In een artikel eerder dit jaar bespraken we al de toekomst van de auto-industrie. Juist omdat duidelijk is dat we momenteel in een omslag zitten wat betreft mobiliteit. In dat artikel behandelden we de elektrische auto, met de conclusie dat er flinke stappen gemaakt zijn, maar dat er ook zeker nog de nodige uitdagingen te overwinnen zijn.
Het andere alternatief
Voor nu willen we ons richten op de waterstofauto. Het voordeel van de waterstofauto ten opzichte van een puur elektrische auto is dat je in theorie na een ‘normale’ tankbeurt van 5 minuten weer honderden kilometers vooruit kunt. Maar hoe werkt het precies? In de praktijk komt het er op neer dat een waterstofauto in principe ook altijd een elektrische auto is. De waterstof wordt omgezet in elektriciteit, die een elektromotor aandrijft. In het verleden heeft BMW wel geëxperimenteerd met een 7-serie die de waterstof, zoals bij een conventionele verbrandingsmotor, direct inspoot in de cilinders. Het nadeel hierbij is alleen dat het water wat hierbij vrijkomt vervuilt is met motorolie en dus niet zomaar in het milieu terecht mag komen.
In de praktijk wordt er dus eigenlijk altijd gekozen voor een oplossing waarbij de vrijgekomen energie wordt omgezet in elektriciteit. Dit wordt gedaan door waterstof in de brandstoftank van de auto op te slaan. De waterstof wordt dan naar de brandstofcel getransporteerd, die waterstof laat reageren met zuurstof. Hierbij komt puur water vrij, maar dus ook energie. Deze energie wordt dan vaak opgeslagen in een kleine accu die dient als buffer. De accu is weer aangesloten aan de elektromotoren die de wielen aandrijven. Tijdens dit proces komt als ‘afval’ enkel water vrij.
Van water naar waterstof
Uiteraard is bovenstaande de versimpelde uitleg. Het gehele proces om van water naar energie en weer water te komen heeft nog wel wat voeten in aarde. Allereerst moet de waterstof geproduceerd worden. Dit wordt gedaan door de watermolecuulstructuur op te breken in waterstof en zuurstof. Zonder het al te scheikundig te maken wordt dit gedaan door elektrolyse, oftewel het toedienen van een elektrische stroom aan het water.
Daarnaast zijn er methodes om waterstof te winnen uit aardgas en biomassa. Hierbij komt echter CO2 vrij, waardoor deze optie alsnog niet bijdraagt aan het milieu. Meestal wordt dus elektrolyse gebruikt.
Hiervoor is wel elektriciteit nodig en veel ook. De energie die nodig is om waterstof te maken is meer dan dat waterstof uiteindelijk bevat. Dit komt omdat waterstof van zichzelf een lage energiedichtheid heeft.
De nadelen van waterstof
Hiermee zijn we gelijk aangekomen bij één van de nadelen van waterstof. In totaal verlies je ongeveer 30% van de energie om water om te zetten in waterstof. Uit de waterstof zelf kan uiteraard wel weer energie gewonnen worden om de auto aan te drijven, maar netto kost het produceren van waterstof meer energie dan dat het oplevert. Dit is uiteraard een belasting voor het milieu, ook al is dit (deels) op te vangen door gebruik te maken van groene stroom.
Ander nadeel is de opslag van waterstof. Er zijn redelijk grote tanks nodig om een kleine hoeveelheid waterstof op te kunnen slaan. Hierdoor zijn de waterstofauto’s die er op dit moment zijn, ook erg groot. Deze auto’s hebben tanks voor een capaciteit van ongeveer 6 kilo waterstof, waarmee het bereik uitkomt op ongeveer 600 kilometer. Met een prijs van €10,- per kilo waterstof, ligt de kilometerprijs rond het niveau van een benzineauto. Wat gevoelsmatig best veel is voor in de basis een elektrische auto.
Beschikbaarheid waterstoftankstations
Grootste nadeel is echter de zeer beperkte beschikbaarheid van waterstof tankstations. In Nederland valt het nog relatief mee en is er, zeker gezien het bereik, een goede dekking. Wie echter regelmatig naar het buitenland reist, zal goed moeten plannen om niet stil te vallen. Dit heeft te maken met het feit dat deze tankstations erg duur zijn, met een prijs van €1,5 miljoen. Hierdoor is de investering hoog, terwijl de opbrengst op dit moment nihil is. Vanwege het kleine aantal waterstofauto’s is er namelijk geen hele grote markt die bedient wordt met de plaatsing van deze tankstations. Het kleine aantal waterstofauto’s komt ook omdat het aanbod van waterstof gering is. Kort gezegd is grote nadeel van waterstofauto’s dat productie van waterstof duur is én de beschikbaarheid van waterstof dus laag, waardoor de afzetmarkt voor deze auto’s dus zeer beperkt is. Door deze kleine afzetmarkt is er ook niet direct een noodzaak te investeren in een goede infrastructuur van waterstof. Waarmee eigenlijk dus een cirkel ontstaat, waarvan niet duidelijk is of en wanneer deze doorbroken wordt.
Waterstof voordelen
Toch zijn er zeker ook voordelen van een waterstofauto. Het grootste voordeel is dat het een schone manier van vervoer is. Waarbij in tegenstelling tot een reguliere elektrische auto het ’tanken’ weinig tijd in beslag neemt, waardoor de dagelijkse inzetbaarheid groter wordt. Met name ook voor verkeer dat grote afstanden moet afleggen. De enige ‘afvalstof’ die je overhoudt is water. Waarmee waterstof dus in principe circulair is.
Daarnaast filter je met een waterstofauto ook de lucht nog eens schoon. Zoals eerder aangegeven heeft een waterstofauto zuurstof nodig om de waterstof om te zetten in elektriciteit. Deze zuurstof wordt gewoon uit de lucht gehaald, maar dient wel gefilterd te worden, omdat er in de lucht ook schadelijke stoffen zitten. Om de brandstofcel niet te beschadigen moet deze fijnstof gefilterd worden. Hiervoor zijn waterstofauto’s voorzien van een luchtfilter. Dit filter haalt ongeveer 97% van de fijnstof uit de lucht. Fijnstof is ook voor de mens schadelijk en kan verschillende longaandoeningen veroorzaken of versterken. Hierdoor zuiver je als het ware de lucht als je met een waterstofauto rijdt.
Grootste voordeel is uiteraard dat de voorraad onuitputtelijk is. Water is overal en verdwijnt niet.
De toekomst van een waterstofauto?
Uiteindelijk is er op korte termijn geen grote opleving van de waterstofauto te verwachten. Er zijn zelfs grote merken, zoals Mercedes, die de ontwikkeling van waterstofauto’s zelfs stopgezet hebben. Toch zetten met name de Aziatische merken nog steeds in op de waterstofauto. Op dit moment zijn er twee spelers op de Nederlandse markt die een waterstofauto aanbieden, beide Aziatisch. Namelijk Toyota met de Mirai en Hyundai met de NEXO. Op de Amerikaanse markt levert Honda nog de Clarity. Verder is aanbod zeer beperkt.
Hierdoor gaat de ontwikkeling ook niet heel hard. Met name het wegnemen van de nadelen van productie en opslag zijn nog niet heel concreet. Er zijn wel ideeën om waterstof samen te persen, zodat er minder volume nodig is om de waterstof op te slaan, maar een oplossing hiervoor is nog niet gevonden. Ook de hoge kosten qua productie kennen niet gelijk een oplossing. De energie die nodig is om waterstof te winnen, kan op een groene manier gewonnen worden, bijvoorbeeld met behulp van zonnepanelen. De opbrengst van deze manier van energie winnen is echter niet het gehele jaar door hoog genoeg om waterstof te kunnen produceren. Ook hier wordt aan gewerkt, door de verhoogde capaciteit van zonnepanelen. Dan kan tijdens de hoge energie opbrengst een overproductie plaatsvinden, om de waterstof onder de grond op te slaan. Dit staat echter ook nog in de kinderschoenen en blijft meer bij concepten dan echt volledig uitgewerkte plannen.
Hierdoor zijn er nog flinke investeringen en onderzoek nodig om de waterstofauto gemeengoed te maken, zoals de elektrische auto dat op dit moment begint te worden.
