Zware industrie plant introductie koolstofarme waterstof voor de koolstofintensieve delen van hun operatie

Koolstofarme waterstof[1] is in opkomst als een veelbelovend instrument voor emissiereductie en een cruciale facilitator voor het bereiken van een groenere toekomst. Uit een nieuw rapport van het Capgemini Research Institute, “Low-Carbon Hydrogen – A Path to a Greener Future“, blijkt dat in de zware industrie zo’n 62% van de bedrijven[2] naar koolstofarme waterstof kijkt om koolstofintensieve systemen te vervangen. Energie- en utility-bedrijven verwachten dat koolstofarme waterstof tegen 2050 gemiddeld in 18% van het totale eindverbruik van energie zal voorzien. Daarnaast zal het investeringen in de hele koolstofarme waterstofwaardeketen ontsluiten, met name in de ontwikkeling van waterstofinfrastructuur, kosteneffectieve productietechnologie, elektrolyse-apparaten en brandstofcellen.

Uit het rapport blijkt dat de meeste organisaties geloven dat koolstofarme waterstof op lange termijn zal bijdragen aan het bereiken van de emissie- en duurzaamheidsdoelstellingen. 63% van de energie- en utility-bedrijven ziet koolstofarme waterstof als een cruciaal instrument om economieën koolstofvrij te maken. Zo’n 62% van de ondervraagden gelooft dat koolstofarme waterstof landen kan helpen hun afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verminderen en energieonafhankelijkheid te bevorderen. Volgens hen kunnen deze technologieën tegen 2050 tot 55% van de totale waterstofmix voor hun rekening nemen.

Gemiddeld 0,4% van de totale jaarlijkse inkomsten wordt door energie- en utility-bedrijven tegen 2030 gereserveerd voor koolstofarme waterstof, met name voor vervoer en distributie van waterstofenergie (53%), productie (52%) en R&D (45%).

Florent Andrillon, Group ClimateTech Lead bij Capgemini zegt: “ Koolstofarme waterstof is een cruciaal instrument voor een schone energiemix en voor het koolstofvrij maken van sectoren met een hoge uitstoot, zoals de industrie en het vervoer, en dus voor het bestrijden van de opwarming van de aarde. Het opschalen van de initiatieven die we vandaag zien, vereist aanzienlijke investeringen in R&D, samenwerking in de hele waardeketen, duidelijke partnership-strategieën en op maat gemaakte business case-evaluaties. Organisaties moeten de juiste samenwerking aangaan in de hele waardeketen, hun afname veiligstellen, competentiecentra voor waterstof ontwikkelen en technologieën zoals simulaties, digital twins en traceerbaarheidsoplossingen inzetten om hun koolstofarme waterstofinitiatieven met succes op te schalen. Hoewel het bereiken van meetbaar succes niet gemakkelijk zal zijn, hebben we nu de kans om een koolstofarme toekomst te creëren.”

Vraag en investeringen in koolstofarme waterstof groeien in alle sectoren

In alle sectoren en regio’s is de vraag naar waterstof de afgelopen drie jaar met meer dan 10% gestegen. Deze vraag zal naar verwachting blijven groeien, met name in traditionele waterstoftoepassingen zoals aardolieraffinage, chemicaliën en meststoffen: 94% van de aardolieraffinaderijen verwacht een aanzienlijk effect op hun industrie tegen 2030; 83% van de chemische en kunstmestbedrijven voorzien een vergelijkbaar effect.

Nieuwe toepassingen zullen de vraag naar koolstofarme waterstof verder aanwakkeren, met name in sectoren zoals zwaar transport, luchtvaart en scheepvaart. Hoewel het langer kan duren voordat deze toepassingen volwassen zijn, blijkt uit het rapport dat organisaties in deze sectoren optimistisch zijn over hun potentieel en innovatieve bedrijfsmodellen en kostenbesparende strategieën onderzoeken om de schaal te helpen vergroten. Toch ligt het echte potentieel in die sectoren waar elektrificatie geen optie is en de gebruikscasus op korte termijn kan worden gerealiseerd gezien de gelokaliseerde volumes. Zo is bijna driekwart (71%) van de E&U-organisaties van mening dat koolstofarme waterstof een levensvatbare methode is voor de opslag van energie uit intermitterende hernieuwbare bronnen, die als batterij fungeert en hernieuwbare energie zoals zonne- en windenergie voor nog meer toepassingen beschikbaar maakt.

Productie, techniek en infrastructuur blijven uitdagingen

Hoewel de vraag naar koolstofarme waterstof in alle sectoren toeneemt, zijn de uitdagingen van de waterstofproductie bekend: de huidige methoden zijn noch kosteneffectief, noch milieuvriendelijk. De omvang van de vereiste investeringen en de noodzaak om vraag en aanbod gelijktijdig te laten groeien, vereisen partnerships, ecosystemen en meer samenwerking tussen de historische waterstofspelers en nieuwkomers, samen met de ontwikkeling van transparante en open markten.

Hoewel de productie van koolstofarme waterstof wordt geconfronteerd met uitdagingen in verband met de aankoop van koolstofarme elektriciteit en de hoge kosten van elektrolyse-apparaten, zeggen energiebedrijven vertrouwen te hebben in koolstofarme waterstof: bijna de helft (49%) van de bedrijven verwacht dat de kosten van koolstofarme waterstof tegen 2040 gestaag zullen dalen.

Bovendien bevinden de meeste organisaties zich nog in de proof-of-concept- of pilotfase met waterstof. Slechts 11% van de energiebedrijven en 7% van de eindgebruikers hebben koolstofarme waterstofprojecten volledig in hun markt ingebed. Om een grootschalige commercialisering en toepassing van koolstofarme waterstof te bereiken, moeten naast de uitdagingen op het gebied van kosten en energie ook kritieke technische en infrastructurele uitdagingen worden aangepakt.

Uit het rapport blijkt ook dat organisaties in verschillende sectoren met sectorspecifieke pijnpunten kampen. Zo noemt 65% van de organisaties in het zware vervoer het opschalen van de productie van waterstofbrandstofcellen als hun grootste uitdaging op het gebied van infrastructuur en techniek. In de luchtvaart noemt 58% van de respondenten de noodzaak om het ontwerp van vliegtuigen aan te passen om koolstofarme waterstof als brandstof te gebruiken. Ondertussen zegt 72% van de respondenten in de staalindustrie dat een aanzienlijke verbetering van de infrastructuur nodig is voor grootschalige staalproductie op basis van waterstof.

Naast kosten, infrastructuur en technische problemen is ook een gebrek aan vaardigheden en deskundigheid volgens 60% van de organisaties een belangrijke uitdaging voor het opschalen van waterstof. Het tekort aan vaardigheden is bijzonder uitgesproken voor eindgebruikersorganisaties in Spanje (70%) en voor energiebedrijven in Japan (65%), Frankrijk en Australië (elk 63%).

Lees het volledige rapport hier.

Methodologie

Om te begrijpen hoe energie- en utility-bedrijven het potentieel van koolstofarme waterstof kunnen benutten, heeft het Capgemini Research Institute een wereldwijde enquête gehouden in 13 landen, met antwoorden van 500 leidinggevenden van E&U-bedrijven met een jaaromzet van meer dan 500 miljoen dollar en 360 leidinggevenden uit eindgebruikerssectoren, waaronder zwaar transport, luchtvaart, zeevervoer, staal, chemicaliën en raffinage, met een jaaromzet van meer dan 1 miljard dollar. De geïnterviewden zijn betrokken bij de planning en ontwikkeling van koolstofarme waterstofinitiatieven en werken in functionele gebieden zoals strategie, product-/dienstontwikkeling, innovatie en engineering, operations (toeleveringsketen – inkoop, vervoer, enz. / productie), business units die zich specifiek bezighouden met waterstof, hernieuwbare energie, nieuwe energie, decarbonisatie, milieu, duurzaamheid, energietransitie, eindgebruik (waterstof gebruikt voor brandstofcellen / motoren), enz.

Ter aanvulling van de kwantitatieve inzichten heeft het Instituut ook meer dan 21 diepte-interviews gehouden met organisaties aan de vraag- en aanbodzijde, startups, risicokapitaalorganisaties, academici, onderzoekers en regelgevers.

[1] Om waterstofproductie als koolstofarm te beschouwen, moet deze onder de door de EU voorgestelde emissiedrempel van 3,38 kg CO2-equivalent per kg waterstof vallen, hetgeen 70% lager is dan die van de vooraf bepaalde vergelijking met fossiele brandstoffen, met inbegrip van vervoer en andere niet-productie-emissies. In de VS bedraagt de overeenkomstige koolstofintensiteitswaarde om in aanmerking te komen voor belastingkredieten voor waterstofproductie in het kader van de IRA 4,0 kg CO2e/kgH2. Hoewel koolstofarme waterstof ook pyrolyse van biomassa kan omvatten, ligt de nadruk in dit onderzoek vooral op met hernieuwbare of kernenergie aangedreven elektrolyse geproduceerde waterstof die geen of slechts weinig koolstof uitstoot – ook wel “groene waterstof” en “roze waterstof” genoemd.

[2] Eindgebruikers inclusief zwaar transport, luchtvaart, maritiem transport, staal, chemie en raffinage.