Waterstofdragers onder de loep: kiezen voor ammoniak of LOHC?

Gaan we straks waterstof importeren en doorvoeren via ammoniak of LOHC? Port of Rotterdam en North Sea Port geloven heilig in ammoniak, Port of Amsterdam zet in op LOHC. Het verschil in maatschappelijke kosten van opslag, transport en conversie tussen ammoniak en LOHC bedraagt slechts 11 cent per kilogram waterstof, zo blijkt uit een studie van Arcadis en Berenschot. Toch waarschuwen zij voor het risico op ‘stranded assets’ of een ‘lock-in’.

Lange tijd leek ammoniak de voornaamste kandidaat als drager voor waterstof bij import op grote schaal. Toch wordt er ook nog gekeken naar het ontwikkelen van infrastructuur voor LOHC, een organische vloeistof die waterstof kan binden en weer afgeven. Arcadis en Berenschot hebben in opdracht van het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat de maatschappelijke kosten en baten van op- en overslag, conversie en transport van deze twee dragers in vijf varianten op een rijtje gezet (zie het kader hieronder).

‘Vloeibare waterstof hebben we nog niet meegenomen in de vergelijking, die heeft zich pas recent tot serieuze kandidaat ontpopt en is waarschijnlijk pas een optie op de wat langere termijn’, legt Siebren Wijtzes van Arcadis, een van de auteurs van het rapport, uit. ‘Daarom was het nog geen onderdeel van onze scope. Er zijn nog vrijwel geen concrete projecten op dat gebied. Dat kan natuurlijk volgend jaar weer anders zijn.

---

---

De Rotterdamse haven speelt bij de import van ammoniak een belangrijke rol als aanlandingspunt. Wijtzes: ‘Daar wordt nu ook al gewerkt met ammoniak, maar dat is op een veel kleinere schaal dan de ambities die er nu liggen. Dat is niet te vergelijken met de grote hoeveelheden die daar mogelijk in de toekomst binnen komen en doorgaan naar het achterland.’

De chemische industrie zit in de toekomst te springen om groene energie, zoals waterstof. Fabrieken staan echter niet alleen op de Maasvlakte, maar bijvoorbeeld ook in Limburg en het Ruhrgebied. Het kabinet heeft liever geen transport van ammoniak per spoor en over de weg, vanwege de toxiciteit en het gevaar bij incidenten. Op dit moment wordt ammoniak daardoor slechts beperkt vervoerd per binnenvaart. Het kabinetsstandpunt stamt echter uit 2004 en is aan vernieuwing toe.

‘Als de overheid geen wetgeving zou ontwikkelen, is de kans groot dat er vooral veel ammoniakontwikkelingen komen met krakers tot ver in het achterland; variant 1’, verwacht Wijtzes. ‘Het is immers toegestaan om ammoniak tot in het achterland te transporteren. De vraag is of dat wenselijk is voor de maatschappij. Een alternatief is bijvoorbeeld dat je ammoniak slechts tot in de haven laat komen en daar de krakers neerzet om vervolgens de waterstof te vervoeren. Het ministerie is op dit moment bezig een visie te ontwikkelen, onze verkenning levert daar input voor.’

Minst gunstig

Volgens het rapport zou variant 5, LOHC’s kraken in de haven en waterstof vervoeren door (aardgas)buisleidingen, het meest positief uit de vergelijking komen. Als minst gunstig voor de maatschappij komt de beleidsarme variant 1 – ammoniak rechtstreeks vervoeren naar eindgebruikers via binnenvaart en spoor – naar voren. ‘Al liggen de resultaten te dicht bij elkaar om een duidelijke “winnaar” uit te kiezen’, legt Wijtzes uit. ‘Het zal er uiteindelijk om gaan welke aspecten de overheid prefereert boven andere.

Ook is het goed op te merken dat het verschil in de maatschappelijke kosten/baten onderaan de streep volgens de huidige berekeningen slechts 11 cent per kilogram waterstof bedraagt op een waterstofprijs van vele euro’s per kilogram. Wijtzes: ‘Je moet die 11 cent bovendien niet te letterlijk nemen omdat we in deze analyse overal een bedrag aan hebben gekoppeld; wat kost het de maatschappij? Dat is iets anders dan de daadwerkelijke economische kosten voor een gebruiker.’

Hij wil dan ook direct een kanttekening plaatsen bij de conclusies. ‘Een maatschappelijke kosten/baten-vergelijking is geen absolute waarheid op basis waarvan direct een besluit kan worden genomen. Het geeft slechts een indicatie die vervolgens door beleidsmakers en politici moet worden gewogen. Wel geeft het een systematisch en gestructureerd overzicht van de voor- en nadelen. Daarnaast is het niet mogelijk om alle effecten te kwantificeren. Dus de vergelijking gaat alleen op voor de kwantificeerbare effecten.’

---

---

Kunstmestproducenten

Ammoniak lijkt op dit moment echter een voorsprong te hebben boven LOHC omdat de techniek al redelijk bekend is in de industrie. Zo gebruiken bijvoorbeeld kunstmestproducenten de grondstof al vele jaren in hun processen. ‘En het is op korte termijn ook wel de goedkoopste techniek om waterstof over lange afstanden te transporteren. Nadeel zijn natuurlijk de veiligheidsaspecten van ammoniak. LOHC is in die zin veel minder gevaarlijk, dat lijkt qua behandeling op brandstoffen als benzine en diesel. Het nadeel van LOHC’s is dan weer dat de techniek minder ver ontwikkeld is, er zijn nu alleen nog wat pilotprojecten. En je moet de stoffen die zijn gebruikt als drager ook weer terug vervoeren, dus er ontstaat een retourstroom.’

Mocht alle benodigde groene energie via ammoniak worden geïmporteerd en rechtstreeks getransporteerd naar de eindgebruiker (de beleidsarme variant 1), gaat het rapport uit van een jaarlijkse bevoorrading door 121 schepen en drie terminals met een gezamenlijke capaciteit van 260 kiloton ammoniak. Voor de verspreiding naar het achterland zijn dan vijftien binnenvaartschepen (1.220 tochten) en twaalf treinen (1.273 tochten) nodig. De eindgebruiker kan er vervolgens zelf voor kiezen of hij de ammoniak direct gebruikt als grondstof of het weer naar waterstof terug kraakt. De auteurs gaan ervan uit dat eindgebruik alleen plaatsvindt in de grote industriële clusters en bij bedrijven met een aanzienlijke omvang.

Vervolgens hebben de onderzoekers van Arcadis en Berenschot de alternatieve scenario’s (varianten 2-5) vergeleken met de beleidsarme ammoniak-optie (variant 1) op het gebied van de economische kosten, monitorings- en veiligheidskosten, ruimtelijke impact, calamiteiten, emissies, overige transporteffecten en internationale concurrentiepositie. Daarbij is niet alles te berekenen, beseffen de auteurs. Want hoe kwantificeer je mogelijke maatschappelijke angsten? ‘Naar verwachting kan met name een grootschalig incident met ammoniak leiden tot maatschappelijke ontwrichting. Daarbij kan een gifwolk ontstaan die lang aanhoudt, bij grote volumes zelfs dagen.’

‘Stranded assets’ of ‘lock-in’

Het rapport waarschuwt ervoor dat investeringskeuzes die nu worden gemaakt tientallen jaren kunnen doorwerken, met een risico op ‘stranded assets’ of ‘lock-in situaties’. ‘Op de lange termijn wordt een grotere rol voorspeld voor (vloeibare) waterstof in het Nederlandse energiesysteem. De investeringen die voor die tijd worden gedaan in waterstofdragers (zoals ammoniak en LOHC, red.), zijn hierdoor mogelijk niet terug te verdienen. Voor lock-in situaties geldt dat de keuze voor een bepaalde keten zorgt voor een afhankelijkheid van diezelfde keten, waardoor het verder ontwikkelen van alternatieven wordt bemoeilijkt. Het risico van stranded assets en lock-in situaties speelt voornamelijk bij ketens waarvoor infrastructuur met een lange levensduur moet worden aangelegd, zoals ammoniakbuisleidingen of krakers.’

Het rapport stelt dat variant 5 – LOHC’s kraken in de haven – op alle onderdelen beter scoort dan de beleidsarme optie 1 – ammoniak vervoeren tot in het achterland. ‘Dit komt doordat in dit alternatief gebruik wordt gemaakt van het landelijke waterstofnetwerk wat de kosten drukt, er weinig aanvullende veiligheidsmaatregelen vereist zijn en geen vervoer via weg, spoor en binnenvaart plaatsvindt. Belangrijke kanttekening hierbij is dat de langetermijn milieu-effecten van LOHC’s zoals (D)BT (dibenzyltoluene, red.) nog niet volledig duidelijk zijn.’ Bovendien moeten we ook niet vergeten dat Nederland weliswaar een belangrijke rol wil spelen voor heel West-Europa bij de import van waterstof, maar dat veel keuzes worden gemaakt door exporteurs. Zo heeft Oman zich als doel gesteld om in 2030 in totaal 1 miljoen ton groene waterstof te produceren.

‘Export van ammoniak lijkt hierbij de methodiek te gaan worden, maar niet iedereen accepteert dat vanwege de veiligheidsrisico’s. Ik kan me dan ook niet voorstellen dat ammoniakschepen straks overal ter wereld in bewoonde gebieden mogen aanmeren. Ondanks de technische uitdagingen is vloeibare waterstof zeker een kanshebber. Daarom moeten we daar nu al op inzetten, het is vergelijkbaar met onze export van LNG’, zo vertelde de Omaanse minister voor Energie Al Aufi onlangs op een waterstofconferentie in Amsterdam.

---

---

Onzekerheid

De huidige onzekerheid op dit vlak maakt het echter ingewikkeld voor de industrie om nu al te vergroenen. Daarvoor zijn ook vanuit hen forse investeringen in infrastructuur nodig. ‘De industrie besluit nu echter nog niet om waterstof af te gaan nemen. Ze wil eerst weten dat ze op het juiste paard wedt en dat er een supply chain is met voldoende gegarandeerd aanbod’, zegt Alexander Garbar van Duisport.

‘Iedereen had het altijd over ammoniak, maar we weten dat het een ingewikkeld product is vanwege de toxiciteit. Vloeibare waterstof was een paar jaar geleden nog een ver toekomstbeeld. Maar het afgelopen jaar zijn er op dat gebied veel ontwikkelingen geweest. Vloeibare waterstof maakt het veel makkelijker voor ons de infrastructuur ook dichter bij de bewoonde omgeving aan te leggen.’

Dat waterstof straks essentieel is voor de industrie, is volgens Tarek Helmi, Global Hydrogen Lead bij Deloitte, echter wel een zekerheid. ‘Een paar jaar geleden had iedereen het nog over elektrificatie. Dat is echter zeer complex, zo blijkt uit de praktijk. Er zijn volop problemen met netcongestie, wisselend vraag/aanbod van stroom en schommelingen in het netwerk. We hebben waterstof sneller nodig dan eerst gedacht.’

En of dan LOHC of ammoniak de strijd gaat winnen, dat is op dit moment nog niet te zeggen. De competitie is nog volop gaande. Bovendien meldt vloeibare waterstof zich ook nog als derde titelkandidaat in de strijd. Wijtzes verwacht echter dat ammoniak in eerste instantie kampioen wordt als het gaat om import.

Vloeibare waterstof

‘Vervolgens komen de de LOHC’s erbij en op langere termijn is ook vloeibare waterstof zeker in beeld. Die ontwikkelingen lijken nu best hard te gaan. Nadeel van vloeibare waterstof is alleen dat de tank onderweg langzaam warm wordt en er daarom waterstof losgelaten moet worden om overdruk te voorkomen, indien die losgelaten waterstof niet wordt gebruikt als brandstof. Zo heeft BMW in het verleden een auto ontwikkeld die rijdt op vloeibare waterstof. Als je die een paar dagen liet staan, was de tank leeg door lekkage van waterstof via het overdrukventiel.’

Toch is dat probleem technisch op te lossen, verwacht Wijtzes. ‘Dit nadeel bestond eerst ook bij LNG en daar is het verholpen. Bovendien wordt er momenteel veel onderzoek gedaan naar hoe de boil-off van vloeibare waterstof kan worden ingezet als brandstof voor schepen.’

---

---