In het publieke en wetenschappelijke debat geldt de 'waterstofeconomie' nog wel eens als de ultieme oplossing om klimaatverandering tegen te gaan. Volgens Prof. Van der Zwaan is daarbij sprake van overschatting, maar ook van onderwaardering. “Ons onderzoek toont aan dat elektrificatie op basis van hernieuwbare energiebronnen waarschijnlijk de meest kostenefficiënte manier is om de economie koolstofarm te maken. We presenteren als eersten een onderbouwing en kwantificering voor de potentie van waterstof als alternatieve schone brandstof en komen daarbij op 6 tot 10%, een relatief klein aandeel dus. Maar we zien wel degelijk een cruciale rol voor waterstof in specifieke decarbonisatieroutes, met name voor de zware industrie en transport.”

Uitdagingen bij het modelleren

Van der Zwaan leidde het onderzoek als onderdeel van een gezamenlijk project van meerdere instellingen onder leiding van de technische universiteit KTH in Stockholm, Zweden. Onder de naam European Climate and Energy Modelling Forum (ECEMF) beoogt het een coherente, uniforme kennisbasis te creëren voor beleidsontwikkeling op het gebied van CO₂-emissiereductie. Centraal in het project staat het vergelijken van modelleringsresultaten en het versterken van de Europese modelleringsgemeenschap. Voor het onderzoek dat nu in Nature Communications wordt gepresenteerd, rekenden de onderzoekers met acht gerenommeerde energiesysteemmodellen een aantal transitieroutes door richting net-zero Europese CO₂-emissie in de eerste helft van de 21e eeuw. 

De modellen combineren technische en economische aspecten om tot realistische projecties te komen van de toekomstige implementatie van technologie. Volgens Van der Zwaan is een van de uitdagingen van de energietransitie daarbij de ‘koppeling van sectoren’. “Vroeger modelleerden we economische sectoren min of meer onafhankelijk van elkaar”, zegt hij. ”Nu zien we een onderlinge afhankelijkheid ontstaan tussen sectoren die voorheen heel verschillend waren. Neem bijvoorbeeld de gebouwde omgeving - appartementen, huizen - en de transportsector. Met daken vol zonnepanelen en mensen die thuis hun elektrische auto opladen, raken die twee sectoren steeds meer met elkaar verbonden. Ook de elektriciteitssector en de industrie zullen steeds meer met elkaar verweven raken. We moeten dat allemaal modelleren als we steekhoudende prognoses willen maken.” 

Eindverbruik van energie

De nu gepubliceerde resultaten hebben betrekking op 'eindverbruik van energie’, waarbij bijvoorbeeld hernieuwbare elektriciteit direct wordt gebruikt of opgeslagen in de accu's van auto's, en waterstof dient als schone, duurzame brandstof. In dat perspectief komen de onderzoekers op het voorspelde aandeel voor waterstof van 6-10%. Van der Zwaan erkent dat dit slechts een deel is van de potentiële waterstofeconomie. “In toekomstige modellering zullen we ook de intermediaire, faciliterende rol van waterstof voor veel duurzaamheidstransities meenemen. Denk aan de productie van synthetische kerosine om vliegreizen fossielvrij te maken. Of het verduurzamen van de chemische industrie. Waterstofproductie kan ook als buffer dienen om de fluctuatie in duurzame elektriciteitsopwekking op te vangen.” Ruw geschat verwacht hij dat dergelijke toepassingen het aandeel van de waterstofeconomie zou kunnen verdubbelen ten opzichte van de huidige prognoses. Om dat nauwkeuriger en met meer zekerheid vast te stellen, zullen de ECEMF-onderzoekers hun modellen verder ontwikkelen. “We moeten daar echt grenzen verleggen, want we werken aan de grenzen van onze kennis.”

Doorontwikkeling van de waterstofeconomie

Van der Zwaan benadrukt dat we zeker door moeten gaan met het ontwikkelen van de waterstofeconomie, ook al wordt die misschien niet de allesbepalende aanjager van de duurzaamheidstransitie. “Ik noemde al een paar cruciale toepassingen waarvoor waterstof onmisbaar kan zijn. Het is echt nodig dat we alle relevante inzichten opdoen voor grootschalige productie, opslag en benutting van waterstof en daarbij de broodnodige praktijkervaring opdoen. Waterstof moet daadwerkelijk de belangrijke rol kunnen spelen die wij vanuit het modelleren van energiesystemen mogelijk en noodzakelijk achten - een rol die misschien relatief beperkt lijkt, maar waarschijnlijk van fundamenteel belang zal zijn.”

Publicatie

Van der Zwaan, B., Fattahi, A., Dalla Longa, F. et al. Electricity- and hydrogen-driven energy system sector-coupling in net-zero CO2 emission pathways. Nat Commun 16, 1368 (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-56365-0

Zie ook 

• European Climate and Energy Modelling Forum (ECEMF)
• UvA klimaatinstituut SEVEN
• UvA Research Priority Area Energy transition through the lens of Sustainable Development Goals
• Bob van der Zwaan