Viessmann ontwikkelt oplossingen om klimaatneutraal te verwarmen met waterstof

Meer dan 90 procent van de verwarmingsinstallaties in ons land werken tegenwoordig nog op aardgas of stookolie. Maar dat we definitief vaarwel zeggen aan deze fossiele brandstoffen, dat staat vast. Om de CO₂-uitstoot van woningen zo veel mogelijk te kunnen verminderen, zullen elektriciteit en hernieuwbare energiebronnen een belangrijke rol spelen. Vooral de keuze voor groene waterstof geldt als een consequente methode om de gebouwensector klimaatneutraal te maken. Dit wordt met behulp van elektriciteit uit windkracht- en fotovoltaïsche installaties CO₂-neutraal uit water gegenereerd en zonder schadelijke uitstoot voor het klimaat verbrand.


De Viessmann-fabrieken in Allendorf (Eder)

Als innovatieve koploper in de sector biedt Viessmann vandaag al de mogelijkheid om efficiënt gebruik te maken van waterstof voor de verwarming.


Een heel dorp verwarmen op waterstof: in Stad aan ’t Haringvliet kan het straks

In december 2021 werd in Stad aan ’t Haringvliet een bijzonder inspiratiehuis geopend. Hier kunnen bewoners zien en ervaren welke mogelijkheden ze hebben om hun huis te verduurzamen en van het gas af te halen.

Eén van de opties: waterstof. In dit dorp – 650 huizen – wordt sinds 2018 serieus gewerkt aan de overstap op waterstof. De ligging van het dorp leent zich er perfect voor, op Goeree-Overflakkee, omringd door water en wind- en zonneparken. We praten erover met Jonathan Reitsma en Richard van As-Jacobsson, beide al jaren nauw betrokken bij dit project. “Het is een burgerinitiatief geweest om te kijken of het hele dorp over kan op waterstof. Dit is dus allemaal geïnitieerd door de bewoners.”

Nieuwsgierigheid bij bewoners, daar is het mee begonnen in Stad aan ’t Haringvliet: als we willen verduurzamen, wat kan er dan wel en wat kan niet? Zo ontstond een paar jaar geleden het inwonersinitiatief Stad Aardgasvrij.

In het dorp staan veel oude en vrijstaande woningen. Het is duur om die woningen maximaal te isoleren om ze geschikt te maken voor all-electric lagetemperatuursverwarming. En de afwezigheid van duurzame warmtebronnen maakt het dorp niet aantrekkelijk voor een warmtenet. Waterstof daarentegen, daar leent de ligging van het dorp zich perfect voor. Op Goeree-Overflakkee, omringd door water en wind- en zonneparken. Met een bijdrage vanuit het Rijk onderzoekt ‘Stad’ nu sinds 2018 hoe zij de overstap kan maken van aardgas naar waterstof.

Waterstof door het bestaande gasnet

Jonathan Reitsma is sinds 2019 projectleider van Stad Aardgasvrij en vertegenwoordigt de bewoners. “Bij de overstap van aardgas naar waterstof zijn de aanpassingen die nodig zijn aan de woning beperkt. Er is een waterstof-cv ketel nodig, de gasleiding moet worden nagekeken, de gasmeter moet worden vervangen, het wordt elektrisch koken en dan heb je de grootste stappen wel gemaakt. Waar dit project echt anders in is, is dat we onderzoeken hoe het héle dorp kan overstappen op waterstof, mét gebruik van het bestaande gasnet. Het bestaande gasnet gebruiken voor waterstof, daar is nog geen regelgeving voor. Bovendien: iedereen gaat dan mee, niemand kan achterblijven. Draagvlak is dus heel belangrijk.”

Waterstof maken, opslaan en transporteren

Richard van As-Jacobsson is projectcoördinator van Stad Aardgasvrij. Hij brengt alle partijen bij elkaar om de overstap naar waterstof qua regelgeving en techniek ook echt mogelijk te maken. “Dit project startte bij de bewoners en gemeente en gaandeweg kwamen er steeds meer partijen bij. De woningcorporatie Oost West Wonen, H2GO, Deltawind, Stedin, de Gasunie, Eneco, Hygro, Greenpoint, de provincie. Waterstof moet immers gemaakt worden, opgeslagen, getransporteerd en in de woningen worden gebracht.”

“Samenwerking leidde er onder andere toe dat we in maart 2020 met overheden en partijen uit de sector de Green Deal H2-wijken ondertekenden. Daarin spraken we af om samen de ontwikkeling van waterstofwijken in de praktijk te verkennen. Het Rijk helpt ons nu met het regelen van dingen die snel geregeld moeten worden. Want je hebt allerlei afspraken nodig om zo’n lokaal systeem op gang te brengen.”

 

een heel dorp op waterstof verwarmen

 

Inspiratiehuis met heel veel informatie

“We bouwen het zo op dat als we starten, we weten dat we het kunnen,” vult Jonathan aan.” We doen het dus in stappen en bij al die stappen nemen we de bewoners actief mee. Het inspiratiehuis vervult daarbij een belangrijke functie. Hier kunnen de inwoners zien welke maatregelen ze allemaal kunnen nemen om hun huis te verduurzamen. Over alles hebben we informatie: zonnepanelen, infraroodpanelen, warmtepompen, enkel-, dubbel- en tripleglas, ventilatie, isolatie, kierdichting. En er hangen dus ook meerdere waterstofketels. We willen dat de mensen het kunnen zien en voelen en hen 100% informeren, zodat ze zelf een goede keus kunnen maken.”

Al jaren serieus bezig met waterstof

Viessmann doet mee aan dit project. We vinden het prachtig dat dit zo door de bewoners wordt gedragen. In het huis hangen ketels van Remeha, Gasterra en Nefit, in de huiskamer worden
demo-boilers getoond van Remeha, Nefit en Viessmann. Ook staan er warmtepompen van Remeha en Viessmann.

“De waterstofketels zijn nog niet in gebruik. Ze hangen er nu vooral om de mensen te laten zien dat het er bijna precies zo uitziet als een cv ketel,” vertelt Jonathan. “En dat er meerdere waterstofketels hangen geeft natuurlijk ook aan dat leveranciers al jaren serieus bezig zijn met waterstof.”

Veilig en betaalbaar alternatief

Jonathan krijgt veel vragen van bewoners en wat hem daarbij opvalt: niemand vraagt of het wel warm wordt met een waterstofketel. “Het lijkt zo op de cv ketel die ze al kennen, dat die vraag niet wordt gesteld. Een vraag die we wel vaak krijgen: is het wel veilig en is het betaalbaar? Dan kunnen we vertellen dat een veilige energiedrager is en nemen we zo ook mee in hoe streng de eisen zijn omtrent veiligheid. En we kunnen vertellen dat ze de waterstofketel straks gratis geleverd krijgen binnen dit project, we de prijs voor waterstof vastzetten voor 15 jaar en je er op je energierekening niets van merkt.”

Met het hele dorp over op waterstof

Het doel is om het inspiratiehuis vanaf maart 2022 ook echt te verwarmen met waterstof. Voor de zomer komt er dan een draagvlakmeting en als die uitwijst dat er voldoende draagvlak is, dan is het plan om in de zomer van 2025 met het hele dorp over te stappen op waterstof. Wij zullen u vanuit Viessmann op de hoogte houden van dit project!


Een enorme besparing mogelijk

Het gebruik van waterstof en de elektrificatie van de warmtevoorziening moeten hand in hand gaan. Indien in de toekomst voor de verwarming van gebouwen uitsluitend zou worden ingezet op stroom voor de werking van warmtepompen of elektrische infraroodverwarmingen, dan zou een dure uitbreiding van de stroomnetten en van reserve-energiecentrales absoluut noodzakelijk zijn om de continuïteit van de voorziening te garanderen.

Voor waterstof daarentegen kunnen de bestaande gasnetten worden gebruikt, wat heel wat minder investeringen voor de ombouw van ons energiesysteem tot gevolg zou hebben. 

En daar komt nog bij: waterstof kan vrijwel meteen bijdragen tot een duidelijke vermindering van de uitstoot van broeikasgassen. Alleen al de toevoer van 20 procent waterstof in de aardgasnetten zou de CO₂-uitstoot met zowat 7 procent doen dalen, en dat ieder jaar. Een bijdrage tot de bescherming van het klimaat die snel resultaten oplevert. Temeer daar volgens een actuele enquête twee derden van de bevolking de idee om met waterstof te verwarmen genegen is, wanneer daarbij geen CO₂ ontstaat.


Tot 30 procent waterstof is al mogelijk

Optimaal klaar voor de toekomst met een moderne wandketel

In principe kunnen de moderne gascondensatieketels van Viessmann vandaag al werken met een maximale toevoeging van 30 procent waterstof in het aardgas. Zowel bouwheren als renoveerders die voor een dergelijk verwarmingstoestel kiezen, zijn dan ook optimaal voorbereid voor de nakende ontwikkeling van ons energiesysteem.

Moderne gascondensatieketels zijn H2-ready en kunnen dan ook met 20 tot 30 procent waterstof in het aardgas werken.


Condensatietechniek voor zuivere waterstof

Viessmann neemt zijn verantwoordelijkheid op voor de leefruimte van de toekomstige generaties. Om in de toekomst zowel klimaatneutraal alsook veilig en betaalbaar onze woningen te kunnen verwarmen, ontwikkelt de onderneming "H2-ready"-verwarmingsketels die met zuivere waterstof kunnen werken.

Verder bouwend op de beproefde gascondensatietechniek van de Vitodens-familie worden momenteel brandercomponenten alsook de diverse systemen voor verbranding, vlambewaking en regeling herwerkt, om ze aan de specifieke verbrandingseigenschappen van waterstof aan te passen. Het is de bedoeling dat de nieuwe wandketels mits enkele ingrepen eenvoudig en snel kunnen worden omgeschakeld van de werking op aardgas of aardgas/waterstof-mengsels naar zuiver waterstof. Op die manier genieten de exploitanten van de installaties tijdens de overgangsfase van aardgas naar waterstof toch van een maximale zekerheid voor de toekomst.


Om de video te starten klikt u op de afspeelknop. Houd er rekening mee dat door het oproepen van de video, gegevens worden verzonden naar YouTube. Raadpleeg onze gegevensbeschermingsverklaring voor meer informatie.

H2-ready met de gascondensatieketels van Viessmann
H2-ready met de gascondensatieketels van Viessmann

Na de tests van de prototypen volgen de kwalificatie en het testen op lange termijn van de toestellen, waarna ze vanaf 2023 in Kaisersesch voor het eerst in de praktijk zullen worden gebruikt. De marktintroductie is tot nog toe gepland voor 2025. Dan zullen er vermoedelijk ook meer regionale gasnetten zijn die uitsluitend waterstof leveren aan de huishoudens en de industriële bedrijven.

Foto: "H2-ready"-ketels voor de werking met zuiver waterstof op de testbank in het Technisch Lokaal van het Onderzoeks- en Ontwikkelingscentrum van de Viessmann Groep.
Testbank met "H2-ready"-ketels


Compleet aanbod voor het gebruik van waterstof

Brandstofcel Vitovalor PT2 met stroomopslagsysteem Vitocharge VX3 van Viessmann

"We create living spaces for generations to come": dat is onze wens. Viessmann brengt met de "H2-ready"-condensatieketel niet alleen een innovatief verwarmingstoestel op de markt, maar biedt tegelijkertijd ook zekerheid voor de toekomst, gecombineerd met de gekende hoge betrouwbaarheid van het Duitse familiebedrijf, dat intussen al een traditie van meer dan 100 jaar kan voorleggen.

Als innovatieve koploper in de sector effent de onderneming het pad in dit waterstof-tijdperk: nu al met de "H2-ready"-wandketels, maar in de nabije toekomst ook met condensatieketels voor grotere vermogens, alsook met brandstofcellen en warmtekrachtkoppelingsmodules.

Foto: "We create living spaces for generations to come": Gascondensatieketels,  brandstofcellen en warmtekrachtkoppelingsmodules van Viessmann zullen in de nabije toekomst ook voor een werking met zuivere waterstof beschikbaar zijn.


Wat is waterstof?

Waterstof is het oudste en meest voorkomende element in het universum. Zijn vele positieve eigenschappen maken van waterstof de ideale vervanging voor fossiele energiebronnen zoals aardgas en stookolie:

  • Waterstof is niet giftig en niet bijtend of radioactief
  • Dit element leidt niet tot watervervuiling en is niet schadelijk voor het milieu
  • In vergelijking met aardgas en stookolie heeft waterstof de hoogste energiedichtheid per kilogram (waterstof 33,3 kWh/kg, aardgas 13,9 kWh/kg, stookolie 11,4 kWh/kg)
  • Maar waterstof kan vooral ook CO₂-neutraal worden geproduceerd, en bij de verbranding ervan worden vrijwel geen verbrandingsgassen geproduceerd

De waterstofatomen die op aarde voorkomen, vinden we praktisch alleen chemisch gebonden terug, bijvoorbeeld als water. Hierdoor beschikt de mensheid over een vrijwel onuitputtelijke bron. Want als we alle waterreserves op aarde samennemen, krijgen we bijna 1,4 miljard kubieke kilometer. Maar ook methaan en aardolie zijn belangrijke verbindingen die waterstof omvatten.


Wat verstaan we onder groene, grijze, blauwe en turquoise waterstof?

Om zuivere waterstof te verkrijgen, moet het eerst uit de chemische verbindingen worden gehaald. Daartoe bestaan er hoofdzakelijk vier procedures:

●  Groene waterstof wordt via elektrolyse uit water gewonnen. De voor deze procedure benodigde stroom komt uitsluitend uit hernieuwbare energieën zoals wind- en zonne-energie. Bijgevolg is deze methode van waterstofwinning absoluut CO₂-vrij.

●  Grijze waterstof wordt via stoomreformatie geproduceerd. Daarbij is aardgas doorgaans de grondstof. Bij deze procedure komt er CO₂ in het milieu terecht, wat het broeikasgaseffect versterkt.

●  Blauwe waterstof wordt net als grijze waterstof via stoomreformatie uit aardgas gewonnen. Het CO₂ dat daarbij ontstaat, komt echter niet in het milieu terecht, maar wordt opgeslagen. Hierdoor kan deze procedure na afweging als CO₂-neutraal worden beschouwd.

●  Turquoise waterstof ontstaat door methaan in een hogetemperatuurreactor thermisch te splitsen. Daarbij ontstaat koolstof in vaste toestand, dat voor andere toepassingen gebruikt en langdurig opgeslagen kan worden. Om deze procedure CO₂-neutraal te houden, moet de warmteproductie voor de hogetemperatuurreactor met hernieuwbare energiebronnen worden gerealiseerd.

Representatieve studies gaan uit van dalende kosten voor de waterstofwinning, aangezien de kosten voor elektrolyse-inrichtingen en voor stroom die uit hernieuwbare bronnen wordt geproduceerd, steeds verder dalen. Volgens het internationale instituut voor marktonderzoek BloombergNEF zou groene waterstof tegen 2050 zelfs concurrentieel kunnen zijn met de kosten voor aardgas.


De kringloop van de groene waterstof

De kringloop van de groene waterstof

De kringloop van de groene waterstof: om “groene” waterstof te krijgen, wordt water via elektrolyse opgesplitst. De stroom die daarvoor nodig is, komt uitsluitend uit hernieuwbare energieën; bijgevolg is deze stroom en dus ook de productie van de nieuwe energiebron CO₂-vrij. Ook bij het gebruik van de stroom, bijvoorbeeld voor verwarming, ontstaat geen kooldioxide. Naast de warmte die hierdoor vrijkomt, wordt vooral waterdamp gevormd, die via de rookgasleiding aan de omgeving wordt afgegeven. En zo sluit zich de kringloop met productie uit de grondstof water en de verbranding van de waterstof, waarbij opnieuw water ontstaat.