9 vragen over de waterstofauto
Even voor de duidelijkheid: een waterstofauto is een elektrische auto. Maar dan een elektrische auto met een motor die gevoed wordt met waterstof en niet uitgerust is met een batterij. Om deze technologie die steeds vaker ter sprake komt, beter te begrijpen, moeten we ons 9 vragen stellen. Veiligheidsgordel aan? Daar gaan we!
1. Wat is waterstof?
Het is het kleinste chemische element dat we kennen! De molecule bestaat uit 2 atomen (H2), vandaar zijn andere naam “diwaterstof”. Waterstof is alomtegenwoordig in het universum en er gaat veel energie in schuil. Het is trouwens de belangrijkste brandstof van de sterren.
Op aarde daarentegen komt waterstof op zich niet voor. Het is altijd verbonden met andere elementen. Zo zit er waterstof in water – in combinatie met zuurstof – of in fossiele stoffen – samen met koolstof. Om waterstof te gebruiken, met name voor wagens, moet het dus eerst geëxtraheerd worden. Maar hoe gaat dat concreet in zijn werk?
2. Hoe wordt waterstof geproduceerd?
1. “Stoomreforming” is een eerste techniek. Er wordt vertrokken van aardgas of biogas, dat voornamelijk bestaat uit methaan (CH4). Dat wordt verwarmd en gemengd met waterdamp en een katalysator. Vervolgens splitsen de atomen zich in waterstof (H2) en in koolstofdioxide (CO2). Het is de meest gebruikte techniek (voor 95%), zeker voor industriële noden. Nadeel? Er is energie voor nodig en er komt broeikasgas vrij.
2. “Elektrolyse” is een tweede techniek, maar wel minder doeltreffend. Er wordt stroom door het water (H2O) geleid, waardoor de waterstof (H2) gescheiden wordt van de zuurstof (O2). Als de stroom opgewekt wordt door zonnepanelen of een windmolen, is deze techniek veel groener.
3. Er bestaan nog andere methodes die voorlopig nog niet veel gebruikt worden of experimenteel zijn.
De waterstof die bekomen wordt, neemt hoe dan ook de vorm aan van een gas, dat wordt gecomprimeerd (en soms vloeibaar gemaakt) om het op te slaan.
3. Waarom is waterstof een mobiliteitsoplossing?
Hoewel er heel wat misvattingen bestaan over elektrische wagens, worden ze beschouwd als de toekomst van de mobiliteit. Ze produceren geen uitstoot tijdens het rijden en hebben een veel beter rendement dan verbrandingsmotoren (die te maken krijgen met warmteverliezen).
Een elektrische motor wordt meestal gevoed door batterijen. De autonomie ervan blijft echter beperkt: ongeveer 350 km bij reëel gebruik in 2019. Ook de laadduur is een minpunt dat vaak wordt aangehaald. Zelfs al wordt er vooruitgang geboekt, de constructeurs vrezen dat ze vroeg of laat op fysische grenzen zullen botsen en dus in een impasse zullen terechtkomen. Maar daar kan waterstof verandering in brengen.
Als de batterijen vervangen worden door een waterstofmotor – met andere woorden door een brandstofcel – kan er in real time in de wagen zelf elektriciteit geproduceerd worden! Je wagen opladen met je zonnepanelen of aan een laadpaal wordt dan ook overbodig. Ook de autonomie gaat erop vooruit: 550 km momenteel. En de laadduur? Die wordt aanzienlijk korter: 5 minuten om vol te tanken aan de pomp!
4. Hoe werkt een auto op waterstof?
De brandstofcel is allesbepalend. Het werkingsprincipe is tegenovergesteld aan dat van elektrolyse (zie vraag 2). De waterstof uit de tank van de wagen wordt opnieuw gemengd met zuurstof uit de lucht. Dat proces genereert elektriciteit en een beetje water. De geproduceerde stroom kan dus de hoofdmotor voeden, die vergelijkbaar is met die van elke elektrische auto.
De waterstoftank zit meestal in de koffer en is gemaakt van polymeer en koolstofvezel om de lichtheid en stevigheid te garanderen. Waterstof moet dan ook goed beschermd worden, omdat ze erg ontvlambaar is. De opslag ervan gebeurt onder druk (bij 350 of 700 bar) om minder plaats in te nemen. Aan de pomp wordt de waterstof afgekoeld tot min 40°C om de opwarming ervan tijdens het voltanken tegen te gaan. In de laatste modellen wordt er ook gebruik gemaakt van een batterij om te starten en om energie te recupereren tijdens het remmen.
5. Staan de waterstofauto’s op punt?
De eerste in serie geproduceerde modellen verschenen al in 2013. De pioniers op dit vlak waren Toyota, Hyundai, Honda en BMW. Let wel, deze Fuel Cell Electric Vehicles (FCEV) blijven duur om te maken en om te kopen (zie vraag 6).
Op de weg verschilt de rijervaring die ze bieden nauwelijks van die van een wagen op batterijen: dezelfde werkingsstilte en bijna dezelfde snedige acceleraties.
Volgens FEBIAC, de federatie van de auto-industrie, werden er in 2018 de volgende cijfers opgetekend:
– 26 waterstofauto’s in België
– Tegenover 10 748 met batterijen
– 11 .128 op CNG (gecomprimeerd aardgas)
– 14 307 op LPG (vloeibaar petroleumgas)
– en 92 514 hybrides (brandstof + batterijen)
6. Zijn er veel modellen beschikbaar?
Bij ons beperkt het aanbod zich momenteel tot de Hyundai Nexo (74 499 €) en de Toyota Mirai (79 900 €).
De Clarity Fuel Cell is het nieuwste model van Honda, maar is enkel beschikbaar in Japan en Californië. Sinds 2018 levert ook Mercedes een specifieke SUV – de GLC F-CELL – aan professionele klanten in Duitsland.
Concurrent BMW stelde in september 2019 de waterstofversie van zijn X5 voor: de i Hydrogen NEXT. Die zou in 2025 op de markt moeten komen. Een doelstelling die ook Audi deelt. Het merk met de vier ringen heeft al 2 prototypes ontwikkeld: een berline – de A7 h-tron – in 2014 en een SUV – de h-tron Quattro – in 2016.
Een ander opmerkelijk initiatief in Europa is dat van OEM Symbio die elektrische Renault Kangoo-bestelwagens uitrust met waterstofbatterijen en ze aanbiedt aan overheden en bedrijven. Zo rijden er in Frankrijk dergelijke waterstofbestelwagens rond van de groep ENGIE in Gennevilliers, Lyon en Grenoble.
7. Waar kan je in België waterstof tanken?
Momenteel zijn er in België maar 2 stations toegankelijk voor het grote publiek: eentje in Zaventem (bij Toyota Europe en beheerd door Air Liquide) en eentje in Halle (dichtbij de hoofdzetel van Colruyt). Er zouden er nog andere volgen, meer bepaald in Gent en Wilrijk.
De Europese Unie telt er volgens Hydrogen Europe, een consortium van bedrijven die voor deze technologie ijveren, een honderdtal. Duitsland is koploper op dat vlak. Hydrogen Europe ijvert voor 1000 stations in 2025 en 4500 in 2030, met financiële hulp van de EU uiteraard. Deze stations zijn nu eenmaal duur: 1 miljoen euro voor stations voor wagens en 3,2 miljoen voor stations voor bussen.
8. Is waterstof ook geschikt voor het openbaar vervoer?
Ja. Het is zelfs een piste die technologisch en economisch verder staat dan die voor wagens. Sinds 2003 al werden er tal van projecten op poten gezet om waterstofbussen te testen in verschillende Europese steden. Op verschillende plekken wordt de uitrol van waterstofvloten bijgevolg ernstig overwogen.
Bij ons zet De Lijn sinds 2014 in Antwerpen 5 waterstofbussen in. Ook de TEC in Wallonië is van plan om dergelijke bussen aan te schaffen en 2 laadstations te bouwen (in Luik en Charleroi). ENGIE is trouwens partner van dit project. De uitdaging is dan ook groot, want vanaf 2025 mogen nieuwe voertuigen voor openbaar vervoer in België geen CO2 meer uitstoten.
9. Maakt de waterstofauto echt een kans?
De elektrische motor is topkandidaat om de verbrandingsmotoren te vervangen. Maar moet die dan gevoed worden door batterijen of een brandstofcel? De meningen daarover zijn verdeeld. De strijd is dus begonnen. Het is wel zo dat beide alternatieven elk voor- en nadelen hebben.
> Wat het gebruik betreft, springt de waterstofauto erboven uit. Hij garandeert een goede autonomie, kan snel weer opgeladen worden en verplicht er ons niet toe om onze verplaatsingsgewoontes te veranderen, noch om onze busnetwerken aan te passen. Dat kan van wagens op batterijen niet gezegd worden.
> Wat het rendement betreft, lijdt waterstof energieverliezen gezien haar transformaties: extractie, compressie/vloeibaarmaking, reconversie, … Volgens experts zou het globale rendement van een wagen 75% bedragen met batterijen, 45% met waterstof en 25% met fossiele brandstoffen.
> Wat de infrastructuur betreft, is er nog onduidelijkheid. Waterstofstations zijn duur. Laadpalen voor batterijen daarentegen zie je steeds meer.
> Wat het financiële plaatje betreft, hangt er momenteel een hoog prijskaartje aan een wagen op batterijen (vaak 35 000€), maar is dat van een waterstofauto gewoonweg afschrikwekkend (75 000 €). Hetzelfde geldt voor de brandstof: om 500 km af te leggen, betaal je ongeveer 12 € aan elektriciteit, terwijl dat voor waterstof 50 € is …
> Wat het ecologische aspect betreft, hebben beide een voetafdruk. Een wagen op batterijen vergt veel zeldzame metalen en haalt zijn elektriciteit zowel uit grijze als uit groene centrales. Een waterstofauto heeft dan weer platina nodig (dat zeldzaam en duur is) en zijn H2 is voorlopig afkomstig van stoomreforming van aardgas.
Het verdict?
Hoewel een auto op waterstof onweerlegbaar heel wat voordelen biedt, namelijk op het vlak van autonomie, weerhouden verschillende obstakels hem ervan om warm onthaald te worden door het grote publiek (prijs, infrastructuur, …). Een wagen met een batterij blijft voorlopig dus de beste optie, zeker omdat de constructeurs er jaar na jaar in slagen om zijn autonomie te verbeteren. Vandaag bedraagt die gemiddeld 350 km.
