⚡ Hoe werkt elektrolyse — waterstof maken uit water en stroom

Als je waterstof wilt maken op een manier die écht duurzaam is, ontkom je niet aan elektrolyse. Dit artikel legt stap voor stap uit hoe het werkt, welke types elektrolysers de industrie gebruikt, en wat de praktische beperkingen en kosten zijn — zonder dat je een diploma scheikunde nodig hebt.

De basis in drie zinnen

Elektrolyse is een omgekeerde batterij. Je stopt er elektriciteit én water in, en aan de uitgang komen waterstof en zuurstof uit. De truc is dat een elektrische stroom de stevige H–O-bindingen in water (H₂O) verbreekt; de losgekomen atomen reorganiseren zich tot H₂ en O₂.

In een formule:

2 H₂O  →  2 H₂  +  O₂
        (met behulp van elektriciteit)

Theoretisch heb je per kilogram waterstof minimaal 39,4 kWh stroom nodig. In de praktijk gebruikt een commerciële elektrolyser 50–55 kWh per kg, want geen enkel apparaat is 100% efficiënt. Dat verschil tussen theorie en praktijk noemen we het rendement — typisch tussen 65% en 75%.

Stap voor stap door het apparaat

Een elektrolyser bestaat uit een paar herhaalde “cellen”. Elke cel heeft:

1. Een anode (positieve kant) waar water reageert tot zuurstof en losse waterstofionen.
2. Een kathode (negatieve kant) waar waterstofionen samenkomen tot H₂.
3. Een membraan of elektrolyt ertussen, dat de ionen wel doorlaat maar de gassen scheidt.

Aan beide kanten zit een metalen katalysator die de reactie versnelt. Welke katalysator je gebruikt bepaalt grotendeels het type elektrolyser.

Een typische industriële installatie zet duizenden cellen achter elkaar, zodat hij megawatts kan verwerken in plaats van milliwatts.

De drie hoofdtypes

Alkalisch (AEL)

De oudste, meest bewezen techniek. Werkt met een waterige oplossing van kaliumhydroxide. Goedkoop, betrouwbaar, maar reageert traag op schommelingen in stroomtoevoer. Daardoor niet ideaal als je hem direct op fluctuerende zonne- of windstroom wilt aansluiten.

Toepassing: grote, constant draaiende installaties. NEL Hydrogen, ThyssenKrupp Nucera en McPhy maken AEL op industriële schaal.

PEM (Proton Exchange Membrane)

Modernere techniek met een vast polymeermembraan in plaats van een vloeibare elektrolyt. Reageert binnen seconden op wisselende stroomtoevoer — ideaal voor koppeling aan zon en wind. Compacter en lichter dan AEL, maar duurder vanwege het gebruik van platina en iridium.

Toepassing: gekoppeld aan hernieuwbare bronnen, mobiele toepassingen, kleinere on-site installaties. Bekende fabrikanten zijn ITM Power, Plug Power (via Giner) en Siemens Energy.

SOEC (Solid Oxide)

Werkt bij hoge temperaturen (700–850 °C) en bereikt daarmee theoretisch het hoogste rendement (richting 85%) — vooral als je hem combineert met industriële restwarmte. Nog grotendeels in pilotfase.

Toepassing: industriële locaties met overschotwarmte, zoals staalfabrieken of grote chemische clusters. Sunfire (DE) en Topsoe (DK) zijn de belangrijkste spelers.

Wat heb je er in de praktijk voor nodig?

Om in Nederland één kilogram groene waterstof te maken, heb je grofweg het volgende nodig:

• Ongeveer 9 liter water (gefilterd; demiwater is het beste).
• 50–55 kWh elektriciteit uit hernieuwbare bron.
• Een elektrolyser ter waarde van €500–800 per geïnstalleerde kW voor PEM in 2026 (volgens IEA-data). Voor AEL is dat €400–600/kW.
• Een afnemer of opslagsysteem — anders staat hij stil als de tanks vol zijn.

Het stroomverbruik domineert. Bij een industriële stroomprijs van 8 ct/kWh kost de stroom voor één kilo waterstof al €4. Tel daar afschrijving, water, onderhoud en winstmarge bij op en je zit op die €6–9/kg die je in de markt ziet.

Waarom is het nu nog duur?

Drie redenen — dezelfde drie die je in elke industriële opschalingscurve tegenkomt.

1. Schaal. Een fabriek voor 1.000 elektrolysers per jaar is veel goedkoper per stuk dan eentje die er 10 maakt. Tot 2025 zat de hele wereld onder die curve. Vanaf 2026–2028 komen er meerdere “gigafabrieken” online (HyMatters in Sittard-Geleen, Plug Power in Genk, Siemens in Berlin).
2. Grondstoffen. PEM-elektrolysers hebben iridium nodig, een metaal waarvan jaarlijks slechts 7 ton geproduceerd wordt. Onderzoekers werken hard aan vervangers, en dat lukt deels.
3. Stroomprijs. Een elektrolyser die maar 3.000 uur per jaar draait (op overschot-uren) is duurder per kilo dan eentje die 6.000 uur draait. Hoe meer goedkope groene stroom beschikbaar komt, hoe beter de business case.

Praktijkvoorbeeld: Noord-Nederland

Het meest ambitieuze plan op dit moment is NortH2, een samenwerking van Shell, Equinor, RWE, Gasunie en Groningen Seaports. Doel: 4 GW elektrolyse vóór 2030, gevoed door windparken op zee. Dat is ongeveer evenveel vermogen als een grote kerncentrale, maar dan in elektrolysers in en rond Eemshaven.

Naast NortH2 lopen er kleinere pilots zoals Djewels (Delfzijl, 20 MW), GZI Next (Emmen) en HyStock van Gasunie (4 MW als startpunt). Lees ons artikel over waterstof-industrie in Noord-Nederland voor de volledige kaart.

Hoe groot is het werkelijke effect?

Eén megawatt PEM-elektrolyse die volcontinu draait, produceert ongeveer 160 ton groene waterstof per jaar — genoeg om bijvoorbeeld 80 vrachtwagens te laten rijden. Schaal het op naar de 4 GW van NortH2 en je komt op de orde van 600.000 ton waterstof per jaar. Ter vergelijking: de Nederlandse industrie gebruikt nu zo’n 1,5 miljoen ton waterstof per jaar (vrijwel volledig grijs uit aardgas).

Met andere woorden: tegen 2030 is groene waterstof op industriële schaal mogelijk in Nederland. Maar het vervangt nog niet eens de helft van wat we vandaag al gebruiken, laat staan dat er overschotten zijn voor woningen of transport. Daarom blijft de prijs voorlopig onder druk staan.

Samenvatting

Elektrolyse is conceptueel eenvoudig — water splitsen met stroom — maar in de uitvoering een industrieel huzarenstuk. Drie hoofdtypes (AEL, PEM, SOEC), elk met eigen sterke punten. De energie-input bepaalt zowel de kostprijs als de mate waarin het echt “groen” is. En hoewel Nederland flinke ambities heeft, duurt het nog jaren voor we genoeg capaciteit hebben om het hele systeem mee te draaien.

Wil je begrijpen hoe waterstof zich verhoudt tot batterijen voor opslag? Lees dan ons vergelijkende artikel over waterstof en batterij.