BMW en Toyota hebben zojuist een samenwerkingscontract getekend voor de ontwikkeling van de derde generatie brandstofcelsystemen en verbetering van de infrastructuur voor waterstofauto’s. Maar heeft dat type auto’s nog wel een toekomst?
Tegen 2020 bezitten auto’s op stroom en waterstof een marktaandeel van 10 procent! Aan zelfvertrouwen heeft het de autobouwers nooit ontbroken, ook niet in 2010. Helaas is het bij een zoveelste loze belofte gebleven.
Vrij snel is duidelijk geworden dat de automerken niet alleen de kosten, maar ook de moeilijkheidsgraad hebben onderschat om van aandrijving op stroom of waterstof een waardevol alternatief te maken voor de klassieke verbrandingsmotor. Die laatste moet wel dringend worden vervangen om de voortschrijdende klimaatverandering af te remmen. De gevolgen van de opwarming van de aarde nemen inderdaad dramatische proporties aan. De materiële schade bedraagt al talrijke miljarden.
Beide systemen hebben voor- en nadelen
Onder druk van de publieke opinie én de wetenschap legde de politiek de autofabrikanten strengere CO2-doelstellingen op, die enkel haalbaar zijn als zij hun modellen elektrificeren. Nul-uitstoot is alleen mogelijk via een elektro- of waterstofauto, beide met hun voor- en nadelen.
Een e-auto haalt zijn energie uit een accu die wordt opgeladen via het stroomnet, wat best lastig kan zijn voor wie dat niet thuis of op het werk kan doen. Een e-auto heeft bovendien een vrij beperkt rijbereik, en opladen kost relatief veel tijd.
Het onder hoge druk tanken van waterstof en die vervolgens opslaan in de reservoirs in de auto duurt slechts enkele minuten, maar vereist specifieke veiligheidsvoorzieningen. Waterstof is een geur- en kleurloos gas dat ontstaat door elektrolyse, een chemisch proces dat water en zuurstof splitst door elektriciteit erdoorheen te laten lopen. In tegenstelling tot aardgas of water komt waterstof niet vanzelf voor in de natuur. Waterstof moet worden aangemaakt. Het is geen energiebron, maar een energiedrager.
Afhankelijk van de productiewijze spreken we van grijze of groene waterstof, waarvan de eerste wordt geproduceerd uit aardgas of kolen. Daarbij komt CO2 vrij, zodat grijze waterstof niet duurzaam is.
Enkel groene windenergie maakt groene waterstof
Groene waterstof daarentegen wordt opgewekt door groene stroom uit een duurzame energiebron zoals water-, wind- of zonne-energie. Een auto die rijdt op groene waterstof verdient daarom wel het predicaat duurzaam. Aan de minzijde staan hogere productiekosten.
Waterstof kan langere tijd worden opgeslagen in speciale tanks. Energie uit water, zon en wind moet juist meteen worden verbruikt, wat heel wat energieverlies betekent. Denk aan windmolens die ’s nachts draaien terwijl er op dat moment weinig vraag is.
In landen als Australië, Chili, China, Marokko, Nederland en Noorwegen is waterstof een belangrijk aandachtspunt door de beschikbaarheid van goedkope, duurzame energie uit zon-, wind- en waterkracht.
Vooral Nederland beschikt over veel knowhow en ervaring op het vlak van gas- en elektrolysetechnologie. Met de Noordzee voor de deur heeft ook België een groot potentieel aan duurzame energie waarmee waterstof kan worden geproduceerd, voor seizoensgebonden opslag en voor andere periodes waarin Noordwest-Europa weinig zonne- en windenergie beschikbaar heeft.
Waterstof tanken, elektrisch rijden
Terug naar ons uitgangspunt: welke toekomst heeft de waterstofauto? Vooraf een woordje uitleg over hoe zo’n systeem werkt. Tijdens het rijden zet een zogenaamde fuel cell (brandstofcel) de waterstof om in stroom. Daarbij gaat naar verhouding veel energie verloren.
Een fuel cell bestaat uit twee kamers die door een polymeerelektrolyt-membraan (PEM) van elkaar zijn gescheiden. In de ene kamer zit waterstof, in de andere zuurstof. Beide kamers hebben een elektrode: een negatieve (anode) aan de waterstofkant, een positieve (kathode) aan die van de zuurstof.
Waterstof tanken verloopt snel en probleemloos
De anode werkt als katalysator, die waterstof doet uiteenvallen in protonen (positief geladen waterstofionen) en elektronen. De laatste stoot de anode af. Maar dankzij de PEM kunnen elektronen ontsnappen naar de andere kamer. Dan gaan ze via een elektriciteitsdraad buitenom naar de kathode. De stroom die door de draad loopt, wordt gebruikt om de elektromotor aan te drijven.
De protonen kunnen wel door het membraan glippen en verbinden zich bij de kathode met de elektronen die via de anode komen. Op die manier ontstaat na een verbinding met zuurstof het enige afvalproduct van de fuel cell: water.
Tegen een waterstofauto pleit dat waterstof tanken duurder is dan stroom laden en dat Nederland niet meer dan veertien waterstoftankstations telt (België zelfs maar acht). Dat het er niet meer zijn, heeft te maken met de hoge prijs van zo’n tankstation: 1 tot 1,5 miljoen euro.
Investeren in waterstoftankstations is geen lonende zaak, als we bedenken dat in ons land slechts een handvol Toyota Mirais en Hyundai Nexo’s rondrijdt. De laatste is niet meer verkrijgbaar, er komt een opvolger in 2025. Hoeveel die gaat kosten, is nog onbekend. De Toyota Mirai is wel nog leverbaar, maar met een prijs van 84.290 euro is er vrijwel geen vraag naar.
Beide modellen hebben zowat dezelfde actieradius als een vergelijkbare diesel- of benzinewagen. Dat kan niet worden gezegd van de prijs, het verschil daarin is enorm. Beterschap is niet meteen in zicht. Off the record is te horen dat Toyota en Hyundai meer geld verliezen dan verdienen aan hun waterstofmodellen. Zoals ook zuiver elektrisch aangedreven auto’s geen melkkoe zijn: te groot de ontwikkelingskosten, te klein de vraag.
Tweede kans
Leek vijftien jaar geleden een wedren tussen elektro- en waterstofauto’s in de maak, de politiek heeft daar een stokje voor gestoken door in de nasleep van dieselgate bij Volkswagen prioriteit te geven aan de elektrische auto. Op een manier die veel kwaad bloed zette bij de autobouwers. Zij werden naar eigen zeggen uitgeschakeld door wereldvreemde ambtenaren zonder de minste kennis van zaken.
Daardoor is het nooit tot een echte wedren gekomen en hebben tal van merken de ontwikkeling van de waterstoftechnologie tijdelijk stilgezet. Tenminste, voor wat betreft personenwagens, niet voor het vrachtvervoer via de weg en het vervoer per spoor en over water.
De redenen voor het niet verder ontwikkelen van waterstoftechnologie ligt voor de hand. Waterstof kan worden gemaakt van zeer uiteenlopende materialen en stoffen. Voor een tekort aan waterstof hoeft daardoor niet te worden gevreesd. Daarnaast zijn opslag en transport eenvoudig. Bepalend voor de actieradius is de omvang van de waterstoftanks in de auto. In kleine en middelgrote personenwagens is daar weinig plaats voor, waardoor die in feite niet in aanmerking komen. In een grote vrachtwagen of touringcar speelt dit aspect een veel kleinere rol.
Dat BMW en Toyota zojuist een nieuwe samenwerkingsovereenkomst hebben afgesloten voor de ontwikkeling van een nieuwe generatie brandstofcellen en verbetering van de infrastructuur, wijst erop dat de waterstofauto nog een tweede kans krijgt. Met name Toyota laat weten dat de volgende generatie brandstofcelauto’s de helft goedkoper zal zijn.
Bovendien lijkt een nieuw toepassingsgebied in de maak. Volgens specialisten biedt het injecteren van waterstof in verbrandingsmotoren nieuwe mogelijkheden. De eerste onderzoeksresultaten wijzen uit dat waterstof een concurrent kan worden van de synthetische brandstoffen, de zogenaamde e-fuels waarover momenteel veel te doen is.
Anders of zelfs beter rijden
Of een waterstofauto anders of zelfs beter rijdt dan een elektrische auto? Ik heb enkel met de tweede generatie van de Toyota Mirai gereden en kan dus geen algemene uitspraken doen. In vergelijking met de eerste generatie zit de compactere fuel cell niet langer in de wagenbodem maar onder de motorkap, en is het aantal waterstoftanks gestegen van twee naar drie. Daardoor is het brandstofvolume toegenomen van 4,6 naar 5,6 kilogram.
Toyota geeft een actieradius (WLTP-autonomie, World harmonized Light vehicle Test Procedured) van 650 kilometer op, een zeer optimistische voorspelling. In normale rij- en weersomstandigheden schommelt deze autonomie tussen de 500 en 550 kilometer. Daarmee scoort de Mirai wel beter dan vergelijkbare e-auto’s.
Met een vermogen van 134 kW (182 pk) rijdt de Mirai vlot en comfortabel, mede door een ideale 50/50-gewichtsverdeling en achterwielaandrijving. Het dashboard met centraal een breed aanraakscherm en enkele fysieke sneltoetsen oogt origineel en is functioneel. De bestuurder en de passagier voorin beschikken over een zee van ruimte, maar de hoofdruimte achterin is aan de krappe kant.
Wat opvalt tijdens het rijden is de stilte binnenin. Kritiek is er op de kwaliteit van de gebruikte materialen en het volume van de niet-verstelbare kofferbak: te klein voor een gezinswagen van dit formaat en deze prijsklasse.
Vergelijken we het rijgedrag van de Mirai met dat van vergelijkbare elektrische concurrenten, dan is vast te stellen dat de Mirai minder sportief en flitsend voor de dag komt, maar uitgebalanceerder en steviger in elkaar zit. Dat hij toch een zeldzame verschijning zal blijven, komt door het beperkte aanbod aan waterstoftankstations in Europa.
Een en ander weerhoudt Hyundai en BMW er niet van om respectievelijk volgend jaar en in 2027 een gloednieuwe waterstofauto op de markt te brengen. De toekomst is aan de durvers?
Dit artikel is met toestemming overgenomen van Knack.be
Schrijf u in voor onze middagnieuwsbrief
Met de gratis nieuwsbrief EW middag wordt u dagelijks bijgepraat met commentaren en achtergronden bij de belangrijkste nieuwsverhalen.
