Elektrisch rijden: op waterstof of batterijen?

Onderweg met batterijen of liters waterstof?

Het is nu eenmaal niet zo handig om de autowegen om te vormen naar grote sporen met een bovenleiding om elk voertuig te voorzien van stroom; of wat dacht je van ‘opladers’ in de grond, die draadloos stroom leveren aan auto’s. Beide gevallen zou je in films tegen kunnen komen, maar het is zeker geen toekomst voor het dagelijkse vervoer van de toekomst. Tegelijkertijd zal er de komende tien tot twintig jaar een ware revolutie plaatsvinden: het rijden op diesel en benzine zal geleidelijk moeten stoppen.

Vandaar dat autofabrikanten al jaren veel werk verzetten om nieuwere technieken op de markt te brengen. Rijden op fossiele brandstoffen brengt nu eenmaal niet zoveel goeds, dus moeten we over naar een nieuwe manier om energie te leveren voor de aandrijving van auto’s, bussen, vliegtuigen en alle andere voertuigen die op fossiele brandstoffen draaien. Elektriciteit wordt gezien als de belangrijkste kandidaat, vooral omdat elektriciteit op een schone manier te produceren is. Elektriciteit is echter geen vloeibaar goed, en kan je dus niet in je tank gooien. Tenzij je met ‘tank’ een batterij of waterstof bedoelt, want dat is uiteraard nog altijd mogelijk. Wat zijn nu de voordelen van eender welke vorm van energietransport en wat wordt gezien als de toekomst van elektrisch rijden: staan we elke dag bij de waterstofpomp, of hangen we onze auto’s aan de oplader?

Het rijden op fossiele brandstoffen komt ten einde, wat voorziet onze toekomstige auto’s van de benodigde energie?

Op pad met batterijen!

Momenteel zie je nog maar weinig mensen en bedrijven die zich toespitsen op het rijden op basis van waterstof. Verreweg de meeste aandacht gaat uit naar de razendsnelle groei van elektrische auto’s met batterijen, al komt dat voornamelijk door de snelle groei van locaties waar je de batterijen op kan laden en de dalende prijzen van de auto’s. De vraag is echter waarom de elektrische auto’s op basis van batterijen zo snel konden groeien. Laten we beginnen bij het tijdperk van plug-in hybride-auto’s.

Fabrikanten zijn namelijk niet meteen begonnen met het ontwikkelen van auto’s die zich volledig elektrisch voortbewegen. In plaats daarvan zag – en zie je nog altijd – een groot aantal modellen die deels elektrisch kunnen rijden. Toyota was een van de fabrikanten die deze revolutie van start liet gaan. Het nadeel is dat de auto’s slechts een deel van de tijd, bijvoorbeeld bij het optrekken, elektrisch kunnen rijden.

In de opgaves wordt soms zelfs gesproken over woon-werkverkeer, maar dat blijkt in de praktijk nog niet zo gemakkelijk. In de jaren die volgden kwam onder andere Nissan met de Leaf en BMW met de i3, twee zeer futuristische auto’s op basis van accu’s. Qua actieradius niks in vergelijking met de modellen die Tesla momenteel in het gamma heeft zitten. Zo gezegd, zo gedaan: de batterij-revolutie was opgestart. Door de relatief lage prijs van componenten was het gemakkelijk voor bedrijven om met batterijen aan de slag te gaan – toch blijft Tesla de koning van elektrisch rijden.

Helaas is het rijden op basis van batterijen niet alleen gemakkelijk, maar heeft het ook een keerzijde. Op het moment van schrijven mag de prijs dan wel laag zijn, maar dat zal niet altijd zo blijven. Als de vraag naar batterijen blijft groeien, wordt er binnen de komende jaren een tekort aan kobalt verwacht. Kobalt is een belangrijke grondstof voor het fabriceren van Lithium-batterijen die in de auto’s worden gebruikt. Als er eenmaal een tekort is, zal de prijs van de batterijen razendsnel stijgen en kamp je wederom met een probleem met een ‘vooruitstrevende’ technologie. Er wordt, aldus professoren, weliswaar gewerkt aan nieuwe batterijen zonder het gebruik van Lithium en Kobalt, maar daar komt voorlopig nog niks van terecht.

Brand!

Tot die tijd moeten we het ook doen met een ander probleem van batterijen, ze zijn mogelijk niet stabiel genoeg voor het gebruik in auto’s. Gedurende de afgelopen maanden hebben we meermaals Tesla’s gezien die plots in brand vlogen terwijl ze aan de laadpaal staan. Lithium, een bestandsdeel van de batterijen, reageert zeer heftig zodra het in contact komt met zuurstof. Zo’n brand is ook nauwelijks te blussen met water, gezien de energie die in de lithium-cellen zit opgeslagen. Als laatste blijft het hoge gewicht van de Lithium-batterijen nog altijd een dingetje, om een auto met batterijen ver te laten rijden heb je immers hoge-capaciteit batterijen nodig die enorm zwaar zijn.

Toekomst met waterstof?

Batterijen hebben dus een aantal grote nadelen wat betreft gewicht, (toekomstige) prijs en veiligheid. Gelukkig wordt er niet op één paard gewed, maar wordt er bijvoorbeeld ook gekeken naar waterstof. Waterstof kan je – je zou het niet direct zeggen – overal om je heen vinden. Elke keer als je inadement, adem je ook ongeveer vier procent waterstof in. Wetenschappers hebben ondervonden dat waterstof de perfecte eigenschappen heeft om energie te transporteren. Nee, om het beter te verwoorden: waterstof is een vorm van energie als je het op de juiste manier verwerkt. Hyundai was een aantal jaar geleden de eerste fabrikant om een waterstof-auto op de markt te brengen, de Hyundai IX35 FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle).

In de waterstofmodellen zit een kleine reactor die door middel van een chemische reactie waterstof om kan zetten naar elektriciteit – vervolgens wordt de motor aangedreven door de elektriciteit die afkomstig is van het proces. Helaas heeft waterstof de afgelopen jaren nog niet zoveel aandacht gehad; Hyundai was de eerste met een waterstof-auto en sindsdien ligt het veld er verlaten bij. Toyota vond in 2014 dat ze wel lang genoeg gewacht hadden, en bracht de Mirai op de markt. Verder verwacht het vanaf 2021 een ‘explosieve groei’ van de verkoop van waterstof-aangedreven auto’s. Toch blijft het een kleine markt waar de grote spelers zich nog niet laten zien, maar dat was in eerste instantie niet anders voor auto’s met batterijen.

Het rijden op waterstof heeft wel een aantal grote voordelen. Om te beginnen bij de actieradius: waar je op batterijen mag hopen dat je maximaal 500 kilometer ver komt, brengt waterstof je een stuk verder. Hyundai’s eerste model, de IX35 FCEV, kwam maximaal 800 kilometer ver op één lading. Alles wat je daarvoor nodig hebt is een tank met een paar liter waterstof. Geen laadbeurten gedurende de nacht óf bijna één uur staan bij de laadpaal. Nee, simpelweg een paar minuten bij de waterstofpomp is genoeg. Daarnaast zit je ook niet met het gewicht, want alles wat je nodig hebt is een tank en de generator voor elektriciteit. Wat is momenteel dan het nadeel van waterstof? Dat zit hem in de hoeveelheid plekken waar je het stofje kan tanken.

In Nederland moesten we in 2020 zo ongeveer 20 plekken hebben om bij te tanken. In België werkt onder andere Colruyt aan de uitrol van waterstof-tankstations en de overheid zou nog eens twintig stations plaatsen. Het laatste nadeel is dat waterstofauto’s vrij duur zijn in de aanschaf en bestuurders er daarom niet voor kiezen een waterstofauto aan te schaffen, zelfs met de subsidie. Als de tankstations eenmaal gereed zijn, is de kans groot dat veel bestuurders hun toevlucht gaan zoeken bij de nieuwe waterstof-modellen. Tegen die tijd zal de prijs ook flink dalen en wordt het een keuze die voor velen interessant wordt. Er zit momenteel nog een ander nadeel aan het rijden op waterstof, evenals voor de batterij-auto’s.

Waterstof tank je in een paar minuten, terwijl je batterijen urenlang moet opladen.

Groene, blauwe en grijze waterstof

Elektrisch rijden klinkt immers zo groen, maar is dat niet in alle gevallen. Nemen we de auto’s met batterijen, dan weegt mee dat er voor de productie van batterijen aardig wat CO2 wordt uitgestoten. Neem daarnaast nog mee dat de energie uit je stopcontact vermoedelijk niet zo groen is als het lijkt en je rijdt nog altijd op een vervuilende bron. Let wel, het is nog altijd vele malen schoner in vergelijking met een diesel of benzineauto.

Een recent onderzoek bracht al op dat de meeste elektrische auto’s op basis van batterijen tussen de 30 en 70.000 kilometers al schoner zijn dan modellen die op benzine rijden. In de modellen is geen rekening gehouden met de CO2-uitstoot voordat een liter diesel of benzine bij je auto terechtkomt, dus het kantelpunt zou zelfs sneller kunnen volgen. Voor waterstofauto’s hangt het er nu juist vanaf hoe de waterstof wordt gemaakt. Een groot deel van de waterstofproductie is grijs en vindt plaats met aardgas. Tegelijkertijd heb je blauwe en groene waterstof; bij de eerste wordt de CO2 van de grijze productie opgevangen, en bij de groene waterstof zou het hele proces klimaatneutraal zijn. Waterstof ziet er, naar mijn inzicht in het onderwerp, dan toch echt een stuk toekomstbestendiger uit.