Concurreert de waterstofauto de stekkerauto van de weg?

Origineel verschenen in het Nederlands Dagblad (door Jaap Roelants)

Gaat de auto straks ook voor licht en warmte in huis zorgen? De auto als energiecentrale voor woning of kantoor? Deze week leverde Hyundai aan speciale afnemers, waaronder Rijkswaterstaat, de eerste zeven auto’s die op waterstof rijden. De brandstofcellen van deze auto’s zijn zo sterk dat het zin heeft ze ‘s avonds aan te sluiten op de energiecentrale van de woning. Op een volle tank waterstof zit een huisgezin er avondenlang warmpjes bij.

tudelft-logoOnderzoekers van de Technische Universiteit in Delft zijn ervan overtuigd dat de nieuwe brandstofcel van waterstofauto’s ook energie kan leveren aan huizen en kantoren. In samenwerking met een aantal partners doet de TU Delft hier onderzoek naar. Nu nog toekomstmuziek, maar straks misschien een welkome aanvulling op de energie- behoefte.

Net als concurrent Toyota zet het Koreaanse Hyundai fors in op de waterstofauto. Autopublicist Niek Schenk verbaast zich er niet over. De waterstofauto heeft twee grote voordelen boven de elektrische auto. De actieradius is met 600 kilometer ruim vier keer zo hoog en het tanken doe je in drie minuten. Bij elektrische auto’s ben je daar nog steeds uren zoet mee. Maar er is ook nog een grote hindernis te nemen: voor waterstof kun je maar op één plaats tanken en die is in Rhoon bij Rotterdam. Binnenkort komt Helmond daar nog bij, maar dat is het voorlopig. Als er niet snel een goed netwerk van oplaadpunten komt, zullen waterstofauto’s niet zo snel populair worden.

Waterstof is relatief eenvoudig en goedkoop te produceren, maar een `kilo’ waterstof kost toch 10 euro. In een tank gaat 5 kilo. Die prijs zal in de toekomst niet veranderen, omdat de producenten van de brandstof niet te erg uit de pas willen lopen met de benzineprijzen. Zorg voor het milieu moet de drijfveer zijn om over te stappen op deze brandstof, niet de prijs, zo vinden alle betrokkenen.

hyundai-ix35-fcevInmiddels heeft Hyundai zelf de eerste hindernis voor het populariseren van de brandstof genomen door de prijs van zijn auto’s sterk te verlagen. Met een prijskaartje van 55.000 euro is de ix35 Fuel Cell van Hyundai weliswaar duur, maar voor een bepaalde groep innovatieve autogebruikers toch betaalbaar. De vijftig auto’s die het merk dit jaar wil verkopen, worden voorlopig vooral aangeboden bij dealers in de buurt van de twee oplaadpunten.

Net als elektrische auto’s voldoen ze aan alle milieueisen. Ze stoten geen CO2 of andere schadelijke stoffen uit. Waterstof kan duurzaam worden geproduceerd en ligt daarmee zelfs een neuslengte voor op stroom uit het stopcontact, die nog vaak in kolencentrales wordt opgewekt. Bovendien bevatten accu’s veel moeilijk afbreekbare stoffen.

Niek Schenk heeft al diverse malen in waterstofauto’s gereden, zowel in de Toyota Mirai die in Japan en de Verenigde Staten is geïntroduceerd, als in de Hyundai die nu in Nederland op de weg komt. Het zijn eigenlijk gewoon elektrische auto’s, alleen de stroom komt uit een waterstofcel en dus niet uit een stopcontact. Het tanken gaat heel gemakkelijk en is te vergelijken met een lpg-auto. Ze trekken prima op en rijden bijna geluidloos en je hoeft niet bang te zijn dat ze onderweg stil vallen.

Welke brandstof het uiteindelijk gaat winnen, durft hij niet te zeggen. Het lijkt dat deze nieuwe waterstofauto’s de beste papieren hebben. Maar er wordt ook heel veel onderzoek gedaan naar een betere opslag van energie, dus naar betere batterijen zodat de actieradius van elektrische auto’s groter wordt. Als de wetenschap dat probleem weet op te lossen, liggen de papieren natuurlijk weer heel anders. Afwachten dus.

All electric; duurzaam, flexibel én betrouwbaar

Onze energievoorziening wordt onmiskenbaar all-electric. Ons dagelijks leven wordt meer en meer elektrisch, meer IT, robots, computers, smart phones, tablets, routers, the cloud, social media, streaming, elektrisch koken en uiteindelijk het internet of things and everything. Verwarmen en koelen van onze gebouwen en huizen gaan we doen door warmte en koude op te slaan en met een elektrische warmtepomp op de gewenste temperatuur te brengen. Onze transport sector wordt elektrisch, van elektrische fietsen, scooters tot elektrische auto’s, trucks, bussen en boten. Die elektriciteit wordt geleverd door batterijen en brandstofcellen aan boord gevoed door waterstof. Ja zelfs onze industriele productie wordt meer en meer elektrisch door het gebruik van additive manufacturing (3D printing), robots en IT.

Al die elektriciteit gaan we natuurlijk duurzaam opwekken, zon en wind natuurlijk maar daarnaast waterkracht, geothermie en biogas dat via de brandstocel in de auto ook kan worden omgezet in elektriciteit. Sommige van deze duurzame opwek zal grootschalig zijn, grote windparken op zee, zonnecentrales in de woestijn, grote waterkracht en geothermie centrales. Maar we krijgen ook heel veel locale elektriciteitsopwekking met zon en wind, kleine waterkracht en elektriciteitsproductie met de brandstofcel auto.

Dit wordt een heel ander energiesysteem dan we nu kennen, heel veel kleine gedistribueerde lokale elektriciteitsproductie en overal. Daarnaast grootschalige elektriciteitsproductie op plaatsen waar het hard waait, de zon goed schijnt, het water valt of de stoom letterlijk de grond uit spuit. Maar ook de elektriciteitsvraag verandert sterk, het wordt all electric, dus er komt heel veel elektriciteitsvraag bij. Het patroon van de elektriciteitsvraag in de tijd zal dus sterk veranderen. En de elektriciteitsvraag zal niet meer zo star zijn, overal komt opslag in. Kijk maar rond, in je smart phone, tablet, laptop, in je elektrische tandenborstel, je stofzuigerrobot, je TV, router, de nieuwe robots, 3D printers. Uiteindelijk zitten of komen in al je apparaten, als ze aangesloten worden op het internet of things, batterijen. Maar ook in de elektrische auto’s zitten grotere batterijen, in je verwarmingssysteem met elektrische warmtepompen is er opslag van warmte of koude mogelijk. Bij datacenters en mobiele zendmasten staan grote back-up systemen, etc. etc.

De flexibele vraag afstemmen op het duurzame aanbod is een interessante puzzel voor de komende jaren. Daarbij gaat het niet om één oplossing, maar om een scala van oplossingen, die sterk locatie, toepassing en systeem afhankelijk zijn. Je kan denken aan demand side management, meer elektriciteitsnetwerk capaciteit, elektriciteit omzetten in waterstof, methaan, ammoniak, etc., elektriciteitopslag in capacitors, batterijen, vliegwielen, elektriciteitsopslag in perslucht of omhoog gepompt water. Of via omzetting in warmte, koude, drinkwater, producten en dat dan opslaan. Kortom er is veel mogelijk maar laat ik nu eens 3 systemen beschrijven die de komende jaren gerealiseerd gaan worden, van groot naar klein.

In Saudi-Arabië heeft men vergevorderde plannen om een 4 GWp zonne-energie centrale te bouwen die dag en nacht gemiddeld 1 GWp flexibel moet kunnen leveren. In totaal gaat deze installatie 9 TWh leveren, genoeg voor een flinke stad. Ze doen dit door op de momenten dat er teveel elektriciteit geproduceerd wordt elektriciteit via electrolyse om te zetten in waterstof en dat op te slaan. Als ze tekort komen zetten ze de waterstof weer via turbines om in elektriciteit. Het consortium dat dit gaat bouwen verwacht een gehele systeemkostprijs van 5 $ct/kWh te realiseren.

Bij het uit te breiden vliegveld Lelystad wordt een fors nieuw terrein ontwikkeld met een Solar Parking site. Boven de parkeerplaatsen komt een groot zonne-energie systeem. LED verlichting op het hele parkeerterrein. En uiteraard parkeerplekken met oplaadpunten voor de elektrische auto’s. Parkeren bij een vliegveld betekent dat je goed weet wanneer de auto’s komen en wanneer ze weer vertrekken. Dus we kunnen de batterijen van de auto’s gebruiken als opslagsysteem. Extra snelladers met vliegwiel opslagsystemen die snel een groot vermogen kunnen leveren worden geplaatst om de batterijen van de auto’s vol te laden als dat onverhoopt nodig is. Dit hele parkeerterrein zal met een DC netwerk de diverse funkties aan elkaar verbinden waardoor onnodige AC-DC en DC-AC verliezen worden vermeden. Het uitgangspunt is om het geheel zo te ontwerpen dat er geen uitwisseling met het openbare elektriciteitsnet nodig is.

Thuis kun je zelf aan de slag met opslag en power management. In je werkkamer bouw je een eigen klein energiesysteempje. Je verbindt met de USB 3.1 kabel je computer met je laptop, je oplader van de smartphone een paar LED lampjes en zonnecellen met USB uitgang (b.v. het WakaWaka lampje zou je kunnen gebruiken). Met een beetje handigheid kun je het power management programmaatje of app van de laptop of smartphone ombouwen om het power management voor dit systeempje in zijn geheel te gaan doen. Je gebruikt dan de batterijen van je laptop, smartphone, etc. in twee richtingen. Als je nu ook nog je home trainer in je werkkamer met piezo-elektrische elementen gebruikt en op het systeempje aansluit, ben ik benieuwd hoeveel je na een jaar bent afgevallen om dit systeempje helemaal los van het net te kunnen laten werken.

Ad van Wijk, Januari 2015

Deze column verscheen eerder bij Energie Actueel

Publicatie: ‘Het beste idee van 2014’

Op 15 november is ‘Het beste idee van 2014‘ verschenen. Aan meer dan 100 wetenschappers, denkers, schrijvers en kunstenaars is gevraagd wat het beste idee van 2014 is, op hun eigen vakgebied of daarbuiten, van henzelf of van een ander, in binnen- of buitenland. De bijdragen gaan over politiek, filosofie, kunst en wetenschap. Soms behandelen ze grote, algemene zaken, soms zijn de ideeën heel concreet.

Er ademt – net als in 2013 – een geest van optimisme uit de bijdragen. Er is veel vooruitgang op veel gebieden. Maar ook klimaat en duurzaamheid komen vaak voorbij: het is een belangrijk thema voor het bedrijfsleven en de wetenschap. Daarnaast houden ziekten ons bezig. Er wordt veel gedacht in ons taalgebied. Deze bundel laat dat bruisende gedachteleven zien. Alle universiteiten in Nederland en België zijn vertegenwoordigd en de meeste faculteiten.

Dit jaar is er ook ruimte voor ideeën uit het bedrijfsleven: o.a. NXP, Shell, ING en KPN dragen ook ideeën bij.

Alle bijdragen van afgelopen jaar staan op de site: www.uitgeverijdewereld.nl. De nieuwe bijdragen verschenen daar op 15 november 2014. Het boek is ook als PDF te downloaden.

De hashtag op Twitter is #besteidee2014

Het beste idee van [jaar] verschijnt jaarlijks.
ISBN: 978-90-79051-11-3
prijs: € 14,95,-