Groene waterstof zou tegen 2035 waarschijnlijk minder dan 1% van de totale energie wereldwijd leveren, terwijl de Europese Unie tegen 2030 iets eerder de 1% zou kunnen bereiken. Met name het plan van de EU voor 2030 om 10 miljoen ton groene waterstof te leveren met binnenlandse capaciteit zal buiten bereik zijn, tenzij beleidsmakers een groei kunnen stimuleren die ongekend is voor energietechnologieën. In 2040 is een doorbraak naar hogere groene waterstofaandelen waarschijnlijker, maar er heersen grote onzekerheden, die de investeringsrisico's van vandaag vergroten. De geschiedenis leert echter dat noodachtige beleidsmaatregelen aanzienlijk hogere groeipercentages kunnen opleveren, de doorbraak bespoedigen en de kans op toekomstige beschikbaarheid van waterstof vergroten.

Het heeft de afgelopen jaren een golf van enthousiasme aangewakkerd en speelt een cruciale rol bij het faciliteren van veel scenario's voor emissievrije emissies:Groene waterstof en afgeleide e-brandstoffen zijn gebaseerd op hernieuwbare elektriciteit en worden geproduceerd via een proces dat elektrolyse wordt genoemd, waarbij watermoleculen worden gesplitst H₂ O omgezet in waterstof en zuurstof.

"Veel van het debat en onderzoek rond waterstof draaiden om vraaggerelateerde vragen over geschikte toepassingen, markten en sectoren. Maar tot nu toe heeft geen enkele studie het knelpunt geanalyseerd van mogelijke uitbreidingsroutes voor elektrolyse - een toeleveringstechnologie in de kinderschoenen die moet worden ervaren snelle innovatie en implementatie om het potentieel voor mitigatie van klimaatverandering te ontketenen", legt hoofdauteur Adrian Odenweller van het Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK) uit. Het onderzoek verschijnt in Natuurenergie .

Een doorbraak voor groene waterstof is niet vanzelfsprekend. Beslissende beleidsmaatregelen zijn vereist

De huidige elektrolysers zijn meestal klein en individueel vervaardigd; toch moet de wereldwijde capaciteit tegen 2050 met een factor 6000-8000 groeien om bij te dragen aan klimaatneutraliteitsscenario's die verenigbaar zijn met de Overeenkomst van Parijs. Dit overschaduwt de gelijktijdig vereiste 10-voudige toename van hernieuwbare energie, die direct beschikbaar en kostenconcurrerend is.

Met behulp van een computersimulatie met diffusie van energietechnologie en het verkennen van duizenden mogelijke werelden, heeft het onderzoeksteam een ​​diepe duik genomen in de waarschijnlijkheid en haalbaarheid van het opvoeren van de elektrolysecapaciteiten.

"Het brede succes van groene waterstof is geen gegeven. Zelfs nu de elektrolysecapaciteiten zo snel groeien als wind- en zonne-energie, zijn er sterke aanwijzingen voor schaarste op korte termijn en onzekerheid op de lange termijn in termen van beschikbaarheid van groene waterstof," PIK co-auteur Falko Ueckerdt zegt. "Beide belemmeren investeringen in het eindgebruik en de infrastructuur van waterstof, waardoor het potentieel van groene waterstof wordt verminderd en de klimaatdoelstellingen in gevaar worden gebracht. Hoewel dit vanuit beleidsperspectief een riskante gok zou kunnen maken, suggereren historische analogieën ook dat noodachtige beleidsmaatregelen aanzienlijk zouden kunnen bijdragen hogere groeipercentages, het versnellen van de doorbraak en het vergroten van de kans op toekomstige beschikbaarheid van waterstof."

Dergelijke analogen omvatten situaties van mobilisatie in oorlogstijd (bijvoorbeeld Amerikaanse vliegtuigen of vrijheidsschepen in de Tweede Wereldoorlog), van massale publieke investeringen en centrale coördinatie (bijvoorbeeld nucleair in Frankrijk of hogesnelheidstreinen in China), of van marktgestuurde inzet van zeer modulaire IT-innovaties met lage coördinatievereisten (bijvoorbeeld internethosts of smartphones).

Politiek kapitaal investeren met groeiende kennis, de resterende risico's in evenwicht brengen

De kennis over waterstof - van beschikbaarheid tot kosten - zal de komende jaren heel snel groeien, stellen de auteurs. Het bevorderen van snelle investeringen in groene waterstoftoeleveringsketens die onconventioneel hoge groeipercentages van elektrolyse mogelijk maken, zou de haalbaarheidsruimte vergroten die verder gaat dan wat is ervaren voor energieanalogen zoals wind en zon.

"Dit zou de vicieuze cirkel van onzeker aanbod, onvoldoende vraag en onvolledige infrastructuur kunnen doorbreken en het kunnen veranderen in een positief feedbackmechanisme, waarbij elk onderdeel de andere versterkt. Schaarste op korte termijn en onzekerheid op lange termijn zijn twee kanten van hetzelfde munt en kunnen samen worden opgelost door sterkere beleidsondersteuning die gedeelde verwachtingen van snelle groei wekt", zegt co-auteur Gregory Nemet van de Universiteit van Wisconsin-Madison.

Beleid dat de aanzet geeft tot een snelle inzet van elektrolyzers die de komende jaren capaciteit op Gigawatt-schaal leveren, zou kunnen helpen om substantiële innovatie- en schaaleffecten te ontsluiten en groene waterstof in staat te stellen te voldoen aan de vraag in sectoren die ontoegankelijk zijn voor directe elektrificatie, aldus de studie. In combinatie met de uitbreiding van hernieuwbare elektriciteit zou het de deur kunnen openzetten voor het bereiken van een bredere en prominentere rol van waterstof in een klimaatneutraal energiesysteem.

Beleidsmakers moeten zich er echter van bewust zijn dat er een risico blijft bestaan ​​om het potentieel van groene waterstof te overschatten, merkt PIK-co-auteur Gunnar Luderer op:"Zelfs bij gunstige ontwikkelingen in de nabije toekomst zal de waterstofvoorziening veel te schaars zijn om het gebruik van fossiele brandstoffen op een brede schaal. Beleidsmakers moeten prioriteit geven aan waterstofprikkels in sectoren waar geen andere alternatieven bestaan, zoals de zware industrie (bijv. staal), of stroomvoorziening in uren met weinig wind en zonne-elektriciteitsopwekking. Waterstof mag echter niet worden gebruikt als excuus om de rol te vertragen - uit andere direct beschikbare schone opties zoals elektrische mobiliteit of warmtepompen. Om de uitstoot van broeikasgassen effectief te verminderen en klimaatrisico's te beperken, moeten we alle cruciale koolstofvrije technologieën met volle kracht opschalen." + Verder verkennen

Het schatten van de toekomstige kosten van waterstofbrandstof voor transport in India