Kawasaki-tanker vervoert waterstof over zee

Gas heeft de toekomst. Dat klinkt misschien in strijd met de tijdgeest, maar toch is het waar. Want zonne- en windenergie zijn dan wel duurzaam, maar niet betrouwbaar. Op sobere, windstille dagen is er een energiebron nodig die onmiddellijk kan bijspringen. De beste optie is dan een gascentrale. Zo’n centrale is namelijk gemakkelijker in- en uit te schakelen dan bijvoorbeeld een kolen- of kerncentrale.

Het gas dat energiecentrales gebruiken, is hetzelfde spul als waar de meeste Nederlanders hun eten op koken: aardgas. Het belangrijkste bestanddeel daarvan is methaan (CH4). Dat is de schoonste van alle fossiele brandstoffen, en stoot per hoeveelheid geleverde energie de minste CO2 uit. Maar voor klimaatpuristen is dat niet voldoende. Zij zouden graag zien dat de broeikasuitstoot van gascentrales gereduceerd wordt tot nul. Het goede nieuws: dat kan.

Wat is waterstof ook alweer?

De oplossing heet waterstof. Dit is de meest voorkomende substantie in het heelal. Zo bestaat de zon voor 70 procent uit waterstof. Ook op aarde komt het in overweldigende hoeveelheid voor, maar helaas vrijwel altijd in gebonden vorm. De bekendste daarvan is water (H2O), dat, zoals bekend, niet brandt. Om van water brandstof te maken, dien je het zuurstofatoom eraf te pellen, zodat je H2 overhoudt. En dat kost energie – vrij veel zelfs.

Hier komen de zonne- en windenergie weer om de hoek kijken. Soms leveren die te weinig energie, en moeten gascentrales bijspringen. Maar in de toekomst zal het omgekeerde ook steeds vaker het geval zijn. Naarmate er steeds meer wind- en zonneparken verrijzen, zullen er ook steeds vaker stroomoverschotten optreden – zoals in Duitsland nu al regelmatig voorkomt. Op zulke dagen kun je die energie aanwenden om, via een simpel proces dat elektrolyse heet, uit zeewater waterstof vrij te maken. Dat sla je vervolgens op, in afwachting van rustiger en somberder weer.

Waterstofeconomie

Aldus de theorie. De praktijk is weerbarstiger. Jazeker, waterstof is de schoonste brandstof die er is, en per gewichtseenheid ook de efficiëntste. Daarom wordt het ook veel gebruikt als raketbrandstof.

Maar er zijn ook nadelen. Vloeibare waterstof (LH2 genoemd) begint te koken bij een temperatuur van 253 graden onder nul. Bij kamertemperatuur is het een ijl en uiterst ontvlambaar gas dat zich alleen in bruikbare hoeveelheden laat opslaan door het extreem samen te persen. Dat kan, maar ook dit kost een heleboel energie en vereist zeer sterke tanks. Ruimtevaartingenieurs omzeilen dit probleem door vloeibare waterstof in extreem hoog tempo te verbranden: zo verbruikt de Europese Ariane5-raket zijn 25 ton vloeibare waterstof in negen minuten.

© PXimport

Deze waterstof wordt overigens niet geproduceerd met groene stroom, maar uit aardgas. Dat is namelijk stukken goedkoper dan het maken van waterstof uit water. Geen wonder dus dat velen betwijfelen of waterstof wel zo’n wonderbrandstof is.

In Japan vinden ze van wel. Na de kernramp in Fukushima is de politiek daar tot de conclusie gekomen dat Japan een atoomstroomvrije waterstofeconomie moet worden. In 2014 publiceerde de regering een strategisch stappenplan voor waterstof en brandstofcellen. Om te beginnen wordt het wagenpark aangepakt: over tien jaar moeten er 800.000 waterstofauto’s rondrijden (momenteel zijn dat er 40.000). Dat betekent dat er een fijnmazig distributiesysteem moet worden uitgerold. In een latere fase dient de kaart van Japan bespikkeld te worden met waterstofcentrales voor stroomproductie.

Waterstof te water

Prachtige plannen. Maar het enige wat er nog aan ontbreekt, is de waterstof zelf. Voorlopig beschikt Japan nog lang niet over de overcapaciteit aan groene stroom die nodig is om waterstof te winnen uit water – al is dat op termijn natuurlijk wel de bedoeling. In plaats daarvan wil Japan het importeren uit Australië. Dat land beschikt niet alleen over enorme steenkoolreserves, maar is ook zeer rijk aan bruinkool. Op zichzelf is dat de smerigste fossiele brandstof die er is, maar met moderne technieken kun je er brandschone waterstof uit winnen.

Kawasaki Heavy Industries bouwt momenteel ten oosten van Melbourne een proeffabriek ter waarde van 355 miljoen euro. Eenmaal gemaakt, dient het spul uiteraard verscheept te worden. Ook daarin gaat Kawasaki een hoofdrol vervullen. Afgelopen december liep in de haven van Kobe de Suiso Frontier van de helling: ‘s werelds eerste vloeibare-waterstoftanker (suiso betekent waterstof).

Het schip is 116 meter lang en kan 1.250 kubieke meter waterstof opslaan, om het gedurende de 9.000 kilometer lange reis van Melbourne naar Kobe op min 252 graden te houden binnen zijn vacuümgezogen dubbele tankwanden. Dat is knap, al stelt de capaciteit van de tanker niet heel veel voor omdat waterstof erg licht is. Wanneer je de kubieke meters deelt door het soortelijk gewicht, kom je op 112 ton uit – voldoende om vier Ariane-raketten mee te lanceren.

Maar goed, de Suiso Frontier is dan ook allereerst en vooral een demonstratieschip dat moet aantonen dat het vervoer van vloeibare waterstof door tropische wateren inderdaad een haalbare kaart is. Kawasaki was ooit ook pionier in het transport van vloeibaar aardgas, en dat is een groot succes geworden. Aardgas hoeft echter ‘maar’ tot min 160 graden afgekoeld te worden en heeft bovendien een veel grotere dichtheid. Dat weten ze bij Kawasaki uiteraard ook: er circuleren al plannen voor veel grotere waterstoftankers.

Klimaatvriendelijk?

Rest natuurlijk de vraag hoe klimaatvriendelijk dit alles is. Waterstofauto’s zijn prachtig voor de luchtkwaliteit in Japanse steden, maar qua CO2-reductie slaan ze geen deuk in een pakje boter zolang hun brandstof nog afkomstig is uit smerige bruinkool – integendeel zelfs. Bovendien legt een tanker niet vanzelf 9.000 kilometer af. De Japanners zien het meer als een kip-en-ei-kwestie. Zodra er voldoende goedkope wind- en zonnestroom beschikbaar is om betaalbare waterstof te maken, beschikt Japan meteen over een heleboel klanten ervoor. En als de rest van de wereld dan volgt, is dat mooi meegenomen voor de scheepswerf van Kawasaki.

Tekst: Ed Croonenberg