Waterstof Nederland kan zeker een centrale speler te worden in de Europese markt voor waterstofopslag. Maar dan moet het kabinet nú keuzes maken. Chemiebedrijf Nobian kan op een bepaalde manier zout winnen, waarna in de ontstane holtes waterstof kan worden opgeslagen. „Je moet dat dan wél vooraf weten.”
Een geoloog neemt meter voor meter de hele zoutkolom door. Het is nodig te weten welke mineralen waar zitten, om het zout zo te winnen dat de caverne die ontstaan de juiste vorm krijgt.
‘Ga hier maar staan, dan doe ik het licht uit”, zegt Erik Jager met een geheimzinnig glimlachje als we schuifelend een plekje zoeken in de zeecontainer waar we zojuist gehuld in bouwplaatskleding in zijn gestapt. De constructiemanager weet al dat hij zometeen ‘oo’s’ en ‘aa’s’ gaat horen.
Een kleine tien jaar geleden kwam groene waterstof in beeld als hét middel om de industriële uitstoot van CO2 in Nederland terug te dringen. Veel waterstofprojecten kwamen in de jaren daarna echter niet van de grond of raakten flink vertraagd. Hype sloeg om in wanhoop. Toch gebeurt er op dit moment van alles; de keten van productie, transport en opslag van waterstof krijgt langzaam maar zeker vorm. Hoe staat Nederland waterstofland ervoor?
En inderdaad. Verslaggever, fotograaf en ook een van de meegekomen persvoorlichters slaken in koor een verraste uitroep bij het zien van wat er in het donker nog wel licht geeft: een rechtopstaande zoutkolom, van achteren beschenen door een smalle, felle lamp. Diagonale banen van gesteente steken scherp af in het witte, doorschijnende zout. De oranjeroze lamp van ‘himalayazout’ die in menig babykamer staat is er niks bij.
We kijken naar gesteente van miljoenen jaren oud. De zoutkolom – een meter lang, 15 centimeter doorsnede – zat een paar dagen geleden nog op ruim een kilometer diepte in de grond onder onze voeten.
In een witte tent iets verderop op het terrein liggen nog honderden meters aan vergelijkbare zoutkolommen. De geoloog van dienst haalt steeds een meter gesteente naar de container om die daar voor de lamp te zetten. Minutieus analyseert hij welk gesteente er – naast zout – allemaal in zit. Want elk type gesteente vergt straks een andere aanpak.
Hier, in Zuidwending in Groningen, wil chemiebedrijf Nobian een nieuwe locatie voor zoutwinning openen, én daarmee tegelijkertijd voorsorteren op een Nederlandse waterstofeconomie. Van oudsher haalt het bedrijf vanuit de diepte zout omhoog dat de chemische industrie gebruikt om andere materialen van te maken; nu is de bedoeling dat de holte die overblijft na de zoutwinning een tweede leven krijgt: als opslagplek van waterstof.
De analyse van zoutkolommen in de donkere container is onderdeel van een proefboring; de geoloog verkent hoe het zout op zo’n manier te winnen is dat de resulterende holte – de zogenoemde zoutcaverne – de vorm krijgt die voor de opslag vereist is.
Nederland zet voor een CO2-vrije toekomst in op het grootschalig gebruik van groene waterstof. Met name de industrie kan zonder groene waterstof niet verduurzamen. De waterstofketen is er een van vele afhankelijkheden. Elke schakel – productie, transport, opslag en gebruik – kan niet bestaan zonder de andere schakels.
Ook opslag is dus cruciaal. „Anders dan het woord misschien doet vermoeden speelt opslag een hele actieve rol in het waterstofnetwerk”, zegt Thijs de Vries. Hij is verantwoordelijk voor HyStock, het eerste grootschalige waterstofopslagproject in Nederland. Het project wordt ontwikkeld door EnergyStock, een dochteronderneming van Gasunie. EnergyStock is de opdrachtgever van Nobian als het gaat om het maken van opslagcavernes voor waterstof. De bedrijven werken al langer samen: zes zoutcavernes bij Zuidwending worden sinds 2011 gebruikt voor de opslag van aardgas.
„Veel industrie die straks omschakelt naar waterstof heeft hele stabiele aanvoer van waterstof nodig om hun systemen veilig te kunnen laten draaien”, zegt De Vries. „Maar productie van waterstof fluctueert juist nogal, omdat het wordt aangejaagd door wind- en zonne-energie. Bij veel wind of zon ontstaat soms een overschot aan stroom. Die energie kan worden omgezet in waterstof en opgeslagen voor later gebruik. Een opslagcaverne fungeert als een soort buffervat.”
Potentiële klanten van HyStock, vooral producenten van waterstof, kunnen bovendien een stukje caverne reserveren om waterstof in kwijt te kunnen die ze willen verhandelen. „Net als aardgas nu, zal de waterstofprijs fluctueren. Door het op te slaan, kunnen producenten hierop inspelen”, zegt De Vries.
Een boorkop die gebruikt is tijdens de proefboring naar een nieuwe zoutcaverne in Zuidwending.
Toekomstige waterstofopslag en de bestaande zoutindustrie zijn innig met elkaar verbonden. Zoutholtes zijn uitermate geschikt voor grootschalige opslag van de kleine, lichte waterstofmoleculen. Maar wie ergens na 2030 waterstof wil kunnen opslaan, moet nu al besluiten waar en hoe dat precies moet gebeuren. Een zoutcaverne in de juiste vorm uithollen – uitlogen in jargon – duurt járen.
Eén caverne in Zuidwending is al klaar voor gebruik als waterstofopslag. Dat moeten er uiteindelijk vier worden, en op termijn wellicht zelfs dertien. Een investeringsbeslissing van de overheid over de nog te maken cavernes laat echter op zich wachten – tot frustratie van Nobian, dat ver vooruit wil plannen.
Het zoutchemiebedrijf wint al ruim honderd jaar zout in Nederland, in Groningen en in Twente. Van het zout worden allerlei chemische producten gemaakt. Het belangrijkste product is chloor, basisbestanddeel in veel chemische producten en allerhande alledaagse voorwerpen – van schoenzolen tot pvc voor de bouw tot medicijnen. Nobian is op dit moment ook een grote waterstofproducent in Nederland, waterstof is een bijproduct van de chloorproductie. De zoutfabriek van Nobian in Delfzijl is een belangrijke reden dat juist daar een cluster van chemiebedrijven is ontstaan.
Vooral in de ondergrond van Groningen, bij Zuidwending, is de zoutlaag ook geschikt voor waterstofopslag. Het zout zit hier relatief diep. De onderkant van de waterstofopslag komt tot 1.500 meter diepte. Dat is ook dieper dan een gewone zoutcaverne in Zuidwending, die tot 1.350 meter komt. Ook de vorm is anders, minder hoog vooral dan een caverne die alleen voor de zoutwinning gemaakt wordt.
„Die vorm en die diepte zijn nodig omdat waterstof onder een hoge druk opgeslagen moet worden, maximaal 200 bar”, zegt Louwrens op de Beek, directeur energieopslag bij Nobian. „Onze bestaande cavernes in Groningen, die alleen voor de zoutwinning zijn, zijn vijf keer groter. Ze zijn hoger en liggen dichter bij elkaar, waardoor er minder druk op gezet kan worden. Als je een caverne na de zoutwinning voor waterstofopslag wil gebruiken, moet je dat dus al weten voor je begint met winnen.”
Een zoutcaverne is zo geschikt voor opslag omdat waterstof er goed in blijft zitten en de capaciteit groot is – er kan 1 miljoen kuub waterstof in. Ter vergelijking: in een (bovengrondse) megabatterij past 2.500 megawattuur aan elektriciteit, terwijl je in een ondergrondse zoutcaverne 250.000 megawattuur aan waterstof kan opslaan. Honderd keer zoveel dus.
Nu is het moment om over de toekomstige cavernes te beslissen. Een aantal cavernes waar Nobian nu zout uit wint, zit tegen het einde van de levensduur aan. „Om onze zoutfabriek aan de gang te houden moeten we hoe dan ook op nieuwe plekken zout gaan winnen”, zegt Op de Beek. „Als we niet nu al weten dat het straks waterstofopslag wordt, dan maken we er een gewone caverne van, de specifieke eisen die nodig zijn voor een waterstofcaverne maakt aanleg duurder.”
In de ogen van Op de Beek is het een no-brainer om Nobian te vragen de cavernes geschikt te maken voor opslag. „Wij zijn het enige bedrijf dat veel kennis heeft over het maken van zulke cavernes en er zijn nog geen andere manieren om waterstof op te slaan. Ook Duitse en Deense partijen kloppen hierover bij ons aan.”
Het uitlogen van een zoutcaverne voor waterstofopslag is precisiewerk. Het begint onderaan met een klein gaatje. Daarin wordt water gepompt en in dat water lost het zout langzaam op. Het gat wordt daardoor steeds groter. De vorm is te sturen door een zogeheten ‘stikstofdeken’: een laag van stikstof dat onder druk gebracht wordt en zorgt dat het water niet omhoog komt en alleen onderaan zout gaat oplossen. Pas als het gat aan de onderkant 90 meter breed is, de uiteindelijke breedte van de caverne, gaat de stikstofdeken langzaam omhoog.
„Het is de kunst om een mooie cilindrische vorm te krijgen”, zegt Op de Beek. „Tijdens het uitlogen gaan we dus ook steeds met een sonar onder de grond kijken of het wel gaat zoals de bedoeling is.”
De snelheid waarin het zout oplost is afhankelijk van het type zout en hoe puur het is. Daarom zit de geoloog nu dagenlang in het donker naar zoutkolommen te turen. Een kleilaag die ertussendoor loopt zou niet goed oplossen, die komen ze liever niet tegen.
De zoutkolom die we bekijken in de witte container heeft een donkere streep aan de voorkant. „Dat is geen vuiligheid, die is bewust aangebracht zodat we weten wat de oriëntatie van de zoutkolom was onder de grond”, zegt Op de Beek. „Dan weten we welke richting op de verschillende typen gesteenten liggen.”
De installatie voor de proefboring naar zout in de ondergrond bij Zuidwending, Groningen.
Met de analyse van de geoloog als datapunten wordt met een computermodel een plan gemaakt voor het uitlogen. Met modellen wordt ook de stabiliteit van de rest van de ondergrond bepaald en gekeken hoe dicht verschillende cavernes op elkaar kunnen liggen. Allemaal zaken die een vergunningverlener wil weten voor er een winningsvergunning afgegeven wordt.
De term proefboring doet vermoeden dat het een tamelijk kleine activiteit betreft. Niets is minder waar. Lopend van het kantoorgebouw van Nobian in Zuidwending naar de boorlocatie zijn we langs meerdere plekken gekomen waar op dit moment zout wordt gewonnen. Boven de grond staan daarvoor vrij kleine, groene gebouwtjes. Rondom worden aardappelen en uien verbouwd.
De proefboring is vele malen groter en al van verre te zien: een enorme zwart met rode stellage temidden van een containerbouwwerk waarin de motor van de boor zich bevindt. Het terrein is omgeven met hekken. Behalve containers staat er een tent en ligt er veel materiaal voor de boor.
Vanaf een platform, drie containers hoog, stuurt een boorplaatsmedewerker de boor aan. Een rode grijparm pakt net een zwarte buis van de grond. Eenmaal omhoog draait hij in verticale richting. De buis wordt op een buizenrij geschroefd die al 700 meter de grond in gaat, waarna het geheel weer een stukje dieper kan. Onderaan zit de boorkop. Die is cirkelvormig, om een zoutcilinder vrij te kunnen boren. Om de 9 meter wordt de hele boel weer omhoog gehaald om de zoutcilinder naar het oppervlak te krijgen. Voorzichtig, want hij mag niet breken.
Het boren gaat niet altijd even snel. Zoals ook hout zagen langer kan duren en meer energie kost als je tegen de nerf in zaagt, is dat ook het geval met de lagen in de ondergrond, legt een boorplaatsmedewerker uit. Soms gaan ze maar twee meter per uur, soms wel tien. Op de cap rock, de harde steenlaag die de zoutlaag afsluit, heeft de boor het langst staan draaien.
In de Nationale Agenda Ondergrondse Waterstofopslag, in juli vorig jaar verschenen, staan verschillende scenario’s over de uiteindelijke behoefte aan waterstofopslag. In het minimale scenario zijn er zeventien zoutcavernes nodig in 2050. In het maximale scenario wel veertig én nog meerdere lege gasvelden.
Waarom dan niet nu gewoon besluiten om alvast een aantal cavernes in te richten voor waterstofopslag, in ieder geval de in totaal dertien cavernes die Nobian graag wil maken? „In Duitsland doen ze dat inderdaad”, zegt Thijs de Vries van HyStock. „Daar worden alvast cavernes gemaakt die klaarliggen voor als je er iets mee wil gaan doen. Wij vinden dat best een goed model en zijn blij dat Nobian dat nu agendeert bij het ministerie. Wij richten ons nu echter op de eerste vier, voorlopig bestaat project HyStock alleen daaruit.”
Ook daarvoor moet een aantal investeringsbeslissingen nog genomen worden. De Nationale Agenda is dan wel door de Tweede Kamer goedgekeurd, een bijbehorende begroting was er nog niet. De Vries verwacht dat Gasunie pas eind 2027 een investeringsbesluit kan nemen voor het HyStockproject. Verreweg het grootste deel van de benodigde investering voor waterstofopslag zit overigens niet in de cavernes zelf, maar in de bijbehorende bovengrondse installaties en het zogenaamde kussengas (waterstofgas dat in de caverne blijft om de caverne op druk te houden).
Onzekerheid in de markt is een belangrijke reden dat de overheid er nog tegenaan hikt. „Wat wij zien is dat de markt te laat koopsignalen afgeeft, in ons geval zijn dat de waterstofproducenten”, zegt De Vries. „Ze willen graag dat je er bent, werk vooral door, zeggen ze. Maar als wij vragen om een handtekening dat ze ook echt een deel van de opslag gaan gebruiken dan zeggen ze dat ze zelf nog delen van de puzzel missen, zoals zekerheid over afnemers van hun waterstof.”
Het plan is nu dat de eerste caverne klaar is als het transportnet ook klaar is, in 2032. „De volgende drie kunnen redelijk snel daarna ook operationeel zijn”, zegt De Vries. „De markt begint zich nu te ontwikkelen, dus met deze planning sluiten we eigenlijk heel mooi aan. We beseffen heel goed dat de beschikbaarheid van de infrastructuur een belangrijke randvoorwaarde is. Dit zijn wel echt de waarmaakjaren voor de transitie naar waterstof.”
Dat is nu. Wie uitzoomt op de kaart van Europa en enkele decennia vooruitspringt in de tijd, ziet dat de kans groot is dat Nederland uiteindelijk een centrale rol in Europa zal spelen als het gaat om waterstofopslag.
Want alleen in de ondergrond van Nederland, Duitsland, Denemarken en de Noordzee liggen de geschikte zoutstructuren. Waterstof zal via een breed vertakt leidingennetwerk door heel Europa verspreid worden. Deze noordwesthoek zal van belang zijn voor het op druk houden van het hele Europese leidingennet en vermoedelijk ook voor (strategische) opslagen.
Bij Zuidwending wordt nu eerst het zout aangewend waarvan al bekend is dat het goed geschikt zal zijn voor opslag. EBN en TNO onderzochten voor de toekomst ook de mogelijkheid om onder de Noordzee opslagplekken in zoutlagen te maken. In theorie zijn die geschikt, is te lezen in een rapport dat in 2022 verscheen.
Aan alleen zoutcavernes heeft de Europese waterstofeconomie over enkele decennia vermoedelijk niet genoeg. In april verscheen onderzoek van EBN en de TU Delft naar de mogelijkheid om ook lege gasvelden te gebruiken voor waterstofopslag. Potentie genoeg, zo’n 150 gasvelden zouden waarschijnlijk geschikt zijn, ook aan de westkant van Nederland waar veel industrie die er gebruik van zou willen maken zich bevindt. Maar om zeker te zijn is meer onderzoek nodig, pas in 2030 gaat er een proefproject van start.
Een groot nadeel aan lege gasvelden is alvast bekend: een ‘leeg’ gasveld is nooit helemaal leeg. Waterstof zal er vermengd raken met aardgas, dat moet voor gebruik weer opgeschoond worden en dat brengt weer extra kosten met zich mee. Dat nadeel geldt niet voor zoutcavernes.
De proefboring in Zuidwending duurt in totaal zes weken. Daarna volgen weken van afbouw, tot het terrein weer weiland is. Het cement dat langs de randen van het boorgat wordt aangebracht om de boor te geleiden blijft voorlopig zitten. „Mocht er uiteindelijk niks gewonnen worden hier, dan halen we dat natuurlijk netjes weg”, zegt constructiemanager Erik Jager. „Maar de verwachting is toch wel dat hier over een paar jaar een waterstofopslag onder de grond is en het is zonde om dan opnieuw zo uitgebreid te moeten boren.”