Energie inhoud 1 kubieke meter waterstof 100mBar

Even uit mijn hoofd is het omzettingsrendement op van elektriciteit waterstof te maken ca 75%. Hoeveel meer moet je dan nog weten? Waterstof kan niet vloeibaar gemaakt worden en elke keer als je het overpompt kost dat ook nog eens 25 - 30% aan energie maar dan ga ik ervan uit dat je het naar een hoge druk overzet voor gebruik in bv een bus die op waterstof rijd

De omzetting van elektriciteit naar waterstof gaat met een rendement van ±75 procent.

En die druk van 100mbar doet er niet zo toe. 100mbar is 0,1 atmosfeer, dat is onderdruk: waarom noem je dat?
Het samenpersen tot zelfs hogedruk kost weinig energie in vergelijking met de verbrandingswaarde (energieïnhoud).

De tank waarin je hogedruk waterstof opslaat moet zeer sterk zijn. Dat maakt die tank duur en zwaar, veel zwaarder dan zijn inhoud aan waterstof.
Helaas is het zo dat de vereiste wanddikte evenredig toeneemt met de gewenste druk. Er is dus geen optimaal formaat of druk bij een gegeven materiaalverbruik. De in beslag genomen ruimte kan je doen kiezen voor een kleine tank met hogere druk, maar die tank blijft even zwaar.

Waterstof kan wel vloeibaar gemaakt worden. Linde Gas, Air Liquid en Chart Industries doen dit al (cryogeen). Waterstof kan ook vloeibaar gemaakt door er ammoniak of methanol van te maken. Ik heb ergens de informatie over hoeveel energie dit kost.

De productie van waterstof heeft een relatief laag rendement maar daarbij moet je ook de beschikbare energie in overweging nemen: de huidige PEM elektrolyzers zijn heel geschikt om waterstof te produceren met het overschot aan elektriciteit (wind- en zonne-energie).

Aanvulling:
Daarbij heb je ook het gebruik van de geproduceerde waterstof: het kost ook weer energie b.v. ammoniak weer om te zetten in waterstof. Het verbranden van waterstof of gebruiken in een brandstofcel heeft ook weer een bepaald rendement

[Bericht gewijzigd door John1963 op dinsdag 2 januari 2024 19:57:31 (19%)]

Het comprimeren van waterstof tot 680 bar vereist 1,35kWh/kg
Het vloeibaar maken van waterstof (-253°C en 1 bar) vereist 3,9 kWh/kg en het proces omkeren (verdampen) kost 0,907kJ/mol H2

Waterstof kan wel vloeibaar gemaakt worden.

Ja ik lees het nu ook blijkbaar oude informatie nog in mijn hoofd.

@Spog2
Dank voor uw linkje. Die ga ik lezen.

Edit: Leuk lezen.

[Bericht gewijzigd door mvdk op dinsdag 2 januari 2024 20:23:11 (22%)]

1 kubieke meter waterstof bij 100mBar komt overeen met 91 gram waterstof bij 20°C. Hierbij ben ik ervan uitgegaan dat je met 100mBar de relatieve overdruk bedoelt ten opzichte van de atmosfeer, dus dat de druk ± 1,1 atmosfeer is.

Die 91 gram waterstof komt dan overeen met 3,03kWh energie-inhoud.

Op 2 januari 2024 20:12:53 schreef John1963:
Het comprimeren van waterstof tot 680 bar vereist 1,35kWh/kg
Het vloeibaar maken van waterstof (-253°C en 1 bar) vereist 3,9 kWh/kg en het proces omkeren (verdampen) kost 0,907kJ/mol H2

Gasvormige waterstof (1 bar en 20 °C) doet 142MJ/kg = 39,4kWh/kg
Dat is de bovenwaarde, dus inclusief condensatiewarmte van bij verbranding ontstane waterdamp tot vloeistof.***)

Dat comprimeren tot 680bar vereist dan dus maar 1,35/39,4 x 100% = 3,4% van zijn energieïnhoud.

***) McAwesome hierboven rekent met de onderwaarde, waarbij dus de condensatiewarmte niet meetelt.

@Spog: Die 100mBar zal overdruk zijn. dus 1100mbar ongeveer.

@John1963: Volgens mij is dat "goed voor overschotten" niet zo makkelijk.

Ik verwacht dat het "spitstreinen paradox" in het spel komt.

Stel NS heeft 100 treinen die overdag prima de vraag aankunnen, alleen in de spits zitten de treinen overvol. Kopen ze 10 treinen extra, dan zou dat opgelost zijn (vol, maar niet overvol). Maar als je die 10 treinen koopt, dan staan die treinen de rest van de dag te niksen. Of 10 andere treinen. In feite heb je die treinen gekocht om ALLEEN in de spits te rijden. Die hebben een ERG laag rendement.

Hetzelfde geldt voor een installatie die H2 maakt. Als die installatie 90% van de tijd staat te niksen en staat te wachten op een "overschot aan energie", dan is het rendement op de investering voor die installatie erg laag.

Tegen de tijd dat 50% van de industrie, autos, bussen, vliegtuigen allemaal op waterstof werken, dan begint het de moeite te worden om niet alleen overschotten in waterstof te pompen, dan gaat het rendement op de installatie omhoog en kan het levensvatbaar worden.

De heuvel die genomen moet worden voordat het zo ver is, die is ENORM.

Op 2 januari 2024 20:28:40 schreef rew:
Hetzelfde geldt voor een installatie die H2 maakt. Als die installatie 90% van de tijd staat te niksen en staat te wachten op een "overschot aan energie", dan is het rendement op de investering voor die installatie erg laag.

Dat wordt anders als je onderscheid gaat maken tussen zomer- en winterstroom.

Als waterstof niet in dure tankjes van koolstoffiber hoeft te worden opgeslagen, maar in zoutkoepels die we her en der al hebben, ... dan scheelt dat aardig in de opslagkosten.
Waar aardgas uit gehaald is kan je waterstof terug in stoppen.

Door "domme" subsidie-regelingen zijn we nu VEEL harder zonne-cellen aan het aanleggen dan windturbines (die ook in de winter werken).

Als je aanneemt dat "men" wenst te betalen voor de werkelijk afgeleverde energie dan betekent dat je bij de eerste omzetting (75% rendement) al 25% van de waarde van de energie "weggooit". Dat is nog 100% buiten opslag en andere problematiek. Als "leverancier" heb je dus zowiezo al een 25% hoger rendement van je windmolen als je de energie direct kunt afleveren aan "het net".

Echt het is heel lastig om een waterstof-economie te "kickstarten". D'r zijn een hoop mensen mee bezig, maar IK zie het nog effe niet gebeuren.

Helemaal prima als ik het fout heb hoor. Des te beter voor de planeet. Maar ik verwacht voorlopig geen omslag.

eea wordt bijvoorbeeld anders als iemand een goedkope, snelle, efficiente manier vindt om CO2 uit de atmosfeer te halen en bijvoorbeeld onder toevoeging van H2 in CH4 en H2O om te zetten. DAN kan het ineens snel gaan. Maar speculeren op "mogelijke toekomstige uitvindingen" is niet mijn favoriete bezigheid.

Op 2 januari 2024 20:28:40 schreef rew:
@John1963: Volgens mij is dat "goed voor overschotten" niet zo makkelijk.

Dat is inderdaad niet makkelijk maar het is wel een van de uitgangspunten. Als je waterstof wilt produceren als energiebron dan ligt het voor de hand om dat met "groene" elektriciteit te doen en die is op dit moment nog niet op elk moment in voldoende mate beschikbaar. Het uitgangspunt voor waterstofproductie is daarom dat de beschikbare energie niet constant is en dat maakt waterstofproductie dus (theoretisch) ook geschikt om het elektriciteitsoverschot te gebruiken.

De relatie met Rusland en de aardbevingen in Groningen hebben er wel voor gezorgd dat de ontwikkelingen in de waterstof industrie heel hard gaan. Tegelijk wordt er volop onderzoek gedaan naar mogelijke toepassingen van waterstof. Het is niet alleen een alternatieve brandstof voor transport maar er wordt ook gekeken naar waterstof als alternatief voor aardgas. Dit kan het aanlengen van aardgas met 20-30% waterstof zijn, of de grootverbruikers als Tata Steel volledig op waterstof te laten werken.

Een zeer technisch verhaal in het engels, voor de doordouwer.
Dit heet het sabatier proces al in 1912 bedacht.

The Sabatier reaction produces methane from carbon dioxide and hydrogen, with the latter produced by electrolysis. Methane could be stored and transported through the natural gas infrastructure already in place, and be a viable option for renewable energy storage.

Op 2 januari 2024 20:12:53 schreef John1963:
Het comprimeren van waterstof tot 680 bar vereist 1,35kWh/kg

Nope: Van 20 bar naar 700 bar isothermisch (dus zonder dat het warmer wordt!) kost 1.35kwh/kg THEORETISCH. Das alleen maar het verschil in potentiele energie (gas onder druk heeft energie, je kunt er een stoommachine mee aandrijven!).

De werkelijke hoeveelheid energie is hoger, o.a. doordat gassen opwarmen onder compressie (en als je waterstof maakt (en opslaat) als er energie-overschot is is er geen markt voor je warmte-overschot), omdat compressie entropieverlagend is (dus moet er energie bij, tweede hoofdwet) en je natuurlijk praktische verliezen in je compressor hebt.

Effectief kom je op 3.0kWh/kg voor 700 bar.

Bron: https://www.hydrogen.energy.gov/docs/hydrogenprogramlibraries/pdfs/901…

waterstof uit elektriciteit is makkelijk, als je energie teveel hebt.
waterstof uit afval en biomassa is moeilijker maar wel haalbaar. Er draaien al enkele installaties waarbij het proces CO2 negatief is, CO2 wordt dus opgenomen ipv afgegeven. Naast pure groene waterstof is het ook mogelijk om methaan te produceren met de installatie.
Een mobiele installatie met generator erbij produceert zo'n 0,4MWh maar zit nog onder testcondities (sinds vorig jaar).

Verbruik van de installatie is zo'n 10T groenafval per uur. Waterstofproductie zo'n 50kg/uur

Alleen is hier geen geld voor om er iets mee te doen want de mobiele industrie staat niet achter waterstof als 'brandstof'.

” Ik verwacht dat het "spitstreinen paradox" in het spel komt.

Stel NS heeft 100 treinen die overdag prima de vraag aankunnen, alleen in de spits zitten de treinen overvol. Kopen ze 10 treinen extra, dan zou dat opgelost zijn (vol, maar niet overvol). Maar als je die 10 treinen koopt, dan staan die treinen de rest van de dag te niksen. Of 10 andere treinen. In feite heb je die treinen gekocht om ALLEEN in de spits te rijden. Die hebben een ERG laag rendement. ”

Dat is geen paradox maar dom management. Beter is het om dan 5 nieuwe treinen aan te schaffen en die de hele dag laten rijden. De 5 oudste al afgeschreven treinen gebruik je voor het opvangen van de spits; gaan ze door minder slijtage nog langer mee en leveren ze nog veel meer pure winst en bedrijfscontinuiteit. Je hebt reservecapaciteit voor het geval dat, en de reizigers zijn blij toe, want ondanks een overvolle spits worden ze toch nog vervoerd.

De vermeende ‘paradox’ is ook een denkfout. Een keten is zo sterk als zijn zwakste schakel, en ‘overcapaciteit’ is vaak geen mis-investering maar een veiligheidsvoorziening. Een CV-installatie wordt ontworpen voor condities als 15 graden vorst en windkracht zes uit het oosten. Het is een denkfout om tijdens een hittegolf in de zomer te zeggen: ”Waarom zou ik investeren in een verwarming die ik nu niet nodig heb?”.

Net zo goed is het een denkfout, dat we in Nederland compleet in onze eigen energiebehoefte zouden moeten kunnen voorzien. Daarvoor wonen er simpelweg te veel mensen in dit land die samen veel te veel energie verbruiken; tendens stijgend. De Mahgreb- en Sahellanden, Noorwegen, IJsland, Spanje, enz. kunnen veel malen goedkoper waterstof produceren dan wij ooit kunnen doen. Investeer daar in de productie van waterstof, en investeer hier in de toepassing. Om de wereld leefbaar te houden zullen we wel aan de waterstof moeten.

Op woensdag 3 januari 2024 09:40:22 schreef Appel:
waterstof uit elektriciteit is makkelijk, als je energie teveel hebt.
waterstof uit afval en biomassa is moeilijker maar wel haalbaar. Er draaien al enkele installaties waarbij het proces CO2 negatief is, CO2 wordt dus opgenomen ipv afgegeven..

De atmosfeer bevat 1000 miljard ton CO₂ (10¹⁵ kg) te veel, hoorde ik op TV afgelopen weekend. 1.000.000.000.000.000 kg dus.

https://www.vpro.nl/programmas/tegenlicht/kijk/afleveringen/2024-2025/…

Ah, sorry. Miste m'n eigen gestarte topic. De initiële vraag was oprecht, een vraag over waterstof. Maar nu gaat het over CO2 en de spitstreinen paradox. Als het over treinen en waterstof gaat, moet ik altijd denken aan die dorpjes in Duitsland waar je niet meer met je schone dieselautootje in mag, umweltzone enzovoort, maar waar bij het station 4 dieseltreinstellen staan te walmen. Dat is onverteerbaar voor de mensen die daardoor geraakt worden. Dus worden dieseltreinstellen, waarvan ze er in D nog heel veel hebben, omgebouwd op waterstof. En dan verschijnen er er in regionale én landelijke duitse kranten brallende stukken over hoe schoon die waterstof techniek is. Ze vergeten te vermelden dat die treinen op grijze waterstof rijden. Daar ging het mij om, de energie inhoud van methaan is bekend, de verliezen bij productie van waterstof uit methaan zijn ook bekend. Maar bij de omzetting van elektriciteit naar waterstof word het altijd een beetje schimmig.
Dat er bij de productie van waterstof uit methaan kooldioxide vrijkomt, word gemakshalve vergeten, ook al is er dat procede waar TNO mee zwaait. Want word er op een behoorlijke schaal waterstof geproduceerd waarbij koolstof vrijkomt ipv CO2? Dat zwarte spul, dat je kan gebruiken bij de aanleg van wegen en als vulmiddel bij de productie van fiets en autobanden? En hoeft er niks van te worden gedumpt? Uiteindelijk verbind die koolstof zich toch weer met zuurstof.

Op maandag 8 januari 2024 12:49:18 schreef joopv:
[...]

De atmosfeer bevat 1000 miljard ton CO₂ (10¹⁵ kg) te veel, hoorde ik op TV afgelopen weekend. 1.000.000.000.000.000 kg dus.

https://www.vpro.nl/programmas/tegenlicht/kijk/afleveringen/2024-2025/…

Er moet een balans zijn tussen de hoeveelheid CO2 en O2. Als er geen CO2 in de atmosfeer zou zitten, zou het er hier maar bar uitzien. Als je oude z/w fotoos vergelijkt met nieuwe z/w fotoos, lijkt de wereld groener. Zie de fotoos van Carl Bellingrodt. Er zijn fotografen die zijn stekkies opzoeken. Je verbaast je.

[Bericht gewijzigd door mvdk op maandag 8 januari 2024 14:10:01 (19%)]

Op maandag 8 januari 2024 11:26:49 schreef Harm J Seef:
Net zo goed is het een denkfout, dat we in Nederland compleet in onze eigen energiebehoefte zouden moeten kunnen voorzien. Daarvoor wonen er simpelweg te veel mensen in dit land die samen veel te veel energie verbruiken;

Dat is dus niet waar.

Als je de helft van (het Nederlandse deel van) de Noordzee vol zou zetten met windmolens produceer je meer elektrische energie per jaar dan er nu totaal in Nederland (aan alle energievormen bij elkaar) verbruikt wordt.

Iets vergelijkbaars geld voor zonnepanelen: Uit mijn hoofd is 70% van alle dakoppervlak voorzien van zonnepanelen genoeg voor 600PWh (energieverbruik van heel Nederland) per jaar.

En voorlopig is energie uit de Sahel naar Nederland brengen nog steeds duurder dan het hier maken. Heeft ook te maken met het feit dat investeerders liever hun geld 15 jaar in een NL windmolen steken dan 5 jaar in een project in Noord-Afrika, gewoon omdat NL betrouwbaarder is qua overheid en rechtsysteem.

Op maandag 8 januari 2024 14:00:20 schreef mvdk:
Als het over treinen en waterstof gaat, moet ik altijd denken aan die dorpjes in Duitsland waar je niet meer met je schone dieselautootje in mag, umweltzone enzovoort, maar waar bij het station 4 dieseltreinstellen staan te walmen. Dat is onverteerbaar voor de mensen die daardoor geraakt worden. Dus worden dieseltreinstellen, waarvan ze er in D nog heel veel hebben, omgebouwd op waterstof. En dan verschijnen er er in regionale én landelijke duitse kranten brallende stukken over hoe schoon die waterstof techniek is. Ze vergeten te vermelden dat die treinen op grijze waterstof rijden.

Die umweltzone (ook steeds meer in NL) is vooral tegen het fijnstof. Slecht voor de longen. Waterstof helpt daar echt wel tegen, ook als het grijze waterstof is.

Op maandag 8 januari 2024 14:00:20 schreef mvdk: Als je oude z/w fotoos vergelijkt met nieuwe z/w fotoos, lijkt de wereld groener.

Groener op zwart-wit foto's? Dat snap ik niet

Op maandag 8 januari 2024 14:00:20 schreef mvdk:
Als je oude z/w fotoos vergelijkt met nieuwe z/w fotoos, lijkt de wereld groener.

Hoef je geeneens Z/W-fotos voor te gebruiken:
https://climate.nasa.gov/news/2436/co2-is-making-earth-greenerfor-now/

TLDR: Meer CO2 in de lucht maakt het iets makkelijker voor plantjes waardoor ze beter groeien.

Maar het effect is tijdelijk en zorgt niet voor een relevante verlaging van de CO2 in de atmosfeer, noch heeft het andere significante voordelen.

Op maandag 8 januari 2024 14:20:50 schreef blurp:
[...]
Als je de helft van (het Nederlandse deel van) de Noordzee vol zou zetten met windmolens produceer je meer elektrische energie per jaar dan er nu totaal in Nederland (aan alle energievormen bij elkaar) verbruikt wordt.

Keep on dreaming zou ik zo zeggen... De realiteit ziet er minder positief uit: https://www.tijd.be/dossiers/de-verdieping/de-noordzee-europa-s-energi…. Het is een betaalartikel maar de kans is groot dat je het kan lezen als je nog niet eerder op die website bent geweest of je cookies wist.

Of de link in een incognito / inprivate browser window openen.

Ik vraag me af of die voorspellingen over energie opwek / behoefte rekening houden met de electrificering van de gehele maatschappij. Een (1) el. auto gebruikt net zo veel elektriciteit als een huishouden wat op gas of stookolie verwarmd wordt. Dan moet dat huishouden nog eens aan de warmtepomp. Ik zie het electriciteits verbruik van een gemiddeld huishouden niet verdubbelen maar verdrievoudigen, als fossiel helemaal uit beeld is.