‘Kijk niet naar het rendement van waterstof, maar naar de kostprijs’

De omschakeling op voertuigen die geen CO₂ uitstoten is een van de grootste veranderingen die de komende jaren in de transportsector wordt doorgevoerd. Inmiddels verschijnen er steeds meer elektrische personenauto’s op de markt, beginnen de eerste elektrische bestelbussen in de straten rond te rijden en worden er bij transportbedrijven proefprojecten opgestart met trucks die via een accu elektrisch worden aangedreven.

Vrachtwagens op waterstof

Waterstoftrucks zijn echter nog zeldzaam op de weg. Dat komt volgens waterstofdeskundige Ad van Wijk omdat de ontwikkeling van elektrische voertuigen op een batterij nog wat voorloopt op die van voertuigen met een brandstofcel die waterstof als brandstof gebruiken. Bovendien is de ontwikkeling van elektrische voertuigen ook wat goedkoper. “Dit prijsverschil neemt echter af bij een grootschaligere productie van brandstofcellen. Ik verwacht daarom dat de kosten voor voertuigen op waterstof de komende jaren dalen. Een andere positieve stimulans voor waterstofvoertuigen is dat het aantal plaatsen waar je waterstof kunt tanken gestaag toeneemt. Inmiddels kun je al goed uit de voeten met waterstof in Duitsland en redelijk in Nederland, België, Frankrijk en het Verenigd Koninkrijk.”

Binnen de logistiek sector is er een soort discussie tussen voorstanders van elektrisch rijden op een batterij en voorstanders van elektrisch rijden met brandstofcel en waterstof. Hoe kijkt u hier tegenaan?
“Qua rijtechniek maakt het niets uit. In het eerste geval tank je elektronen die je opslaat in een accu en direct gebruikt voor de aandrijving, in het tweede geval tank je moleculen waaruit je met een brandstofcel elektronen maakt die je voor de aandrijving gebruikt. Bij beide is sprake van voertuigen die worden aangedreven door een elektromotor. Die zijn tegenwoordig betrouwbaar en leveren uitstekende prestaties. Batterijelektrisch rijden heeft echter een groot probleem ten opzichte van rijden op waterstof: de capaciteit van het Nederlandse energienetwerk is hiervoor volstrekt onvoldoende. En dit probleem wordt alleen maar groter als ook de transportsector overschakelt op elektrische voertuigen die door een batterij worden gevoed. De daarvoor noodzakelijke aanpassingen van het elektriciteitsnetwerk vergen dan gigantische investeringen.”

“Een groot voordeel van waterstof is dat moleculen veel meer energie per gewicht en volume bevatten dan elektronen. En die energie komt gewoon uit een pomp via een slang in je voertuig terecht en dus niet via het elektriciteitsnetwerk. Bijkomende voordelen zijn dat het tanken van waterstof snel gaat, dat de actieradius van voertuigen op waterstof veel hoger is dan die van voertuigen op een batterij, dat er voor waterstofvoertuigen geen laadinfrastructuur nodig is en dat je als transporteur je trucks optimaal kunt inzetten omdat ze niet urenlang aan een oplader hoeven te hangen.”

Wie is Ad van Wijk?

Prof. dr. Ad van Wijk is parttime verbonden aan de TU Delft als bijzonder hoogleraar Future Energy Systems. Daarnaast is hij werkzaam bij kennisonderneming KWR om het onderzoeksprogramma Energie en Water vorm te geven. Ook is hij als spreker, adviseur en expert voor diverse organisaties en bedrijven. Zo is hij adviseur van het Energiefonds Overijssel en van Hydrogen Europe, waar hij de Europese Commissie adviseert over de ontwikkeling van de groene waterstofeconomie.

Als je elektriciteit omzet in waterstof en die waterstof vervolgens weer terug in elektriciteit raak je 50 tot 60 procent van de oorspronkelijke hoeveelheid energie kwijt. Bij batterijaangedreven elektrische voertuigen is het rendementsverlies aanzienlijk kleiner. Is dat geen groot nadeel van waterstof?
“Je moet niet naar het rendement van waterstof kijken, maar naar de kostprijs. Dat bepaalt of een bepaalde techniek economisch interessant is. In de Sahara wordt zonne-energie tegenwoordig opgewekt voor ongeveer 1 cent per kWh, in Nederland is de kostprijs van groene stroom daarentegen zo’n 8 cent per kWh. De Sahara, maar bijvoorbeeld ook Zuid-Europa, telt nu eenmaal veel meer zonne-uren. Daarom is het verstandig om daar zonne-energie op te wekken. Die stroom zet je ter plaatse om in waterstof die je vervolgens via pijpleidingen naar Noordwest-Europa vervoert. Het benodigde leidingenstelsel ligt er al en is geschikt voor waterstoftransport. De prijs per KWh van deze geïmporteerde waterstof is dan minstens een factor twee lager dan de prijs per KWh groene zonnestroom die in Nederland wordt opgewekt.”

Word je dan niet te afhankelijk van andere landen? 
“De energiemarkt is mondiaal en het is een illusie dat een klein sterk geïndustrialiseerd land als Nederland volledig zelfvoorzienend kan zijn qua opwekking van groene energie. Dan zou je het hele land moeten volzetten met zonnepanelen en windturbines. Dat is ongewenst. Benzine en diesel worden nu ook geïmporteerd uit andere landen en dat zal voor een gedeelte van de groene energie niet anders zijn.”

Wat adviseert u een transporteur die voertuigen moet vervangen? Elektrisch, waterstof of wellicht nog even wachten?
“Er is zowel een markt voor batterijelektrisch rijden als voor voertuigen op waterstof. De eerste techniek is vooral geschikt voor stedelijke distributie en transporten over korte afstanden. Bij vervoer over langere afstanden en voor zware toepassingen zijn de voordelen van waterstof veel groter. In dat segment wint waterstof het van batterijelektrisch. Maar dat duurt nog even.”

“Voor het overbruggen van die periode zijn er diverse innovatieve tussenoplossingen beschikbaar. Zo heeft aannemingsbedrijf Jos Scholman uit Nieuwegein een hybride diesel-waterstofsysteem ontwikkeld. Hierbij worden bestaande dieselvoertuigen uitgerust met een waterstoftank waaruit waterstof wordt geïnjecteerd in de luchtinvoer van de motor. Die draait dan voor zo’n 70 procent op waterstof, zonder gebruik van een brandstofcel. Dat levert een forse reductie van de CO₂-uitstoot op. Dit systeem wordt inmiddels succesvol toegepast op landbouwtrekkers en momenteel geschikt gemaakt voor vrachtwagens en binnenvaartschepen. Voor een relatief geringe investering kan een bedrijf dan een aanzienlijke CO₂-reductie realiseren met de bestaande dieselvloot. Het is een mooie tussenoplossing op weg naar een situatie waarin voertuigen volledig emissieloos rijden.”

Over waterstof

In de industrie wordt al decennialang gebruikgemaakt van waterstof als grondstof voor chemische producten, zoals ammoniak en methanol. Het molecuul waterstof is overal op aarde aanwezig maar waterstofgas, de vorm van waterstof die als grondstof en energiedrager gebruikt wordt, komt niet van nature op aarde voor en wordt geproduceerd uit andere stoffen. Tot nu toe gebeurt dat vooral uit aardgas in een proces waarbij CO₂ vrijkomt.

Er zijn echter ook technieken waarbij waterstofgas geproduceerd wordt zonder CO₂-emissies. Een daarvan is elektrolyse waarbij watermoleculen met behulp van elektriciteit gesplitst in waterstofgas en zuurstofgas. De waterstof die ontstaat wordt opgevangen, bewaard en kan op een gewenst ogenblik met behulp van een brandstofcel met platinakatalysator en zuurstof uit de lucht weer terug worden omgezet in elektriciteit. Op die manier wordt het dan toegepast als energiedrager. Met de komst van goedkope elektriciteit uit zonne- en windenergie is waterstof een tussenvorm om deze groene energie in te bewaren en te vervoeren. Daarna wordt de waterstof weer omgezet in elektriciteit. Waterstof kan op deze manier gebruikt worden als emissievrije brandstof voor industriële processen, voor personenauto’s en zwaar transport (vrachtwagens, bussen en scheepvaart) om elektriciteit op te wekken als er weinig zonne- of windenergie beschikbaar is en voor de verwarming van gebouwen. Op dit ogenblik worden er allerlei nieuwe toepassingsmogelijkheden voor waterstof ontwikkeld.