Rijden op waterstof: elektrisch, maar dan anders

Toyota Mirai.  beeld Toyota
8

Is waterstof de groene autobrandstof van de toekomst? Toyota en Hyundai werken al decennia aan de brandstofceltechniek, waarmee waterstof wordt omgezet in groene stroom. Ze zijn daarin zover dat zelfs gerenommeerde Duitse automerken bij hen aankloppen.

Guido Roozekrans, PR-manager van Toyota, moet „best vaak” uitleggen dat rijden op waterstof totaal iets anders is dan rijden op benzine of diesel. „Doordat je waterstof tankt, net als benzine of diesel, denken mensen al snel dat de waterstof wordt verbrand in een brandstofmotor. Maar dat is niet het geval.”

Rijden op waterstof is elektrisch rijden, herhaalt ook Mike Belinfante keer op keer. De stroom komt dan niet van een grote accu, maar van een brandstofcel die waterstof gebruikt om daar stroom van te maken. „Iedereen denkt bij elektrisch rijden aan een Tesla. Maar hoe bijzonder die techniek ook is, een brandstofcelauto op waterstof is veel innovatiever”, vindt de PR-manager van Hyundai.

De Nederlandse overheid oriënteert zich steeds meer op de toepassingen van waterstof in de Nederlandse energietransitie, vervolgt Roozekrans. Sinds 1980 heeft Nederland onderzoek gedaan naar waterstof, aanvankelijk om onafhankelijk te worden van olie- en gaslanden. Nu minister Wiebes van Economische Zaken serieus werk wil maken van een economie die draait op waterstof, komt dat groene gas steeds meer in de belangstelling te staan. Belinfante: „In dat opzicht is ons lobbywerk geslaagd.”

Maar met het rijden op waterstof vlot het na al die jaren nog niet zo, beaamt Belinfante. „Anders dan in Japan en Zuid-Korea ligt in Nederland de focus op elektrische auto’s met een accupakket; er staan zo’n 60.000 laadpalen in het hele land.

Het feit dat er nog maar 150 Nexo suv’s rondrijden, spreekt boekdelen. „Het is vooral een belijden met de mond dat waterstof zo geweldig is. Maar ons land loopt achter met de tankinfrastructuur. In 2014 tijdens de persintroductie van de iX35, een suv met brandstofceltechniek, moest Hyundai de auto nog in Duitsland voltanken. Duitsland telt momenteel al bijna honderd tankstations, in Nederland kun je op vijf plaatsen terecht.”

Doorpakken

Wat hem betreft moet de overheid nu doorpakken. Vooral ook omdat waterstof een belangrijke rol kan gaan spelen in de transportwereld. „Voor bussen, vrachtauto’s, treinen en schepen is waterstof zeer aantrekkelijk.” Zo vervangt Duitsland dieseltreinen door boemeltjes op waterstof.

Toyota beperkt de inzet van de brandstofceltechniek niet tot de Mirai, een personenauto waarvan volgend jaar de tweede generatie op de markt komt. Roozekrans: „We werken ook aan brandstofceltechniek in stadsbussen en in vrachtwagens.”

Ook Hyundai timmert flink aan de weg. In Zwitserland loopt momenteel een project met op termijn 1600 Hyundai H2 Xcient-trucks op waterstof. „Maar”, verzekert Belinfante, „het volgende land waar Hyundai zijn waterstoftrucks zal introduceren, is Nederland.”

In Zwitserland loopt momenteel een project met op termijn 1600 Hyundai H2 Xcient-trucks op waterstof. beeld Hyundai

Dit jaar wil Hyundai in Nederland nog eens 150 Nexo’s verkopen. Wereldwijd werden er vorig jaar 8000 verkocht. Dit jaar moeten dat er 20.000 worden. Belinfante: „We willen die aantallen elk jaar verdubbelen. Het grote voordeel van rijden op waterstof, is dat je de tank in 5 minuten volgooit, en weer 600 kilometer kunt rijden. De accu van een elektrische auto tot 80 procent laden, kost je al gauw 20 minuten tot een half uur.”

Ad van Wijk, hoogleraar toekomstige energiesystemen aan TU Delft, verwacht dat het wegtransport in Nederland deels zal overschakelen naar het rijden op waterstof. „Auto’s waarmee weinig wordt gereden, zullen een accupakket krijgen; maar taxi’s en auto’s van vertegenwoordigers zullen voorzien zijn van een brandstofcel. Dat geldt ook voor zware voertuigen of grootvoertuigen die grote afstanden moeten afleggen, voor streekbussen, en voor de scheepvaart en mogelijk ook de luchtvaart. Als die ook nog batterijen moeten meetorsen worden ze veel te zwaar.”

Maarten Steinbuch, hoogleraar systems and control aan de TU Eindhoven, is echter kritisch. Hij ziet hooguit het zware transport overstappen op brandstofceltechniek. Scheepvaart en luchtvaart niet. „De opslagefficiëntie van waterstof is zeer laag vergeleken met kerosine, dus voor de luchtvaart verwacht ik veel meer van synthetische brandstoffen.” Waarom zijn berekeningen de voorstanders van rijden op waterstof niet overtuigen, weet hij niet. „Geen idee” (zie ook ”Hoe rendabel is waterstof?”).

Toyota en Hyundai investeren momenteel in alle aandrijfmodaliteiten. Belinfante: „Hyundai ontwikkelt hybride en plug-inhybride aandrijflijnen met brandstofmotor, en elektrische aandrijflijnen met een accupakket en met brandstofceltechniek. Elke klant kan bij ons een elektrische auto aanschaffen die het beste bij hem past.”

Toyota Mirai.  beeld Toyota

Juiste auto

„Het gaat wereldwijd om de juiste auto, op het juiste moment, op de juiste locatie”, verklaart Roozekrans. „In het Midden-Oosten zullen traditionele brandstoffen nog lange tijd beschikbaar blijven. Daar kan nog lang met een hybride auto zonder stekker worden gereden. En in Japan zullen we ons meer richten op waterstof. In Nederland zal, zeker in grootstedelijke gebieden, de elektrische auto met accupakket belangrijk blijven. Voor wie vaak veel kilometers rijdt, is de brandstofcelauto een goede oplossing.”

Onderzoeksbureau KPMG verwacht dat elk van deze modaliteiten in 2040 wereldwijd een kwart van de auto’s voor zijn rekening neemt.

Een auto met brandstofcel kan worden ingezet als energiecentrale. De Nexo kan de stroom opwekken voor de caravan. beeld Hyundai

De snelle opmars van auto’s met brandstofcel zit nog vast op twee punten, constateert Belinfante. „De prijs: brandstofceltechniek is duurder dan de accutechniek. Maar ik verwacht dat ze binnen 10 jaar vrijwel hetzelfde zullen kosten. Het andere is de gebrekkige infrastructuur. Dat is een kip-of-ei-verhaal. Wanneer dat wordt doorbroken, kan het snel gaan. Met zo’n 25 tankstations in Nederland raken de mensen de angst om zonder waterstof langs de weg te staan wel kwijt.”

Daarnaast is er de prijs van waterstof. Die is momenteel om onduidelijke redenen gekoppeld aan de gasprijs. Daardoor is rijden op waterstof duurder dan rijden op diesel. Aan de pomp betaalt de klant 8 euro per kilogram waterstof. De auto komt daarmee 100 kilometer ver. De helft van de prijs is accijns. Om concurrerend te zijn met diesel mag een kilogram waterstof eigenlijk niet meer kosten dan zo’n 5 euro. Belinfante verwacht dat de prijs van waterstof zal zakken wanneer de productie ervan omhoog gaat.

Energiecentrale

Een auto met brandstofcel biedt tal van nieuwe mogelijkheden. „Hij kan worden ingezet als energiecentrale. Zo kun je de Nexo stroom laten opwekken voor je caravan”, vertelt Belinfante.

Toyota verkoopt in Japan de Mirai met een stopcontact. Wanneer ergens een aardbeving plaats heeft, worden de waterstofauto’s naar de rampplaats gedirigeerd om er bijvoorbeeld noodhospitalen van stroom te voorzien. „Het is verplicht in Japan om elke elektrische auto daarmee uit te rusten”, weet Roozekrans. „De Toyota Mirai kan een gemiddeld Japans huishouden een week lang van elektrische energie voorzien. In Japan is dat pure noodzaak. Er worden meer dan 1500 aardbevingen per jaar gemeten waardoor het elektriciteitsnet geregeld schade oploopt.”

Al met al lopen de Japanners en de Zuid-Koreanen voorop met de ontwikkeling van de brandstofceltechniek. Zo ver dat gerenommeerde Duitse merken aankloppen bij de Aziaten. Audi (Volkswagen) is in zee gegaan met Hyundai, BMW met Toyota. Roozekrans: „BMW brengt de komende jaren zijn eerste auto op waterstof op de markt. Deze zal zijn voorzien van een gezamenlijk doorontwikkelde brandstofcel van Toyota.”

Hyundai Nexo.  beeld Hyundai

Hoe rendabel is waterstof?

Wetenschappers zijn het geregeld hartgrondig oneens over de rol die waterstof kan vervullen als brandstof voor auto’s. Manfred Schrödl, hoogleraar elektrische energiesystemen aan de TU Wenen, ziet er helemaal niets in. Volgens Schrödl heeft een auto op waterstof 2,4 keer meer energie nodig dan elektrische auto met een accupakket.

Dichter bij huis stelt Maarten Steinbuch, hoogleraar systems and control aan de TU Eindhoven, dat rijden op waterstof drie keer zoveel energie kost als op elektriciteit uit een accupakket. „Waterstof is geschikt voor seizoensopslag en voor de zware industrie, niet voor transport.”

„Ze hebben helemaal gelijk, en tegelijk helemaal niet”, reageert Mike Belinfante, PR-manager van Hyundai, wat cryptisch. „Het gaat niet zozeer om de hoeveelheid energie die ermee is gemoeid, maar om de kostprijs.” Momenteel gaat een groot deel van de energie die windparken op zee opwekken voor een schijntje naar het buitenland. Klanten krijgen zelfs vaak geld toe. „Zwitserland en Oostenrijk pompen daarmee gratis hun stuwmeren vol.”

Wind op zee kan veel rendabeler worden wanneer met die overtollige stroom waterstof wordt gemaakt. Ad van Wijk, hoogleraar toekomstige energiesystemen aan TU Delft, ziet mogelijkheden om die waterstof op te slaan in zoutkoepels onder de Noordzee. „In zo’n zoutkoepel kun je 6000 ton waterstof opslaan. Zo’n holte daarvoor geschikt maken kost ongeveer 100 miljoen euro. Dezelfde hoeveelheid energie past ook in 17 miljoen Powerwallaccu’s van Tesla. Maar dat kost minstens 24 miljard euro.” De waterstof is vervolgens te gebruiken wanneer die nodig is; en bovendien is het transport van waterstof minstens tien keer goedkoper dan dat van elektrische stroom.

Door het goedkope transport van waterstof, dat in Nederland via bestaande gasleidingen zou kunnen plaatshebben, zal de vraag naar waterstof groeien, verwacht Guido Roozekrans, PR-manager van Toyota. „Een toenemend aanbod van waterstof en dalende prijzen zullen het gebruik van waterstof rendabeler maken.”

Dan ziet het economische plaatje er ineens heel anders uit. De overtollige stroom hoeft niet meer gratis te worden weggegeven, maar levert waterstof op. Die kan worden gebruikt als vervanger voor aardgas om woonhuizen te verwarmen of om voertuigen aan te drijven.

Roozekrans denkt dat waterstof slechts voor een deel zal worden gebruikt voor brandstofcelauto’s. „Er zijn nog veel meer toepassingen mogelijk. Het is geschikt als grondstof voor de chemische industrie, als brandstof voor industriële processen die veel warmte nodig hebben, en voor auto’s en zwaar transport. Opgeslagen waterstof kan als buffer gebruikt worden om elektriciteit op te wekken, wanneer er te weinig zon en wind beschikbaar is en dus ook onvoldoende zonne- of windenergie.”

Het Franse bedrijf Pragma lanceerde woensdag de eerste waterstoffiets voor de Nederlandse markt.  beeld Pragma

Fiets op waterstof

Het Franse bedrijf Pragma lanceerde woensdag in Arnhem de eerste fiets op waterstof in Nederland, de Alpha Mountain Rider. Voor 5000 euro wisselt de waterstoffiets van eigenaar. Met de tank waarin 42 gram waterstof past, kan de elektromotor de fietser 150 kilometer ondersteunen bij het trappen. De maximumsnelheid bedraagt 25 kilometer per uur. Het grootste nadeel is vooralsnog de beschikbaarheid van waterstof in Nederland. Tanken kan in Delfzijl, Arnhem, Rhoon, Helmond en Den Haag. Begin 2021 komen er vijf bij in Assen, Peize, Beilen, Nieuw-Amsterdam en Hoogeveen.

Toyota Mirai.  beeld Toyota

serie Waterstofeconomie

Fossiele brandstoffen moeten in 2050 zijn vervangen door duurzame alternatieven. Deel 2: Elektrische auto op ‘groene’ waterstof kan de benzine- en dieselauto vervangen.