Auto's op waterstof: een veelbelovende oplossing?

Waterstof is goedkoop en bij de verbranding komt alleen water vrij (en geen CO₂). Bovendien levert het 3 keer zoveel energie als eenzelfde hoeveelheid benzine. Dus waarom rijden we niet allemaal op waterstof?

Heel simpel: omdat waterstof als autobrandstof ook een aantal nadelen heeft. Voor andere toepassingen is het dan weer wel veelbelovend.

Waar komt waterstof vandaan?

Waterstof is het eenvoudigste chemische element in het universum. Anders dan aardolie, gas en steenkool tref je het niet in zijn ruwe vorm in de natuur aan. Het is dus geen delfstof, maar wordt geproduceerd via een chemisch proces.

Er zijn twee manieren om waterstof te verkrijgen:

• Via omzetting van aardgas of een andere fossiele brandstof: deze methode heeft als nadeel dat ze energie kost. Aardgas is bovendien op zich al een energiebron en daarom zou het rendabeler en minder gevaarlijk zijn om het rechtstreeks te gebruiken als autobrandstof.
• Via omzetting van water door elektrolyse: dit vereist elektrische energie. Vanuit milieuoogpunt is de aldus verkregen waterstof bijgevolg pas 'groen' als hiertoe duurzame elektriciteit werd gebruikt.

Momenteel wordt 4% van de wereldwijd geproduceerde waterstof vervaardigd met elektrolyse en 96% met de chemische verwerking van fossiele brandstoffen, vnl. aardgas (48%).

De voordelen van waterstof

1. Geen CO₂ of fijn stof

Mocht waterstof enkel op basis van hernieuwbare elektriciteit gemaakt worden, zou het de ideale brandstof zijn. Anders dan benzine, diesel en aardgas komt bij de verbranding met zuurstof enkel volkomen zuiver water vrij, geen CO₂ en niet het minste stofdeeltje. Waterstof is bovendien niet giftig.

2. Meerdere aanwendingen

Waterstof bevat drie keer meer energie per kilogram dan benzine en kan, in tegenstelling tot vele andere brandstoffen, op verschillende manieren worden aangewend:

• het kan met aardgas worden gemengd en gedistribueerd via de klassieke gasleidingen;
• het kan rechtstreeks worden verbrand in een aangepaste motor;
• het kan in een brandstofcel worden omgevormd tot elektriciteit.

3. Stockageoplossing

Waterstof kan worden gebruikt voor de opslag van overtollige stroom die afkomstig is van hernieuwbare bronnen en dus weersafhankelijk:

• eerst wordt de overtollige elektriciteit gebruikt om water in waterstof om te zetten;
• deze waterstof wordt vervolgens terug omgevormd tot water en geeft de elektriciteit terug die werd gebruikt voor de productie ervan.

Bekijk deze video die het proces eenvoudig uitlegt

Waarvoor wordt waterstof gebruikt?

Waterstof is zeer nuttig voor de chemische industrie en de siderurgie. Er bestaat trouwens een ruim 900 km lang Europees netwerk van waterstofpijplijnen dat Noord-Frankrijk, België, Nederland en het Duitse Ruhrgebied met elkaar verbindt. 

Nog enkele voorbeelden:

• In Duitsland rijdt sinds 2018 's werelds eerste trein op waterstof met geregelde diensten;
• Verschillende constructeurs werken aan de ontwikkeling van zware vrachtwagens op waterstof;
• De Lijn heeft in Antwerpen 5 autobussen die rijden op waterstof;
• Colruyt heeft 13 voertuigen, en ook 75 heftrucks op waterstof.

Ook oliebedrijven en stroomproducenten hebben projecten die te maken hebben met waterstof. Andere bedrijven denken er zelfs aan opnieuw zeppelins op waterstof in gebruik te nemen om transportvliegtuigen voor niet-dringende vracht te vervangen.

In de autosector blijft het aanbod echter zeer beperkt: Hyundai en Toyota zijn de enige constructeurs met een model tegen een prijs die schommelt rond de 65 à 80.000 euro.
Mercedes, BMW en Honda hebben ook concrete projecten met waterstofvoertuigen die bijna afgerond zijn.

4 remmende factoren voor auto's op waterstof

1. De brandstofcel: voorlopig duur en onvoldoende rendabel

De klassieke verbrandingsmotor in benzineauto's is niet geschikt voor waterstof. De auto moet met een elektrische motor worden aangedreven die via een brandstofcel wordt gevoed. Die cel zet waterstof om in elektriciteit.

Dit proces roept vragen op over het rendement. Er zijn namelijk 2 elektrochemische processen nodig (een voor de productie van waterstof en een tweede voor die om te zetten in elektriciteit). Een H₂-brandstofcel heeft op zijn best een rendement van 40%. Dit betekent dat 60% van de energie verloren gaat.

Voorts zijn brandstofcellen zeer duur (hoewel bepaalde autofabrikanten een gevoelige prijsdaling aankondigen) delicaat en complex. Bovendien zijn voor de productie van deze cellen edelmetalen zoals platina nodig.

Toch kan de brandstofcel interessant zijn voor ‘zwaardere’ toepassingen zoals bvb. in de ruimtevaart.

2. Beperkte autonomie 

Een kilo waterstof levert even veel energie als drie liter benzine. Maar waterstof is het kleinste en lichtste element in het universum en heeft een zeer lage energiedichtheid, dit is de hoeveelheid energie per volume-eenheid. Er moet dus heel veel waterstof onder hoge druk (700 bar) worden opgeslagen om een auto te kunnen laten rijden.

Om u een idee te geven ; een volle brandstoftank van 60 liter H₂ (of 5 kg) komt overeen met een luttele 13 liter benzine. 

3. Bijkomende risico's

De waterstoftank onder hoge druk brengt ook een extra risico mee in geval van een botsing. Temeer daar waterstof zeer vluchtig en licht ontvlambaar is.

Een andere oplossing zou zijn om H₂ vloeibaar te maken en een grotere hoeveelheid in een daartoe geschikte tank op te slaan. Dit kost echter veel energie en levert weerom rendementsproblemen op.

4. Weinig tankstations 

Er zijn slechts een honderdtal tankstations ter wereld die waterstof aanbieden (waarvan een in Zaventem en een in Halle). Vier andere Belgische stations zitten in de voorbereidende fase. Tegen 2020 zou de Benelux in totaal 8 waterstoftankstations moeten tellen. Even tanken is dus niet evident!

Tot besluit: zeker een mogelijke piste!

Waterstof is een van de pistes die momenteel worden onderzocht om benzine- en verbrandingsmotoren te vervangen.

Niet iedereen gelooft in de toekomst van waterstof als autobrandstof. Wel is men het erover eens dat meerdere oplossingen nodig zijn om de energie-uitdaging aan te gaan.

Qua alternatieve voertuigen is de auto op aardgas ook zeer interessant en technisch veel makkelijker toe te passen. Net zoals de elektrische wagen. Raadpleeg zeker ons dossier over elektrische voertuigen en wagens op aardgas.

Voor meer informatie

De Europese federatie Hydrogen Europe verenigt de leden van het waterstofsegment waaronder het Belgisch-Nederlandse netwerk WaterstofNet.

Op Europees niveau is het Hytrec-project erop gericht het netwerk van waterstofleidingen als energievector te ontwikkelen, doorheen Noord-Europa, van Schotland tot Denemarken, via België en Duitsland.