Hydrogen zal enorme fabrieken gebruiken, die worden aangedreven door hernieuwbare energie om zich op een wereldwijde waterstofmarkt te richten, die meer dan 120 miljard dollar waard is.
In het arsenaal van oplossingen om de koolstofuitstoot te beteugelen die de planeet opwarmt en de weerpatronen verstoort, is geen enkele oplossing zo veelbelovend als energierijke groene waterstof – gemaakt van alleen water en elektriciteit. Maar het is veel duurder dan de uit fossiele brandstoffen gegenereerde variant, die goed is voor bijna de hele wereldwijde waterstofmarkt met een waarde van meer dan 120 miljard dollar.
Raffi Garabedian en David Eaglesham, die jarenlang hebben gewerkt om grootschalige zonne-energie voor nutsbedrijven betaalbaar te maken, zien een enorme kans om hetzelfde te doen met groene waterstof. Als ze het bij het rechte eind hebben, zou Electric Hydrogen, een startup die ze in 2021 lanceerden, binnen een paar jaar winstgevend kunnen zijn en, nog belangrijker, een gedurfd doel kunnen helpen bereiken: het opschonen van vuile industrieën die dingen maken als ammoniak, chemicaliën, aardolieproducten en staal. Ze willen reusachtige groene brandstofraffinaderijen bouwen met hernieuwbare energie in de buurt van fabrieken, die deze brandstof gebruiken.
Het is groene waterstof voor “industriële koolstofvermindering” vertelde CEO Garabedian aan Forbes. Om dat te kunnen doen “moet je beschikken over een echt goedkope (wateropwekkende) elektrolytische machine en goedkope hernieuwbare energie”. En als je niet netgebonden bent, zijn duurzame energiebronnen op de juiste plaats spotgoedkoop.
Veel van het spul maken is ook essentieel. Dus ontwierp CTO Eaglesham, die het bedrijf oprichtte, een systeem ter grootte van een kleine fabriek met goedkopere elektrolyzers die tot 45 ton groene waterstof per dag produceren – het energie-equivalent van 45.000 gallons benzine. Electric Hydrogen is van plan om ze te bouwen in de buurt van industriële fabrieken, die veel van de elementaire brandstof gebruiken en ze uiteindelijk te produceren voor dezelfde prijs als vuile “grijze” waterstof, die wordt gemaakt van aardgas dat veel CO2 produceert: slechts $1,50 per kilogram.
Het bedrijf uit Natick, Massachusetts, dat slechts drie jaar geleden werd opgericht, heeft al meer dan 600 miljoen dollar opgehaald bij investeerders als Breakthrough Energy Ventures van Bill Gates, Energy Impact Partners, BP Ventures, Amazon en Honeywell. (Eaglesham ontwikkelde het idee voor Electric Hydrogen toen hij als ondernemer werkzaam was bij Breakthrough). Het bedrijf heeft een 10-megawatt faciliteit in San Jose, Californië, die tot 4,5 ton waterstof per dag produceert – het energie-equivalent van de benzine die een Amerikaanse automobilist in tien jaar gebruikt – en is van plan om eind dit jaar het eerste commerciële systeem te leveren dat 10 keer groter is.
Bedrijven fossiele waterstof laten inruilen voor groene waterstof is een logische keuze voor het klimaat: industriële toepassingen zijn verantwoordelijk voor bijna een kwart van de Amerikaanse CO2-uitstoot. Garabedian en Eaglesham denken dat ze dicht bij het kraken van de code voor betaalbare groene waterstof zijn, mogelijk een zeer lucratieve onderneming. Goldman Sachs schat dat de waarde van de wereldwijde waterstofmarkt kan verdubbelen tot 250 miljard dollar in 2030, dankzij de komst van groene waterstof.
De VS gebruikt minstens 10 miljoen ton waterstof per jaar, vrijwel allemaal gemaakt door het uit aardgas te stomen. Dit is een zeer koolstofintensief proces, waarbij volgens energieonderzoeker RMI minstens 8 kilogram CO2 vrijkomt voor elke kilogram geproduceerde waterstof.
Overschakelen op groenere vormen “zou veel impact hebben en is een prioriteit” aldus Doug Vine, director of energy analysis bij het Center for Climate and Energy Solutions, een denktank voor milieubeleid in Arlington, Virginia. De uitdaging zal zijn om grote nieuwe hoeveelheden hernieuwbare energie te vinden.
“Het Energy Department schat dat er 500 terawatt aan elektriciteit nodig is om 10 miljoen ton groene waterstof te produceren” aldus Vine. “Dat is bijna een toename van 13% ten opzichte van de huidige elektriciteitsproductie in de VS.”
Garabedian en Eaglesham, vroegere CTO’s van First Solar, maken zich daar geen zorgen over. “Op de lange termijn zal er veel additionaliteit zijn” zegt Garabedian. “Je daar op korte termijn zorgen over maken is een afleidingsmanoeuvre.”
Wisselvallige gamechanger
Waterstof heeft een lange geschiedenis als potentiële gamechanger voor schone energie, maar is de afgelopen twintig jaar tegen technische uitdagingen aangelopen. Het is het meest overvloedige element in het universum, maar niet goedkoop om uit koolstofvrije bronnen te maken en duur om samen te persen, op te slaan en te verplaatsen. Het is dus het beste om het dicht bij de productielocatie te gebruiken. (Een reden waarom de verkoopprijs van waterstof bij tankstations in Californië voor auto’s op waterstof maar liefst $36 per kilogram bedraagt).
Om dat te veranderen heeft Electric Hydrogen een gestandaardiseerd ontwerp voor een waterstoffabriek ontwikkelt, die krachtige elektrolyzers combineert met gasscheidingstanks, stroomvoorziening, thermisch beheer en waterbehandelingssystemen. De membranen, die de elektrolyzers gebruiken, zijn afkomstig van grote fabrikanten die ze maken voor bijvoorbeeld chemische processen en waterfiltratie, een goedkopere optie dan het maken van een geheel nieuw ontwerp, aldus Garabedian. Eaglesham zei dat het bedrijf ook een unieke methode heeft ontwikkeld om meer waterstof per elektrolyse te krijgen dan concurrenten zoals Plug en Accelera, waardoor de totale kosten lager zijn. Het is ook essentieel om dat op grote schaal te doen.
“Wij zijn vrij groot van start gegaan om uit te zoeken hoe we groot genoeg kunnen worden om iets van de schaal van een chemische fabriek na te streven. Chemische fabrieken zijn monsterlijk groot” zei Eaglesham. “We probeerden te bedenken hoe we een elektrolyse konden ontwerpen, die eruitziet als een chemische fabriek.”
45V Furor
Electric Hydrogen’s focus op het gebruik van hernieuwbare energiebronnen komt ook overeen met de voorgestelde regels voor de nieuwe “45V” waterstofproductiekorting van het ministerie van Financiën, die tot $3 per kilogram schone waterstof oplevert. De richtlijnen zijn nog niet definitief, maar in een voorstel dat in december 2023 werd uitgebracht, wordt prioriteit gegeven aan het gebruik van hernieuwbare energie in plaats van energie uit het elektriciteitsnet die wordt opgewekt met fossiele brandstoffen.
Veel bedrijven, die groene waterstofsystemen ontwikkelen, reageerden boos op het voorstel met het argument dat ze te streng zijn voor een opkomende industrie. Frank Wolak, President en CEO van de Fuel Cell and Hydrogen Energy Association vertelde Forbes: “De overgrote meerderheid van onze leden is niet blij met de richtlijnen zoals ze zijn geschreven. Plug Power, een toonaangevende Amerikaanse fabrikant van elektrolyzers, Accelera, de cleantech tak van dieselmotorengigant Cummins en de U.S. Chamber of Commerce waren ook geïrriteerd.
Electric Hydrogen was een van de weinige bedrijven die zich geen zorgen leek te maken over de mogelijke 45V-regels. Energiedeskundige Michael Webber, een professor aan de Universiteit van Texas in Austin, gaf ook aan “het ongeveer goed te vinden”.
“Je moet geen stimulansen hebben die het leven van steenkool propageren om schone waterstof te maken. Dat is gewoon dom op elk niveau” zei Webber, die ook CTO is voor cleantechinvesteerder Energy Impact Partners, die Electric Hydrogen steunt. Een definitieve versie van de richtlijnen wordt dit jaar verwacht. “Ik denk dat het aan de Electric Hydrogens van de wereld en anderen is om te zeggen ‘we kunnen aan deze regels voldoen’.”
Fabriek van 100 megawatt
De eerste klant van Electric Hydrogen is New Fortress Energy van miljardair Wes Edens, die eind dit jaar de technologie van Electric Hydrogen wil gaan gebruiken in Beaumont, Texas. New Fortress wil de daar gemaakte groene waterstof aan de Nederlandse ammoniakproducent OCI Global verkopen. (Electric Hydrogen levert het ontwerp en de technische expertise, maar New Fortress en andere toekomstige klanten zullen de faciliteiten bouwen en exploiteren).
Die fabriek, aangedreven door 100 megawatt elektriciteit en in staat om tot 45 ton brandstof per dag te produceren, zal waarschijnlijk de grootste groene waterstoffabriek in de VS zijn wanneer deze wordt geopend. New Fortress weigerde meer details te geven, waaronder hoeveel het Electric Hydrogen betaalt.
Er komen nog meer projecten aan, maar Garabedian wilde nog geen details geven.
Op dit moment is het grootste groene waterstofsysteem in de VS een faciliteit in Georgia, die Plug Power onlangs heeft geopend. Het is in staat om 15 ton groene waterstof per dag te produceren, in vloeibare vorm, voornamelijk aangedreven door een nieuwe kerncentrale. Als gevolg daarvan zou de installatie in aanmerking moeten komen voor het volledige federale krediet van $3/kg, vertelde CEO Andy Marsh aan Forbes.
“Ik denk niet dat iemand anders iets dergelijks in de komende twee jaar hier in de Verenigde Staten zal hebben” zei hij.
Garabedian wil zijn ongelijk bewijzen met een fabriek, die volgend jaar drie keer zoveel waterstof per dag kan produceren. Hij verwacht ook dat de bouw ervan ongeveer half zoveel zal kosten als de 150 miljoen dollar die nodig is voor een fabriek van vergelijkbare grootte die gebruik maakt van technologie van Europese conglomeraten zoals Siemens of ThyssenKrupp. Op die basis, als het 100-megawatt systeem van Electric Hydrogen ongeveer $75 miljoen kost, is het zelfs goedkoper dan er een te bouwen met minder efficiënte elektrolyzers uit China voor ongeveer $85 miljoen om 45 ton waterstof per dag te genereren.
Het bedrijf verwacht niet dat het in staat zal zijn om met de allereerste installatie waterstof te produceren, die net zo goedkoop is als de van fossiele brandstoffen afgeleide versie, maar streeft ernaar om dat wel tegen 2030 te doen. Daarom zal het federale belastingkrediet een paar jaar van invloed zijn, zei Garabedian. Maar net als in de zonne-energiesector zullen bedrijven niet overleven als ze te afhankelijk zijn van kredieten die uiteindelijk verdwijnen.
De prijs van “zonne-energie, is de afgelopen 20 jaar elk jaar weer een ongelooflijk steile curve en gaat gewoon meedogenloos omlaag” zei Garabedian. “Mijn doel is om het 45V krediet irrelevant te maken. Ik wil zo snel mogelijk op het punt komen dat wetgevers ernaar kunnen kijken en kunnen zeggen: Dat was nuttig, maar we hoeven het niet meer te doen.”.
