Wat kost 1 kg groene waterstof?
Een belangrijke vraag, het antwoord hierop is afhankelijk van veel factoren. Dit artikel licht de belangrijkste aspecten toe.
Om te beginnen is er een vergelijking te maken met één van de pijlers van Stephen Covey uit zijn boek ‘The Seven Habits of Highly Effective People’, namelijk: begin with the end in mind. Wie is de eindgebruiker en wat zijn de eisen voor de waterstof? Voor welke toepassing wordt het gebruikt: als grondstof voor een chemische verbinding, als brandstof in een brandstofcel of als brandstof in een productieproces bij het maken van glas of steen? Elke toepassing vraagt om een ander ontwerp van de waterstoffabriek, aan de keuze in elektrolyse technologie. Samen bepaalt dit de energiebehoefte van de fabriek die sterk van invloed is op de prijs.
Zuiverheid waterstof
Allereerst is de vraag wat de vereisten zijn van de waterstof. Waarvoor gaat het gebruikt worden, welke zuiverheid is nodig? Als de waterstof gebruikt wordt voor de mobiliteit, voor brandstofcellen, is er een heel hoge zuiverheid nodig, namelijk 99,999%. Als de waterstof gebruikt wordt om het bij te mengen met aardgas om het te verbranden, dan is de zuiverheid minder van belang. De gewenste waterstof zuiverheid wordt bepaald door een keuze te maken in de elektrolyse technologie: proton exchange membrame elektrolyse produceert de zuiverste waterstof, minder zuiver zijn de waterstof geproduceerd met alkaline en anoide exchange membrame technologie. Alternatief kan er ook een droogstap toegevoegd worden aan het systeem om tot de gewenste zuiverheid te komen.
Waterstof afname profiel
De volgende vraag is in welke volumes de waterstof aangeleverd moet worden. Wordt de waterstof gebruikt voor een non-stop proces? Of wordt het tijdelijk opgeslagen in een buffertank/ tube trailers? Of kan de afnemer omgaan met een flexibele afname van de waterstof? Indien er een bepaalde constante toevoer vereist wordt en er waterstof opgeslagen moet worden, zal het gecomprimeerd moeten worden. Met 11m3 per kg bij atmosferische druk neemt waterstof enorm veel ruimte in. Waterstof opslaan en een buffer aanleggen vereisen dus een flinke compressie naar hoge druk. Een compressor en buffer tank toevoegen aan het systeem heeft impact op de CAPEX en de energiebehoefte van de waterstoffabriek.
Druk
Een andere variabele is de afleverdruk. Voor de mobiliteit wordt de waterstof via tube trailers vervoerd op 200 bar of meer. Dit heeft als gevolg dat de waterstof gecomponeerd moet worden, wat weer meer energie kost. Daarnaast is een compressor een behoorlijke extra investering. Bij een industriële toepassing, waarbij de waterstof gebruikt wordt als grondstof, is vaak lage druk vereist.
Hernieuwbare energie
Met welke hernieuwbare energie wordt de waterstof geproduceerd en met welke Power Purchase Agreement voorwaarden? Wordt de waterstoffabriek direct gekoppeld aan een zonne- of windpark of ook aan het net? Bij een netgekoppeld systeem moet er rekening worden gehouden met verschillende opslagen zoals netbeheerderskosten en energiebelasting. In verschillende business cases van Erez Energy bestaat 60-70% van de waterstofprijs uit hernieuwbare energie.
Draaiuren/Vollasturen waterstoffabriek
Een chemische fabriek wordt ontworpen om zoveel mogelijk uren per jaar te produceren. Hoeveel uren per jaar produceert de fabriek waterstof? Meer draaiuren betekent meer productie vanuit dezelfde fabriek met dezelfde investering.
Aansturing en degradatie elektrolyser
De aansturing van de elektrolyser bepaalt mede de degradatie van het systeem en het hart van de elektrolyser, de stacks. Het moment dat de duurste onderdelen van het systeem vervangen moeten worden is dus mede afhankelijk van de aansturing. Hoe vaak gaat de elektrolyser uit: wordt deze dagelijks uitgezet, staat deze op stand-by of produceert de electrolyser non-stop? Wordt deze koud of warm opgestart? 40-50% van de CAPEX van de elektrolyser zijn de stacks.
Schaalvoordelen
Verschillende onderdelen van de waterstoffabriek zijn niet evenredig duurder ten opzichte van de capaciteit of het vermogen van de elektrolyser. De investering voor de compressor is bijvoorbeeld niet tien keer zo duur bij een 10MW elektrolyser in vergelijking met een 1 MW elektrolyser.
Rente
De cost of capital en de hoogte van de rente draagt in grote mate bij aan de totstandkoming van de groene waterstof prijs.
Subsidies
Er zijn veel subsidies beschikbaar om de onrendabele top van groene waterstof te financieren onder meer van de Europese Waterstofbank, de Nederlandse SDE, Nederlandse provincies, de Subsidieregeling Opschaling volledig hernieuwbare waterstofproductie via elektrolyse (OWE) en de subsidie hernieuwbare brandstofeenheden. Niet alle subsidies zijn te combineren, maar deze subsidies dragen significant bij aan het absorberen van de CAPEX en een deel van de OPEX. Om in aanmerking te komen voor verschillende subsidies worden de uitgangspunten van de Europese Unie voor hernieuwbare waterstof gebruikt. In de delegated act is opgenomen wat de voorwaarden zijn voor groene waterstof (hernieuwbare waterstof van niet- biologische oorsprong) en dus om in aanmerking te komen voor de diverse subsidies.
1 kg waterstof kost dus….
Al deze factoren bij elkaar brengen de groene waterstof prijs tot stand. Ter indicatie publiceert EEX, Green Weekly Hydrix DE, sinds mei 2023 wekelijks de Duitse handelsprijs op basis van vraag en aanbod. Dit is in €/MWh, 1 kg groene waterstof (low heating value) is ± 0,0333 MWh. Voor de eerste 20 weken van 2023 staat de groene waterstofprijs tussen de € 7,00 en € 8,00 per kg.
GET IN TOUCH
