Groene waterstof alleen rendabel bij hoge gasprijzen en streng klimaatbeleid

In veel plannen voor het klimaatbeleid, waaronder het concept-Klimaatakkoord, speelt groene waterstof een belangrijke rol om het gebruik van fossiele energie terug te dringen en de uitstoot van CO₂ te verminderen. Machiel Mulder, Jose Luis Moraga en Peter Perey van de Rijksuniversiteit Groningen onderzochten de economische voorwaarden waaronder waterstof kan worden geproduceerd en verhandeld. Zij concluderen dat groene waterstof pas rendabel is te produceren wanneer de prijs van aardgas langdurig hoog is, bedrijven over hun gebruik van aardgas een hogere heffing gaan betalen en de voor waterstofproductie vereiste elektriciteit grotendeels met hernieuwbare energie wordt opgewekt.

Volgens Mulder, Moraga en Perey zullen deze voor groene waterstof gunstige omstandigheden zich voordoen wanneer overheden hun klimaatbeleid intensiveren en de mondiale gasvraag toeneemt, bijvoorbeeld doordat landen voor hun elektriciteitsproductie kolen vervangen door aardgas. De onderzoekers van het Centre for Energy Economics Research publiceren hun bevindingen in het rapport: Outlook for a Dutch hydrogen market. Economic conditions and scenarios.

Grijze, blauwe en groene waterstof

Tot nu toe wordt waterstof gemaakt op basis van aardgas. Dat is de zogenaamde grijze waterstof; of blauwe waterstof wanneer de CO₂ wordt afgevangen. Groene waterstof is waterstof die gemaakt wordt uit elektrolyse met hernieuwbare stroom. Het klimaatbeleid gaat doorgaans over deze groene variant. Mulder en zijn collega’s berekenden dat groene waterstof pas rendabel is wanneer de verwachte prijs voor elektriciteit de komende decennia lager is dan 20 euro/MWh. De afgelopen tien jaar is de prijs echter nooit zo laag geweest: gemiddeld bedroeg de prijs van elektriciteit 45 euro/MWh.

Dalende stroomprijs?

De ontwikkeling van groene waterstof is gebaat bij goedkopere elektriciteit. Vaak wordt gesteld dat de elektriciteitsprijs in de toekomst zal dalen vanwege het groeiende aanbod hernieuwbare energie van windmolens en zonnepanelen. Mulder, hoogleraar Regulering van Energiemarkten aan de RUG, zet vraagtekens bij die verwachtingen. ‘Investeringen in hernieuwbare energie worden alleen gedaan wanneer de stroomprijzen voldoende hoog zijn om ze terug te verdienen. De stroomprijs zal op langere termijn dus niet lager worden dan het niveau dat nodig is om die investeringen terug te verdienen. Het zal heel lastig zijn om langdurig omstandigheden te creëren die gelijktijdig gunstig zijn om groene waterstof te laten groeien en hernieuwbare elektriciteitsproductie te stimuleren. Voor dat eerste zijn regelmatig lage stroomprijzen nodig, voor het laatste juist regelmatig hoge stroomprijzen.’

Nederlandse groene stroom

Het maken van groene waterstof met Nederlandse groene stroom is nóg duurder, concluderen de onderzoekers. Mulder: ‘Om Nederlandse groene stroom te kunnen gebruiken, moet je certificaten kopen van producenten die in Nederland groene stroom opwekken. De prijs daarvan loopt de laatste jaren op, omdat veel bedrijven en huishoudens graag Nederlandse groene stroom gebruiken. Denk aan de NS of Google in de Eemshaven. Groene waterstofproductie concurreert dus met diverse andere grote stroomgebruikers om hernieuwbare stroom en dat drijft de prijs alleen maar op.’

Dilemma: CO₂-belasting verslechtert positie groene waterstof

Mulder, Moraga en Perey wijzen op een dilemma in het klimaatbeleid. Voor een doelmatig klimaatbeleid moet de prijs voor CO₂-uitstoot omhoog. Stijgende CO₂-prijzen betekenen dat de stroomprijzen voorlopig ook omhoog gaan, omdat de stroomprijs grotendeels nog wordt bepaald door de kosten van gascentrales (waaronder de prijs van CO₂-uitstoot). Dat is gunstig voor investeringen in hernieuwbare energie, maar ongunstig voor de productie van groene waterstof. Mulder: ‘Doelmatig klimaatbeleid in de vorm van hogere CO₂-prijzen verslechtert op korte termijn de positie van groene waterstof. Alleen wanneer die hogere stroomprijzen leiden tot meer investeringen in hernieuwbare elektriciteitsproductie, is dit op langere termijn gunstig voor groene waterstof.’

Waterstof als transportmiddel

Onlangs presenteerden netbeheerder TenneT en de Gasunie een rapport over de rol die waterstof kan spelen om stroom vanaf windparken op zee naar het vaste land te transporteren. Centraal staat het idee dat het voordelig is om stroom op zee meteen in waterstof om te zetten, en de waterstof daarna via de bestaande gaspijpleidingen naar het vaste land te brengen. Daarmee zouden veel kosten kunnen worden bespaard die anders nodig zijn om het stroomnetwerk uit te breiden. De onderzoekers schatten echter dat die voordelen onvoldoende groot zijn om dergelijke projecten rendabel te maken. Mulder: ‘Omdat je op zee alleen waterstof kunt maken wanneer het waait, is de bezettingsgraad van de waterstofinstallaties laag. Dat is slecht voor de economische efficiëntie. Deze methode wordt pas rendabel als de investeringskosten van zowel elektrolyse als hernieuwbare stroom fors zijn gedaald.’

Groene waterstof uit Afrika?

Er wordt wel gesteld dat het gunstiger zou zijn om groene waterstof in Noord-Afrika te maken, omdat daar de zon overvloedig schijnt en de stroom goedkoop is. Uit het onderzoek van Mulder, Perey en Moraga blijkt echter dat de kosten om de waterstof naar Nederland te transporteren zo hoog zijn, dat het voordeel van de lagere productiekosten teniet wordt gedaan. Uit hun berekeningen volgt dat de stroom in Noord-Afrika vrijwel gratis moet zijn, en dat op hetzelfde moment in Nederland een CO₂-prijs van zo’n 100 euro/ton zou moeten gelden, om de kosten van de geïmporteerde groene waterstof gelijk te maken aan die van blauwe waterstof uit Nederland.

Blauwe waterstof juist kansrijk bij lage gasprijzen

Wanneer de condities voor groene waterstof ongunstig zijn, is blauwe waterstof mogelijk een alternatieve manier om de CO₂-uitstoot te verminderen. Bij lage gasprijzen zijn de kosten van blauwe waterstof ook lager. Bij een CO₂-prijs van minimaal 30 euro is het bovendien rendabel om de CO_2, die vrijkomt bij de productie van waterstof uit aardgas, op te vangen en op te slaan. Blauwe waterstof is dan goedkoper dan de zogenoemde grijze waterstof, waarbij de CO₂ niet wordt opgevangen. Mulder: ‘Ook voor blauwe waterstof geldt dat hogere belastingen op het gebruik van aardgas door de industrie nodig zijn om het een aantrekkelijk alternatief te laten zijn. Ook blauwe waterstof is dus alleen kansrijk wanneer er een streng klimaatbeleid wordt gevoerd.’

Creëren van een markt voor waterstof

Zelfs wanneer de condities gunstig zijn, ontstaat nog niet vanzelf een markt voor waterstof. Bij het transport van waterstof is sprake van een natuurlijk monopolie, net zoals bij het transport van aardgas en elektriciteit. ‘Het beheer van een waterstofnetwerk zal daarom gereguleerd moeten worden’, zegt Mulder. ‘Om de handel in waterstof te bevorderen zal daarnaast gewerkt moeten worden aan standaardisering van de producten en het vergroten van transparantie over de herkomst van de waterstof via een systeem van certificering.’

Meer informatie

• Contact: Machiel Mulder, hoogleraar Regulering van Energiemarkten
• Download het volledige onderzoek op de website van het Centre for Energy Economics Research: Outlook for a Dutch hydrogen market. Economic conditions and scenarios