Waterstof: het andere elektrisch rijden

Terwijl we daarbij met zijn allen vooral denken aan auto’s voorzien van uit de kluiten gewassen batterijen, is er ook een andere oplossing: modellen met een brandstofcel die waterstof omzet in stroom om een elektromotor te voeden. Maar is dat een valabel alternatief, en is het wel zo groen?

• Rijden op waterstof?
• Wat is waterstof?
• Brandstofcel zonder verbranding
• Vandaag al op de markt
• Bruikbaar alternatief?
• Waar tank je?
• Is het wel zo groen?
• Dus: allemaal aan de waterstof of net niet?

Rijden op waterstof?

Wie niet overtuigd is door de voordelen van batterij-elektrische auto’s ziet vooral de negatieve aspecten van elektrisch rijden: een te beperkt rijbereik, lange laadtijden (in vergelijking met de tanktijd van een auto met traditionele verbrandingsmotor), zware batterijen met zeldzame materialen en een hoog gewicht. Maar wat als je nu 100% elektrisch zou kunnen rijden zonder die nadelen, maar wel genieten van de voordelen, zoals de stilte, het instant koppel en geen lokale uitstoot? Dat is het uitgangspunt van waterstofauto’s.

Wat is waterstof?

Waterstofgas (H2) is een niet-fossiele brandstof die geen koolstof bevat. Het bestaat uit twee waterstofdeeltjes, het lichtste en meest voorkomende element in onze atmosfeer. Waterstof komt echter niet op zichzelf voor, maar altijd in combinatie met andere elementen. In water bijvoorbeeld, waarbij twee waterstofmoleculen (H) gekoppeld zijn aan één zuurstofmolecule (O), om zo samen H2O te vormen, water. Waterstofgas wordt gemaakt door de waterstofmolecules af te splitsen van andere molecules, vaak op basis van water dat door middel van elektrolyse gesplitst wordt. Om dat te doen, is elektriciteit nodig. Als die afkomstig is van hernieuwbare energiebronnen, zoals zonne- of windenergie, dan ontstaat ‘groene waterstof’, die als milieuvriendelijk geproduceerd wordt beschouwd. Door de waterstofmoleculen te scheiden, worden ze een energiedrager, omdat er terug energie vrijkomt wanneer ze opnieuw gecombineerd worden met andere moleculen.

Brandstofcel zonder verbranding

In het verleden zijn er experimenten geweest met de verbranding van waterstofgas in verbrandingsmotoren, maar dat bleek niet echt efficiënt. Vandaag worden dat soort toepassingen opnieuw onderzocht, bijvoorbeeld door Yamaha dat voor Toyota een V8 ontwikkelt die draait op waterstof. Ook in verschillende racedisciplines worden die toepassingen onderzocht. De meest ‘mainstream’ toepassing van waterstof voor auto’s, bestelwagens en vrachtwagens is echter de brandstofcel. In tegenstelling tot wat zijn naam doet vermoeden, verbrandt die geen waterstof, maar combineert (eenvoudig gesteld) waterstof met zuurstof dat overvloedig aanwezig is in de lucht. Daarbij komt elektriciteit vrij die gebruikt kan worden om een elektromotor aan te drijven. Het enige restproduct is waterdamp die uit de uitlaat komt. Proper.

Vandaag al op de markt

Klinkt dat als verre toekomstmuziek? Dat is het niet, want vandaag kan je ook in België al perfect auto’s kopen die gebruikmaken van een brandstofcel. Toegegeven, veel zijn het er niet. Twee om precies te zijn: de Hyundai Nexo, een SUV, en de Toyota Mirai, een berline. Beide auto’s hebben een stevig prijskaartje: de Toyota net onder de € 70.000 en de Hyundai net boven dat bedrag. Anderzijds zou je voor een batterij-elektrische auto met een vergelijkbaar rijbereik (zo’n 500 à 600 km) in de meeste gevallen ongeveer evenveel betalen. BMW heeft met de iX5 Hydrogen een proefproject gelanceerd, waarbij een vloot wordt ingezet die gebruikmaakt van brandstofcellen van Toyota.

Daarnaast verkopen Renault en Stellantis (Peugeot/Citroën/Opel) in een aantal landen ook bestelwagens met brandstofcel en een kleine batterij (als buffer), maar de prijs van die modellen is voorlopig weinig competitief. Hyundai heeft in een aantal landen ook een testvloot van vrachtwagens rijden die gebruikmaken van waterstof, Ford denkt aan een E-Transit bestelwagen met brandstofcel en zo zijn er nog een aantal andere proefprojecten lopende.

Bruikbaar alternatief?

Hoe die auto’s met een brandstofcel rijden? Exact zoals een batterij-elektrisch model! Want ook auto’s met een brandstofcel rijden elektrisch, en dus geluidsvrij, met een hoog instant beschikbaar koppel en zonder lokale uitstoot. Alleen halen ze de elektriciteit om dat te doen niet uit een batterij maar wel uit een brandstofcel die gevoed wordt met waterstof uit één of meerdere tanks waarin waterstof bewaard wordt onder een druk van 700 bar. Met als enige restproduct waterdamp dus. Het verbruik van de auto’s die op de markt zijn, schommelt rond de 1 kg waterstof per 100 kilometer, waarbij ze genoeg in hun tanks hebben om zo’n 500 tot 600 km te rijden. En als de tank leeg is, ga je net als bij een model op LPG of CNG 5 minuten tanken om opnieuw je volledige rijbereik te hebben. Even groen als batterij-elektrisch dus, maar het tanken gaat veel sneller dan laden.

Waar tank je?

Het klinkt ideaal, maar het probleem is dat er op dit moment maar bitter weinig waterstoftankstations zijn in ons land: een vijftal, al wordt er wel gewerkt aan een uitbreiding van het waterstofnetwerk, vooral door Dats24, de brandstoftak van de Colruyt-groep. Woon je dus niet in de buurt van zo’n waterstoftankstation, dan moet je ver omrijden telkens je je auto wil tanken, terwijl je je batterij-elektrische auto in principe overal kan opladen waar een laadpaal of zelfs een simpel stopcontact is. In dat opzicht is rijden op waterstof vandaag vergelijkbaar met elektrisch rijden in de begindagen, toen de openbare infrastructuur nog veel beperkter was dan nu. Bovendien moet je al goed nadenken over je vakantiebestemming als je met je waterstofauto op reis wil. Naar Duitsland is niet zo’n probleem, want daar vind je heel wat tankstations die je allemaal kan betalen met een H2 Mobility-netwerkkaart. Ook in Nederland zijn een aantal tankstations te vinden, maar in Frankrijk bijvoorbeeld is het aanbod bijna onbestaande, waardoor een trip naar het Zuiden bijzonder ingewikkeld wordt.

Is het wel zo groen?

De andere vraag is hoe ecologisch dat allemaal is. De lokale schadelijke uitstoot tijdens het rijden is net als bij een elektrische auto nihil, met enkel onschadelijke waterdamp. Maar net als bij batterij-elektrisch rijden zit je natuurlijk met de stroom om waterstof te maken die ergens vandaan moet komen. Is die groen, dan is het totaalplaatje natuurlijk al positiever dan wanneer er fossiele brandstoffen gebruikt worden om die stroom op te wekken. Als je dan bedenkt dat de overschotten van groene stroom (bijvoorbeeld van windmolens die ‘s nachts blijven draaien terwijl het verbruik beperkt is of pieken in de opbrengst van zonnepanelen) omgezet kan worden in waterstof, zou het een ideale oplossing kunnen zijn. Anderzijds is het opwekken van dat waterstof over het algemeen niet zo efficiënt, wat betekent dat die stroom rechtstreeks in een batterij-elektrische auto laden uiteindelijk beter is voor het klimaat. Maar daar zit je dan weer met een impact op het vlak van energie en materialen voor de productie van batterijen die weegt op het ecologische totaalplaatje… geen eenvoudig verhaal als je brandstofcellen op waterstof vergelijkt met batterij-elektrisch rijden.

Dus: allemaal aan de waterstof of net niet?

Het antwoord op de vraag of waterstof een alternatief is of dat in de toekomst kan worden voor batterij-elektrisch rijden, is voer voor discussie. Op dit moment is het in ons land nog niet heel praktisch omwille van de beperkte tankinfrastructuur, al wordt daar aan gewerkt. Specialisten lijken het er echter over eens dat voor compactere auto’s batterij-elektrische toepassingen beter zijn, terwijl voor grotere modellen, bestelwagens of vrachtwagens, die langere afstanden moeten afleggen, brandstofcellen een alternatief zouden kunnen worden. De batterijen die nodig zijn om voor voldoende rijbereik te zorgen, zouden in dat geval immers teveel kunnen wegen en de praktische bruikbaarheid beperken. En dan is er nog het vraagstuk of er genoeg groene waterstofproductiecapaciteit zal zijn om zowel de industrie te bedienen (de staalsector is bijvoorbeeld vragende partij) als de sector van de mobiliteit. Het zal zich op termijn ongetwijfeld allemaal uitwijzen.