1.Wat is waterstofenergie?
Waterstof, het belangrijkste element in het periodiek systeem, heeft het laagste aantal protonen, slechts één. Het waterstofatoom is ook het kleinste en lichtste van alle atomen. Waterstof komt op aarde voornamelijk voor in gebonden vorm, waarvan water de meest voorkomende is. Water is dan ook de meest wijdverspreide stof in het universum.
Waterstof heeft een zeer hoge verbrandingswaarde. Vergelijk de hoeveelheid warmte die vrijkomt bij de verbranding van dezelfde massa aardgas, benzine en waterstof:
Onder dezelfde omstandigheden,
Volgens de meting komt er bij de verbranding van 1 gram aardgas ongeveer 55,81 kilojoule aan warmte vrij;
Bij de verbranding van 1 gram benzine komt ongeveer 48,4 kilojoule aan warmte vrij;
Bij de verbranding van 1 gram waterstof komt ongeveer 142,9 kilojoule aan warmte vrij.
Bij de verbranding van waterstof komt 2,56 keer zoveel warmte vrij als bij aardgas en 2,95 keer zoveel warmte als bij benzine. Uit deze gegevens blijkt duidelijk dat waterstof de basiseigenschappen van een ideale brandstof bezit: een hoge verbrandingswaarde!
Waterstofenergie behoort hoofdzakelijk tot de secundaire energiebronnen. De kernvraag is of de logica, technologie en economie ervan van belang zijn voor het ecologisch evenwicht, milieubeheer en klimaatverandering. Secundaire energie vormt de schakel tussen primaire energie en energiegebruikers en kan worden onderverdeeld in twee categorieën: "procesenergiebronnen" en "energiebronnen die in de energievoorziening aanwezig zijn". Elektrische energie is ongetwijfeld de meest gebruikte "procesenergiebron", terwijl benzine, diesel en kerosine de meest gebruikte "energiebronnen" zijn.
Logischerwijs kunnen moderne, zeer mobiele transportmiddelen, zoals auto's, schepen en vliegtuigen, geen grote hoeveelheden elektrische energie van elektriciteitscentrales gebruiken, omdat "procesenergiebronnen" moeilijk in grote hoeveelheden direct op te slaan zijn. In plaats daarvan kunnen ze alleen grote hoeveelheden "energiehoudende brandstoffen" gebruiken, zoals benzine, diesel, kerosine en vloeibaar aardgas.
Tradities zijn echter niet altijd houdbaar en niet altijd logisch. Met de opkomst en ontwikkeling van elektrische voertuigen en hybride elektrische voertuigen kan "procesprestatiebron" ook "energiebevattende energie" vervangen. Logischerwijs zullen fossiele brandstoffen uiteindelijk uitgeput raken bij voortdurende consumptie, en zal er onvermijdelijk een nieuwe vorm van "energiebevattende energie" ontstaan, waarvan waterstofenergie een belangrijk voorbeeld is.
Waterstof komt veelvuldig voor in de natuur en vormt naar schatting 75 procent van de massa van het universum. Het is wijdverspreid aanwezig in lucht, water, fossiele brandstoffen en alle soorten koolhydraten.
Waterstof heeft goede verbrandingseigenschappen, een hoog ontstekingspunt, een breed verbrandingsbereik en een hoge verbrandingssnelheid. Vanuit het oogpunt van calorische waarde en verbranding is waterstof absoluut een hoogwaardige en efficiënte energiebron. Bovendien is waterstof zelf niet giftig. Naast de vorming van water en een kleine hoeveelheid waterstofnitride na verbranding, produceert het geen schadelijke verontreinigende stoffen voor het milieu en is er geen CO2-uitstoot. Daarom behoort waterstofenergie tot de schone energie, wat van groot belang is voor milieubeheer en het verminderen van CO2-uitstoot.
2. De rol van waterstofenergie
Waterstofenergie kent een enorme industriële keten die de productie, opslag, transport en het tanken van waterstof, brandstofcellen en eindtoepassingen omvat.
Bij energieopwekking kan waterstofenergie worden gebruikt voor schone energieproductie om de vraag naar energie in evenwicht te brengen en het tekort aan stroom tijdens piekuren op te lossen.
Bij verwarming kan waterstofenergie worden gemengd met aardgas, een van de weinige koolstofarme energiebronnen die in de toekomst met aardgas kan concurreren.
In de luchtvaartsector, die jaarlijks meer dan 900 miljoen ton koolstofdioxide uitstoot, is waterstofenergie de belangrijkste manier om koolstofarme luchtvaart te ontwikkelen.
In de militaire sector kan de waterstofbrandstofcel worden gebruikt vanwege zijn stille werking, de mogelijkheid om een continue stroom te leveren en een hoge energieconversie, wat een belangrijke voorwaarde is voor de stealth-eigenschappen van onderzeeërs.
Voertuigen op waterstof hebben goede verbrandingseigenschappen, snelle ontsteking, een hoge calorische waarde en ruime reserves, naast andere voordelen. Waterstofenergie kent een breed scala aan bronnen en toepassingen, waardoor het aandeel fossiele brandstoffen effectief kan worden verminderd.
Het verbeteren van de schone energievoorziening en het ontwikkelen van waterstofenergie is een belangrijke pijler voor de opbouw van een "multi-energie complementair" energievoorzieningssysteem en een belangrijke drijvende kracht achter de energietransformatie en -modernisering.
Geplaatst op: 19 april 2023