Vliegen op waterstof onwaarschijnlijk

De luchtvaart komt regelmatig met prachtige vergezichten over vliegen op waterstof. Wetenschappers hebben grote twijfels of het er ooit van komt.

Waterstof als alternatief voor kerosine kan op twee manieren worden toegepast. De waterstof rechtstreeks verbranden in een aangepaste straalmotor, of via een brandstofcel omzetten in elektriciteit voor de aandrijving van propellers.

Maar waterstof komt in de vrije natuur nauwelijks voor: het moet worden gemaakt. Daarbij treden grote energieverliezen op. En om waterstof hanteerbaar te maken in vliegtuigen moet het goedje vloeibaar worden gehouden bij een temperatuur van 253 graden onder nul.

Wat de vliegindustrie u vertelt

- Waterstof komt er snel aan: nieuwe modellen op waterstof kunnen al in 2035 de lucht in.
- Als waterstof wordt verbrand of gebruikt in een brandstofcel, produceert het geen CO2, slechts waterdamp.
- Publiek geld is nodig om de ontwikkeling van waterstofvliegtuigen te betalen en de productie van waterstof te subsidiëren.

Wat de vliegindustrie u niet vertelt

- Als vliegen op waterstof al gaat gebeuren, dan komt het veel te laat om iets te betekenen voor de aanpak van de klimaatschade door de luchtvaart.
- Voor het jaar 2050 kan waterstof niet worden ingezet voor middellange of lange afstandsvluchten. Tot die tijd is het alleen geschikt voor regionale vluchten, vluchten die vooral
concurreren met de trein.
- Waterstofvliegtuigen geven ook uitstoot, zelfs als de waterstof wordt geproduceerd met hernieuwbare energie. De uitstoot van stikstofoxyden blijft bestaan en vliegtuigstrepen blijven
bestaan. Gezamenlijk heeft dat een grotere impact op het klimaat dan CO2 alleen.
- Het gebruik van groene waterstof in de luchtvaart vergt enorme hoeveelheden hernieuwbare energie. Zoveel dat andere sectoren worden belemmerd in hun verduurzaming.
- Waterstofvliegtuigen bestaan alleen nog maar op papier. Voordat deze het luchtruim kiezen, moeten nog veel problemen worden opgelost, niet in het minst op het gebied van veiligheid.
- Publiek geld betekent dat de belastingbetaler opdraait voor de kosten. De meeste belastingbetalers vliegen niet, maar moeten volgens de sector toch bijdragen aan (de veelal rijkere)
burgers die wel vliegen.

Airbus bestudeert waterstofvliegtuigen al vanaf 2000, maar verliet dat pad in 2010 vanwege technische problemen die nog steeds niet zijn opgelost. In 2020 kondigde het bedrijf ineens nieuwe plannen aan om de ontwikkeling te hervatten zodat een eerste toestel in 2035 de lucht in zou kunnen.

Op dit moment onderzoekt Airbus vier verschillende concepten. In 2025 wordt een keuze gemaakt voor één van die ontwerpen. Andere (start-up) fabrikanten melden kleine toestellen te ontwikkelen die nog voor 2030 de lucht in kunnen.

Waterstof: niet op tijd en niet genoeg
Zelfs als het ambitieuze plan van Airbus slaagt, komt het waterstofvliegtuig te laat voor het klimaat. Volgens het United Nations Environment Program (UNEP) moet de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen in 2030 met 55 procent zijn teruggebracht en zelfs met 90 procent in 2050.

Het ontwikkelen, ontwerpen en bouwen van een hele nieuwe serie modellen op waterstof start te laat en neemt teveel tijd in beslag om deze harde afspraken te kunnen nakomen. Vliegtuigen hebben een levensduur van zo’n 25 jaar, dus zal het ook nadat de waterstoftoestellen beschikbaar komen, nog heel lang duren voordat de bestaande vloot is vervangen.

Volgens een rapport van de Europese Commissie, in samenwerking met belangrijke partijen uit de vliegindustrie, kan waterstof geschikt zijn voor korte tot middellange vluchten. Voor langere vluchten, verantwoordelijk voor ongeveer een derde van de uitstoot door vliegtuigen, is waterstof geen haalbaar alternatief. Opmerkelijk is bovendien dat de sector zelf denkt in het jaar 2050 helemaal overgeschakeld te zijn op biokerosine of synthetische brandstof. De rol van waterstof zou daarmee nihil zijn.

Waterstof blijft significante klimaatschade opleveren
Het rapport van de Europese Commissie houdt rekening met de uitstoot van CO2, maar ook met de niet-CO2-effecten van luchtvaart op het klimaat. Stikstofoxyden, waterdamp en vliegtuigstrepen leveren een factor 3,1 meer klimaatschade op dan koolstofdioxide alleen.

De inzet van waterstof levert daarom slechts een verbetering op van 50 tot maximaal 75 procent ten opzichte van fossiele kerosine bij verbranding in een straalmotor en 75 tot 90 procent bij gebruik in brandstofcellen.

Groene waterstof kost veel hernieuwbare energie
Waterstofvliegtuigen worden onderdeel van een nieuwe economie waarin waterstof wordt ingezet ter vervanging van fossiele brandstoffen. Dat zal vooral daar moeten gebeuren waar de inzet van elektriciteit geen haalbaar alternatief is, bij voorbeeld vanwege het gewicht van accu’s. Om koolstofvrij te zijn, moet de waterstof worden geproduceerd met hernieuwbare energie.

Dat proces kost heel veel groene energie en staat de inzet van schone alternatieven in de weg voor andere toepassingen:

- het vervangen van kolen en gas in elektriciteitscentrales die stroom leveren aan het net
- het leveren van groene energie aan nieuwe toepassingen, zoals auto’s, woningverwarming, data centers vervanging van de huidige grijze waterstof, geproduceerd uit fossiele
brandstoffen en gebruikt in industriële toepassingen, zoals de productie van kunstmest
- het leveren van groene alternatieven voor vrachtvervoer en zeevaart levering van waterstof nodig voor de productie van kunstkerosine voor de luchtvaart

In een scenario waarin 40 procent van de luchtvloot zou worden omgebouwd naar vloeibare waterstof in 2050 en de rest zou overschakelen op kunstkerosine, zou de hoeveelheid benodigde energie daarvoor net zo groot zijn als de huidige totale productie van elektriciteit wereldwijd. En zelfs vier keer zo groot als de totale wereldwijde productie van groene energie.

Nu in de hele maatschappij de vraag naar elektriciteit stijgt, wordt het steeds moeilijker deze te in te vullen met hernieuwbare energie. In de meeste landen is het volledig hernieuwbaar opwekken van elektrische energie nog verre toekomstmuziek. Daarmee wordt het risico groter en groter dat aan de vraag gaat worden voldaan met fossiele brandstoffen.

Financiering door overheid onrechtmatig
Airbus stelt dat “steun van overheden de sleutel is tot het realiseren van de ambitieuze doelstellingen via investeringen in onderzoek en technologie, digitalisering en mechanismen die het gebruik van duurzame brandstoffen stimuleren en vervanging van de luchtvloot versnellen”.

Maar gezien het feit dat de meeste belastingbetalers zelden of nooit vliegen, zou het volkomen oneerlijk zijn om hen mee te laten betalen aan onderzoek en ontwikkeling. Temeer daar het commerciële succes van waterstof onzeker is, lange tijd nodig is voor de ontwikkeling en enig succes in deze ontwikkeling zou leiden tot verspilling van de beperkt beschikbare hernieuwbare energie.

Succes is allerminst verzekerd
Vliegen op waterstof is een onbewezen technologie, met veel technische en veiligheidsaspecten die nog moeten worden onderzocht en begrepen. Zelfs binnen de vliegtuigindustrie bestaat een stevige mate van scepsis over de haalbaarheid.

Boeing volgt Airbus niet in zijn waterstofplannen en ook fabrikanten van vliegtuigmotoren zijn terughoudend. En zelfs Airbus heeft toegegeven dat grotere toestellen op waterstof niet vóór 2050 hoeven te worden verwacht.

Slechts de kleinere toestellen met plaats voor 50 tot 100 passagiers zouden mogelijk voor 2040 haalbaar zijn. Dat soort vliegtuigen vormt slechts een klein deel van de huidige markt. En kan dus slechts een klein deel van de huidige CO2-uitstoot voorkomen.

Mochten luchtvaartbedrijven vanaf 2040 massaal overschakelen op de kleinere waterstoftoestellen, dan vergt dat grote veranderingen aan de huidige processen (minder passagiers, vaker vliegen, meer piloten nodig) en moeten vliegvelden fors worden aangepast (tankinstallaties, gates voor kleinere toestellen). Het lijkt dan ook verstandiger om de groei van de luchtvaart te stoppen totdat duidelijk is of waterstof inderdaad zal doorbreken.

Uitleg

Grijze, blauwe en groene waterstof

Waterstof komt in de vrije natuur nauwelijks voor en moet dus door de mens worden gemaakt. De verschillende kleurcodes worden gebruikt om verschillende productiemethoden aan te duiden.

Grijze waterstof wordt geproduceerd uit methaan of kolen, uit fossiele brandstoffen dus. Bij dit proces komt alsnog veel CO2 vrij.

Blauwe waterstof is grijze waterstof waarbij de CO2 wordt opgevangen en opgeslagen, bij voorbeeld in oude gasvelden.

Groene waterstof wordt via elektrolyse geproduceerd uit water. Dit proces vergt zeer veel hernieuwbare energie.

Op dit moment wordt veruit de meeste waterstof ‘grijs’ geproduceerd. Deze productie was in 2018 goed voor ongeveer 2 procent van de wereldwijde CO2-uitstoot. Slechts een half procent van de waterstofproductie was ‘groen’ en nog minder ‘blauw’ geproduceerd. Het moet nog worden aangetoond of de productie van blauwe waterstof is op te schalen naar enige commercieel interessante omvang.

Vandaag de dag wordt waterstof vooral gebruikt door de industrie, bij voorbeeld in de olieraffinaderij en de productie van kunstmest. Veel sectoren kijken met belangstelling naar de toepassing van waterstof als alternatief voor fossiele brandstoffen, waarbij de luchtvaart slechts één van de spelers is.

Terwijl nieuwe toepassingen van waterstof opduiken, bestaat het grote risico dat de olie- en gassector aan de groeiende vraag gaat voldoen op de gebruikelijke klimaatschadelijke manier van winning uit fossiele brandstoffen.

Eerder in deze serie publiceerden we Factsheet 1 over de onzin van steeds efficiënter vliegen en Factsheet 2 over het bedrog van elektrisch vliegen.

Dit artikel is met toestemming overgenomen vanaf de website van de internationale koepel Stay Grounded. Deze vereniging verbindt wereldwijd maatschappelijke organisaties die strijden tegen de groei van de luchtvaartindustrie.