Kan het bestaande gasnetwerk gebruikt worden voor waterstof? Op die vraag wordt antwoord gezocht in een internationaal onderzoek. Hierin wordt geconcludeerd dat bestaande gasnetten grotendeels onbruikbaar zijn voor waterstof. Er zijn namelijk grote chemische en fysieke verschillen tussen waterstof en aardgas, wat uitdagingen meebrengt voor veiligheid, energievoorziening, klimaatimpact en kosten.

Het hergebruiken van het bestaande gasnetten voor waterstof is een aantrekkelijk idee, omdat het een kostenefficiënte manier is om te werken aan de energietransitie. Maar overstappen naar waterstof in het bestaande gasnetwerk kan niet zonder grote aanpassingen en vervangingen. Ook als dat toch lukt, ondanks hoge kosten en technische barrières, blijven veiligheids- en duurzaamheidsrisico’s bestaan. Dat concludeert het onderzoek  ‘A review of challenges with using the natural gas system for hydrogen’.

Allerlichtste molecuul
Methaan (het hoofdbestandsdeel van aardgas) en waterstof hebben een aantal belangrijke fysieke en chemische verschillen. Die verschillen zijn zo groot dat ze het gebruik van het gasnet voor waterstof in de weg staan.

Waterstof is het kleinste en lichtste molecuul dat we kennen. Het is acht keer zo licht als methaan en drie keer zo diffuus. Daardoor kan waterstof een stuk makkelijker ontsnappen uit een leiding.

Daarnaast is de temperatuur waarbij waterstof vloeibaar wordt een stuk lager (minus 253 graden celsius) dan voor methaan (minus 162 graden Celsius). Het kost dus aanzienlijk meer energie om waterstof in vloeibare toestand te krijgen, wat belangrijk kan zijn bij opslag en transport.

Tenslotte is waterstof meer reactief, makkelijker ontvlambaar, heeft het gevaarlijkere vlammen dan methaan en heeft het een lagere energiedichtheid dan aardgas. Dat maakt het een gevaarlijkere stof om mee te werken en lastig om op te slaan, schrijven de onderzoekers.

Tenslotte is ook de GWP (Global Warming Potential) van waterstof hoger dan dat van methaan. Over een periode van honderd jaar is waterstof ongeveer twaalf keer schadelijker dan CO2 en 37 keer schadelijker over een periode van twintig jaar. Voor methaan is dat respectievelijk dertig en tachtig.

Aanpassingen en risico’s
Gasnetten zijn ontworpen en afgesteld op de eigenschappen van aardgas, niet op die van waterstof. Volgens het onderzoek zijn er in iedere stap van de keten - productie, transport, distributie, opslag, eindgebruik – problemen bij het gebruiken van het gasnet voor waterstof. Dat maakt hergebruik van de leidingen moeilijker en betekent dat maatregelen genomen moeten worden om bijvoorbeeld lekkages te voorkomen.

Lekkages kunnen verholpen worden door een coating aan te brengen, dat betekent dus wel een aanpassing voor de leidingen. Een andere oplossing is om waterstof op lagere druk rond te pompen, maar waterstof heeft al een lagere energiedichtheid dan aardgas. Om gelijke hoeveelheid energie te transporteren is een drie keer zo hoge druk nodig dan bij aardgas. 

Sommige problemen kunnen verholpen worden door aardgas en waterstof met elkaar te vermengen. Het nadeel daarvan is dat de CO2-besparing ook een stuk minder is. Een mix van 20 procent waterstof betekent slechts 7 procent waterstof in inhoud (door een lagere energiedichtheid per volume) en in het beste geval ook 7 procent CO2-besparing. Mengen van waterstof met aardgas heeft door risico op lekkages nog steeds veiligheids- en klimaatrisico's.

Experimenten in Nederland
Volgens Gasunie is het bestaande gasnet, al is het met een aantal aanpassingen, veilig en tegen minimale kosten (in vergelijking met de aanleg van nieuwe pijpleidingen) te gebruiken voor het transport van waterstof. Dat concluderen zij uit een studie van HyWay27. “Bij het transport van waterstof wordt rekening gehouden met het effect van waterstof op de leiding en in potentie grotere kans op lekken.” Bovendien wordt dit werk van Gasunie gecontroleerd op veiligheid door de Inspectie van de Leefomgeving en Transport.

Bovendien wordt er in Nederland al gewerkt aan een waterstofnetwerk. Dat gaat om 1.200 kilometer aan leidingen, waarvan zo’n 1.000 kilometer zal bestaan uit bestaande leidingen. Sommige aardgasleidingen komen namelijk vrij, bijvoorbeeld door het stoppen van gaswinning in Groningen, het efficiënter gebruik maken van energiebronnen en verduurzaming via andere energiedragers.

In dit netwerk worden vijf industriële gebieden met elkaar verbonden. De aanleg van het netwerk is begonnen in oktober 2023 en moet volgens de planning klaar zijn voor 2030.

Waterstof in woonwijk en industrie
Op een paar plekken in Nederland wordt al gewerkt of geëxperimenteerd met het transporteren van waterstof in het aardgasnet. Zo doet Alliander een pilot met waterstof in een woonwijk in Lochem en wisselen twee bedrijven in zeeland al sinds 2018 waterstof uit via de bestaande hoofdgastransportleiding.

De onderzoekers sluiten af met een aanbeveling: “Door de fysieke en chemische eigenschappen is waterstof geen effectieve decarbonization tool om te gebruiken in huizen en gebouwen. Voor decarbonisatie is het belangrijk om te bepalen of een brandstof echt nodig is, en om het te vergelijken met meer effectieve opties, zoals directe elektrificatie waarbij hernieuwbare elektriciteit is gebruikt.”