Hier wil ik uitleggen waarom H2 volgens mij niet geschikt is als universele energiedrager. Dit zit hem in de opslag-problematiek
- – H2 heeft een hoge verbrandingswaarde ( [ZZ.01] : BovenWaarde 39,4 kWh/kg , maar ook een heel lage dichtheid (0,09 kg/Nm3) èn een zeer laag kookpunt (-253°C).
- Bij atmosferische druk en 20°C neemt 1 kg H2 ongeveer 11 m3 ruimte in. In elke m3 zit dan een energie-inhoud van ca 3,5 kWh.
- “Groot volume met weinig energie-inhoud” (Vgl. aardgas met BovenWaarde ca 9.8 kWh/m3)
- Bij atmosferische druk en 20°C neemt 1 kg H2 ongeveer 11 m3 ruimte in. In elke m3 zit dan een energie-inhoud van ca 3,5 kWh.
- Gevolg is dat buffering nog enigszins gaat , maar echte opslag wordt hierdoor wel een probleem , althans met onze huidige kennis.
- Voor langduriger en/of grootschalige opslag moet je de H2 namelijk
- – òf onder hoge druk brengen
- Rekenvoorbeeld : een zout-caverne van 600m hoog met een gemiddelde diameter van 100m heeft een volume van ca 5 miljoen m3. In dit volume bevat waterstof bij 100 bar dan ca 1,75 miljard kWh ; dat is het equivalent van ca 180 miljoen Nm3 aardgas op bovenwaarde. (vgl : NL verbruikt ca 42 miljard m3 aardgas/jaar , Internet)
- Ik betwijfel trouwens of de cavernes lekdicht genoeg zijn. H2 is immers het kleinste molecuul dat we kennen ! Zou dat bij die drukken niet door de wand weg-diffunderen ?
- Rekenvoorbeeld : een zout-caverne van 600m hoog met een gemiddelde diameter van 100m heeft een volume van ca 5 miljoen m3. In dit volume bevat waterstof bij 100 bar dan ca 1,75 miljard kWh ; dat is het equivalent van ca 180 miljoen Nm3 aardgas op bovenwaarde. (vgl : NL verbruikt ca 42 miljard m3 aardgas/jaar , Internet)
- – òf onder héél hoge druk brengen
- Bijv 900 bar bij 20°C (voor oa. mobiele toepassingen)
- Voor dit soort drukken bouw je liever geen grote tanks. Zie voorbeeld op het eind van Apx.9.18
- Vgl. ook met het bekende obstakel in de kofferbak : de LPG-tank van 5….13 bar bij 40°C (druk is afhankelijk van propaan-butaan verhouding)
- Voor dit soort drukken bouw je liever geen grote tanks. Zie voorbeeld op het eind van Apx.9.18
- Bijv 900 bar bij 20°C (voor oa. mobiele toepassingen)
- – òf vloeibaar maken (-253°C !!).
- De soortelijke massa is dan 0,0678kg/dm3 [ZZ.01] , dus neemt vloeibare waterstof ca 750 keer minder ruimte in dan het atmosferische gas. De energie-inhoud van vloeibaar H2 is overigens slechts 2,67 kWh/ltr (vgl. benzine en methanol resp. 9,7 en >5 kWh/ltr)
- Om de H2 als vloeistof te kunnen bewaren , moet de temperatuur laag blijven. Dit bereikt men door zware isolatie èn door verdamping van een beetje waterstof (verdampen kost energie die onttrokken wordt aan de vloeibare H2)). De vloeibare H2 zal dus op de duur opraken : de houdbaarheid van de voorraad is beperkt….
- (net als vloeibare stikstof bij de huisarts : “auto-refrigeration” in een Dewar-vat).
- Om de H2 als vloeistof te kunnen bewaren , moet de temperatuur laag blijven. Dit bereikt men door zware isolatie èn door verdamping van een beetje waterstof (verdampen kost energie die onttrokken wordt aan de vloeibare H2)). De vloeibare H2 zal dus op de duur opraken : de houdbaarheid van de voorraad is beperkt….
- De soortelijke massa is dan 0,0678kg/dm3 [ZZ.01] , dus neemt vloeibare waterstof ca 750 keer minder ruimte in dan het atmosferische gas. De energie-inhoud van vloeibaar H2 is overigens slechts 2,67 kWh/ltr (vgl. benzine en methanol resp. 9,7 en >5 kWh/ltr)
- – NB : ooit heb ik gelezen dat H2 ook op te slaan is in een op zeldzaam aardmetaal gebaseerde stof ; weet niet meer hoeveel H2 geabsorbeerd kon worden per kg van die stof. Maar het spul heet niet voor niets zeldzaam , dus verwacht ik geen grootschaligheid.
- – Volgens https://nl.wikipedia.org/wiki/Vloeibare_waterstof kost zowel druk-verhogen als afkoelen veel energie ; en in beide toestanden liegen de bewaar-voorwaarden er ook niet om…..
- Dan is het vrij makkelijk voorstelbaar
- – dat opslag beperkt zal blijven tot mobiele en/of kleinschalige toepassingen.
- Daar zal de na gebruik vrijkomende waterdamp naar de atmosfeer geloosd worden.
- – Dit lijkt voor het autoverkeer niet bezwaarlijk , gezien de uitkomsten in het rekenvoorbeeld van Apx.9.18 :
- – Er lopen ook proeven om vliegtuigjes op H2 te laten vliegen [S.56]. Indien dit vloeibare H2 betreft moet voor dezelfde hoeveelheid energie het netto tankvolume ca 3x zo groot zijn , terwijl de vormgeving van de tank (Dewar-vat) minder vrij is.
Indien het H2 onder hoge druk betreft zal het gewicht van de ook niet vormvrije tank een moeizaam aspekt zijn. Voor lange afstands-vluchten (grote vliegtuigen !) lijkt me H2 daarom niet zo geschikt
- Daar zal de na gebruik vrijkomende waterdamp naar de atmosfeer geloosd worden.
- – dat de H2 (bijv geproduceerd met overtollige wind-energie [S.19]) onder enigzins verhoogde druk getransporteerd wordt
- * naar de (chemische) industrie (als grondstof of brandstof) ; min of meer kontinue vraag , dus vrijwel direkt verbruik
- In [S.20] maakt ThyssenKrupp een begin met staal-productie mbv. waterstof ; op de duur met uitsluitend waterstof !
- * naar bijmenging in of vervanging van aardgas [S.21] , of in groengas
- * naar buffers (bijv tot 10 bar ?) in grote tanks om elektra te produceren als er meer vraag is dan direkte zonnestroom kan leveren
- – deze toepassing van H2 in stationaire centrales voor produktie van elektra moet gezien worden als opvang van pieken (en produktie van de H2 als de vraag gering is)
- (het klinkt verspillend om eerst met elektra H2 te produceren om daarmee even later weer elektra te maken. Je doet dit dus alleen als aanvulling op de direkte elektra-produktie)
- – bij stationaire toepassing is er technisch de mogelijkheid om de waterdamp te laten kondenseren en het zuivere water te hergebruiken
- (is dit ekonomisch de moeite waard ?)
- de kondensatie-warmte kan evt gebruikt worden voor verwarming van omliggende woningen (seizoens-afhankelijke behoefte).
- – deze toepassing van H2 in stationaire centrales voor produktie van elektra moet gezien worden als opvang van pieken (en produktie van de H2 als de vraag gering is)
- * naar de (chemische) industrie (als grondstof of brandstof) ; min of meer kontinue vraag , dus vrijwel direkt verbruik