Waterstof of batterij voor je bedrijf? Uren tot seizoenen

Voor uren en dagen is een batterij de betere opslag, en ze verdient elke dag geld. Voor een heel seizoen werkt waterstof in theorie, maar je verliest onderweg ongeveer twee derde van je energie. Een off grid systeem vangt de paar donkere weken daarom op met een generator of het net, niet met een tank waterstof. Op een site met netaansluiting geldt dezelfde logica voor een bedrijfsbatterij.

Misschien herken je het. In juni wekt je dak meer op dan je hele bedrijf kan gebruiken. In januari levert hetzelfde dak een fractie, en de batterij is leeg voor de avondploeg stopt. Dan zegt iemand wat je op elk forum leest. Een batterij is een lapmiddel voor enkele uren; waterstof is de echte batterij, van de zomer naar de winter.

Dat idee heeft gelijk over het probleem en ongelijk over de oplossing, voor bijna elk bedrijf. De verborgen kost is niet alleen de prijs van de machines. Het is de energie die je verliest en het gas dat je veilig moet opslaan. En de jaren dat je wacht, terwijl een batterij al elke dag zou besparen.

Onze off-grid site bij Special Renting in Zele, een verhuurder van (elektrische) hefwerktuigen, toont hoe groot dat gat echt is. Zonnestroom dekt het verbruik het grootste deel van het jaar vlot. Enkel in de winter schiet de batterij tekort, en dan springt de generator bij. Hij dekt ongeveer 5% van de jaarbehoefte, met januari als slechtste maand.

Wat is het verschil tussen energie opslaan in een batterij en in waterstof?

Een batterij slaat elektriciteit rechtstreeks op; waterstof zet ze om in gas en weer terug. Die omweg verklaart het verschil in kost en verlies.

In een lithiumbatterij (LFP, lithium-ijzerfosfaat, de gangbare chemie voor vaste opslag) gaat stroom in en uit via één omvormer. Er brandt niets en er is geen gas op te slaan. Twijfel je tussen chemieën? Lees dan ons artikel over LFP of NMC voor een bedrijfsbatterij.

Opslag in waterstof vraagt een keten van vier machines. Een elektrolyser splitst water met stroom in waterstof en zuurstof. Een compressor perst het gas in tanks, volgens het Amerikaanse Department of Energy meestal op 350 tot 700 bar. Een brandstofcel maakt er weer stroom van. En je hebt nog altijd een batterij en omvormer nodig om op het juiste moment vermogen te leveren.

Hoeveel kWh is nodig voor 1 kg waterstof, en hoeveel krijg je terug?

Ongeveer 55 kWh stroom voor 1 kg waterstof, die zelf maar 33,3 kWh bevat. Van 100 kWh zonnestroom krijg je uit een LFP-batterij ongeveer 92 kWh terug, uit waterstof hoogstens ongeveer 32 kWh.

Victron Energy geeft voor zijn LFP-batterijen een rendement heen en terug van 92%, tegenover 80% voor een gemiddelde loodbatterij. Bij waterstof verliest elke stap een deel. Het Department of Energy zet de beste elektrolysers van 2022 op 55 kWh stroom per kilogram waterstof. Eén kilogram bevat 120 MJ, of ongeveer 33,3 kWh.

Comprimeren kost daarna 10 tot 15% van de energie, volgens WaterstofNet, de Vlaams-Nederlandse waterstofcluster. Brandstofcellen halen een rendement van meer dan 60%, schrijft het Department of Energy. Vermenigvuldig de stappen en ongeveer een derde van je zonnestroom komt terug als elektriciteit.

De brandstofcel geeft wel warmte af, die een site met warmtevraag kan gebruiken. Maar als stroomopslag geldt: elke kWh die je in de winter terug wilt, kost je ongeveer drie kWh zomeroverschot.

Uren, dagen of seizoenen: welke opslag past bij welk tekort?

Kies de opslag volgens de lengte van het tekort. De meeste tekorten op een bedrijfssite duren uren, sommige dagen, en maar een klein deel een seizoen.

Zo bekeken is de vraag zelden "waterstof of batterij". Het is "welke batterij voor het dagelijkse werk, en welke tweede bron voor de paar donkere weken". Hoe een generator en een batterij het werk verdelen, lees je in ons artikel over een generator met batterij op een off-grid site.

Hoe groot is het wintertekort op een bedrijfssite, en hoeveel waterstof zou het vullen?

Meestal enkele procenten van het jaarverbruik, en dat met waterstof vullen vraagt veel zomerstroom en veel gas.

In Zele dekt de generator ongeveer 5% van het verbruik. Vanaf december springt hij enkele dagen bij, en januari is de slechtste maand. De rest van het jaar doen de zonnepanelen en de batterij het werk alleen.

Neem een illustratieve site die 100.000 kWh per jaar verbruikt, met hetzelfde wintertekort van 5%. Om 5.000 kWh uit waterstof te halen, heb je nodig:

• Ongeveer 250 kg waterstof, met een brandstofcel van 60% rendement en 33,3 kWh per kilogram.
• Ongeveer 14.000 kWh stroom voor de elektrolyser alleen (250 kg aan 55 kWh/kg), plus de compressor.
• Een druktank die dat gas maanden bewaart, met de veiligheidsregels die erbij horen.

Een batterij die 5.000 kWh van de zomer naar de winter draagt, zou één keer per jaar cycleren. Duurder kun je een batterij niet gebruiken. Een batterij verdient haar geld door elke dag te werken. Daarom dimensioneren we een off-grid batterij op de dagelijkse behoefte, en laten we de zeldzame lege dagen aan een tweede bron.

Is waterstof opslaan veilig op een bedrijfssite?

Het kan veilig, maar het is een brandbaar gas onder hoge druk, en dat brengt regels mee die een batterijlokaal niet kent.

Het Amerikaanse Department of Energy zet de hoofdpunten op een rij. Waterstof ontbrandt bij veel verschillende concentraties in de lucht en heeft minder ontstekingsenergie nodig dan aardgas. Het brandt met een bijna onzichtbare vlam, dus zijn speciale vlamdetectoren nodig. Sommige metalen worden er bros van. Positief: het is heel licht en verspreidt zich buiten snel.

In de EU valt een werkplek waar een explosieve atmosfeer kan ontstaan onder de ATEX-richtlijn voor werkplekken (1999/92/EG). De werkgever moet zones indelen en een explosieveiligheidsdocument bijhouden. Daarbij komen de omgevingsvergunning en de brandweer. Vraag het beide voor je koopt, niet erna.

Ook een lithiumbatterij heeft risico's, en die zijn goed gekend. Ons artikel over brandveiligheid, vergunningen en verzekering van een bedrijfsbatterij behandelt ze in detail.

Wat kost waterstof opslaan in vergelijking met een batterij?

Meer per kWh die je terugkrijgt, om drie redenen die niet van het prijskaartje afhangen.

• Vier machines in plaats van één. Elektrolyser, compressor, tanks en brandstofcel vragen elk aankoop, ruimte, onderhoud en keuring. Een batterij en omvormer heb je er nog altijd naast nodig.
• Twee derde van de energie gaat verloren. Elke winter-kWh kost ongeveer drie zomer-kWh, dus je hebt ook meer panelen nodig.
• Weinig cycli. Seizoensopslag vult en ledigt één keer per jaar. Een batterij die pieken afvlakt en zonnestroom opslaat, werkt elke dag. Haar kost spreidt zich dus over veel meer kWh.

Een batterij verdient haar geld in het dagelijkse werk. Ze slaat je zonnestroom op voor de avond, vlakt je kwartierpiek af en overbrugt een stroomuitval. Wat een batterij op een bedrijfssite allemaal doet, lees je in ons overzicht van batterijopslag voor bedrijven.

Kun je zelf waterstof maken en opslaan? Technisch wel, en er zijn kleine systemen voor woningen verkocht. Maar ze hangen af van een handvol leveranciers, en de verliezen blijven dezelfde. Voor een bedrijf zien we dat vandaag niet als een veilige keuze.

Wanneer is een aggregaat op HVO het betere antwoord voor de winter?

Als het tekort enkele procenten van het jaar is, wint een generator die op enkele minuten klaarstaat van een seizoensopslag. HVO maakt hem schoner.

HVO (gehydrogeneerde plantaardige olie) is een hernieuwbare diesel uit afvaloliën en vetten. Producent Neste stelt dat overschakelen geen aanpassingen aan motoren of brandstofinstallaties vraagt. Het verlaagt de broeikasgasuitstoot over de levenscyclus met minstens 50% tegenover fossiele diesel. Vraag de fabrikant van je aggregaat om de goedkeuring voor jouw model.

In Zele draait de generator enkel in de donkere maanden en dekt hij ongeveer 5% van het verbruik. Een boerderij in St-Georges-sur-Meuse draaide vroeger dag en nacht op een stroomgroep. Sinds er zonnepanelen en een batterij bij kwamen, dient de generator enkel nog als back-up.

Een aggregaat dat maanden wacht, heeft zijn eigen zwakke punten: de startbatterij en de brandstof. Lees waarom een aggregaat niet start op het moment dat je het nodig hebt. Heeft je aggregaat een vergunning of keuring nodig? Bekijk dan de regels voor een noodstroomaggregaat op je bedrijf.

Heb je een netaansluiting? Dan kan het net je seizoensbron zijn. Met een semi off grid systeem draait je site op eigen panelen en batterij. Het net laadt de batterij enkel bij als ze bijna leeg is.

Kunnen wind of warmteopslag het wintertekort dichten in plaats van waterstof?

Vaak beter dan waterstof, omdat ze allebei werken in het seizoen waarin je ze nodig hebt.

Het waait meer in de winter en ook 's nachts, net wanneer zonnestroom zwak is. Op een site in Beveren-Melsele die 350.000 kWh per jaar verbruikt, plaatsten we 200 zonnepanelen en een batterij van 154 kWh. Er komt nog een middelgrote windmolen bij, en een hoogspanningscabine levert de ontbrekende piekstroom. Wanneer wind loont, lees je in ons artikel over een windmolen op je boerderij of bedrijf.

Warmte is de goedkoopste opslag voor overschot. Op een semi off-grid site in Wingene neemt een boiler met weerstand het over als de batterij vol is: water wordt de batterij. Het net dient er enkel als back-up om te laden, en kan aan marktprijs laden tijdens een winderige winternacht.

Heeft waterstof nog een toekomst voor bedrijven?

Ja, waar je waterstof zelf gebruikt, op industriële schaal, en een leiding of grote aanvoer dichtbij is.

In België bereidt Fluxys een waterstofnet voor in en tussen de industriële clusters. Dat dient grote gebruikers zoals chemie en raffinaderijen, die waterstof als grondstof of brandstof nodig hebben. Een kmo, een boerderij of een magazijn heeft een andere behoefte. Een waterstofopslag die enkel stroom van zomer naar winter verschuift, verdient vandaag zijn verliezen niet terug.

Wat gebeurt er als je ons vraagt de opslag voor je site te ontwerpen?

We vertrekken van je verbruik over een volledig jaar, niet van een technologie.

1. Stap 1: Meting. We bekijken je verbruik per kwartier en per maand, ook in december en januari. Ontbreken er gegevens, dan meten we eerst.
2. Stap 2: Ontwerp. Ons studiebureau berekent de panelen, omvormers, batterij en waar nodig de generator: type en capaciteit voor jouw site.
3. Stap 3: Installatie en indienststelling van het volledige systeem, off-grid, semi off-grid of op het net.
4. Stap 4: Opvolging. Met onze monitoringsoftware zie je in realtime hoeveel zonnestroom je rechtstreeks gebruikt en hoeveel in de batterij gaat. Je ziet ook wanneer de generator draait.

Onze off-grid systemen voor bedrijven en boerderijen zijn altijd op maat en kunnen later uitgebreid worden, met extra panelen of een windmolen.