormig en chemisch gebonden waterstof. Deze worden momenteel gebruikt voor de opslag van aardgas en ruwe olie.
Een waterstofmotor gebruikt gasvormig waterstof als brandstof en werkt volgens hetzelfde principe als een benzinemotor, d.w.z. de motor werkt met een cyclus van inlaat, compressie, verbranding (werking) en uitlaat. Dit proces wordt gekenmerkt door compressie van een lucht-brandstofmengsel, gevolgd door ontsteking door een vonk. Vanwege de eigenschappen van waterstof zijn alle motoren uitgerust met een ontstekingssysteem. Af en toe zijn er ook benaderingen waarbij de verbranding plaatsvindt door middel van een zeer vroege, korte dieselinjectie gevolgd door compressie. DEUTZ volgt deze aanpak echter niet, omdat de injectie van diesel ook betekent dat een fossiele brandstof evenredig wordt gebruikt.
Een H2-motor wordt over het algemeen onderscheiden naar het type mengselvorming.
- Externe mengselvorming, d.w.z. spruitstukinspuiting: De brandstof wordt gemengd met lucht voordat het de verbrandingskamer binnenkomt. De motor zuigt een mengsel van lucht en waterstof aan. Na compressie in de verbrandingskamer wordt het mengsel ontstoken door bougies.
- Interne mengselvorming, d.w.z. directe inspuiting: De motor zuigt lucht aan. De waterstof wordt onder hoge druk direct in de verbrandingskamer geïnjecteerd. Daar vermengt het zich met de lucht in de verbrandingskamer, wordt samengeperst en vervolgens ontstoken.
