‘Parkeergarages als elektriciteitsleveranciers’

‘Parkeergarages als elektriciteitsleveranciers’

Op elk moment de gewenste elektriciteit produceren die er nodig is zonder kolen-, gas- of kerncentrales. Dat kan volgens prof. dr. Ad van Wijk, buitengewoon hoogleraar Future Energy Systems aan de TU Delft, wanneer duurzame energie wordt gecombineerd met energie uit elektrische auto’s op brandstofcel-waterstof. Parkeergarages in woonwijken worden dan energieleveranciers voor woonwijken.

Lees het volledig artikel, vanaf pagina 14: P24_2_2017 LR

Het artikel verscheen oorspronkelijk in: Parkeer24 – jaargang 12 – nummer 2 – mei 2017 – pagina 14 – 16

De waterstofauto als rijdende energiecentrale

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op Duurzaam Nieuws

Hyundai i35 waterstofautoOnderzoekers van de TU Delft hebben een stopcontact als elektriciteitsuitgang gemonteerd op de Hyundai ix35 Fuel Cell, een elektrische auto die rijdt op waterstof. Dat maakt van de emissieloze Hyundai ix35 Fuel Cell een energiecentrale op wielen. Dit is een Europese primeur.

De onderzoeksgroep Future Energy Systems van de TU Delft doet onderzoek naar verschillende geïntegreerde systeemtoepassingen van brandstofcellen. Bij voorbeeld in het programma Car as Power Plant. Ad van Wijk is de leider van de groep.

‘De installatie van het stopcontact als elektriciteitsuitgang is een grote stap voorwaarts in een toekomst waarin waterstofauto ’s een bijdrage leveren aan schone mobiliteit en duurzame energievoorziening’, zegt Frank Meijer, hoofd van de afdeling Waterstof Elektrische Mobiliteit van Hyundai. Waterstofauto ’s produceren elektriciteit, warmte en schoon water. Die kunnen worden gebruikt in huizen, scholen en kantoren.

 

Elektriciteit voor tien huizen

De Hyundai ix35 Fuel Cell kan 10 kW vermogen leveren. Dat is genoeg om gemiddeld tien huizen te voorzien in hun elektriciteitsgebruik. De auto is in staat elektriciteit te leveren aan het elektriciteitsnet of direct aan een woning, bijvoorbeeld als aanvulling op zonne- en windenergie. Deze toepassingen worden in de volgende fase onderzocht en getest.

De Hyundai ix35 Fuel Cell is de eerste commercieel inzetbare waterstofauto ter wereld. Momenteel rijden er meer dan 250 Hyundai-waterstofauto’s in Europa, verdeeld over dertien landen. Dat is meer dan alle waterstofauto’s van alle andere fabrikanten bij elkaar.

 

Hyundai wil de groenste worden

Hyundai wil in de voorhoede gaan opereren als het om milieuvriendelijkheid gaat. Daarom komt het merk met een hele serie modellen met alternatieve aandrijving. Volgens het plan ‘2020.22.2’ wil Hyundai in 2020 wereldwijd 22 modellen met alternatieve aandrijflijn in het gamma hebben. Naast twee auto’s op waterstof gaat het om twaalf reguliere hybrides, zes plug-inhybrides en twee volledig elektrische auto’s.

 

Ionic in drie varianten

Met de recente introductie van de Ioniq wordt een eerste flinke stap gezet. De auto is met drie verschillende aandrijflijnen verkrijgbaar: gewoon hybride, plug-in hybride en ten slotte volledig elektrisch. Het uitgangspunt dat een schone auto voor iedereen bereikbaar moet zijn maakt Hyundai waar met een vanaf prijs van onder €23.000,-

hyundai inoniq

Hyundai geeft de Ioniq Electric een extra impuls door een samenwerking aan te gaan met energiebedrijf Eneco en met Fastned, de leverancier van snellaadstations voor elektrische auto’s. Bij het laadpakket is 5 jaar hosting, garantie, service en onderhoud van het laadpunt inbegrepen. Daarbij hoort ook een universele oplaadpas waarmee de Hyundai Ioniq Electric bij openbare laadpunten is op te laden.

 

De belofte van waterstof

Hoewel waterstof nog een flinke achterstand heeft op elektrische auto’s op batterijen, kan die wel eens snel worden ingehaald als het gaat om de systeemtoepassing van de waterstofauto. De belangrijkste stap is het bouwen van voldoende tankstations. Over 3 jaar moeten dat er 20 zijn. Daar is in Nederland nu een begin mee gemaakt. Andere Europese landen, zoals Duitsland en de Scandinavische landen, zijn daar al eerder mee begonnen en liggen ruim op ons voor. Maar we komen er aan.

Car as Power Plant: nieuwe mijlpaal bereikt!

CaPP_socket_plugEuropese primeur voor Delftse onderzoekers: brandstofcelauto die stroom levert

Onderzoekers van de TU Delft zijn erin geslaagd om een stopcontact als elektriciteitsuitgang te ontwerpen en te installeren op een brandstofcelauto. In samenwerking met innovatieve marktpartijen als Accenda, Stedin, Hyundai, RDW en GasTerra en studenten van de TU Delft, de Haagse Hogeschool en het ROC Mondriaan hebben ze gezorgd dat de zero-emission Hyundai IX35 FCEV nu een energiecentrale op wielen is; een Europese primeur.

Car as Power Plant
De onderzoeksgroep Future Energy Systems van professor Ad van Wijk binnen de vakgroep Process & Energy, faculteit 3mE, doet onderzoek naar verschillende geïntegreerde systeemtoepassingen van brandstofcellen, zoals in het programma Car as Power plant. Brandstofcelauto’s produceren elektriciteit, warmte en schoon water uit waterstof. Dat kan worden gebruikt in huizen, scholen en kantoren. De omgebouwde Hyundai brandstofcelauto kan nu 10 kW vermogen leveren. Dat is genoeg om gemiddeld tien huizen te voorzien in hun elektriciteitsgebruik. Met het stopcontact zijn de innovatoren in staat om de auto elektriciteit geprogrammeerd te laten leveren aan het elektriciteitsnet of direct aan een woning, bijvoorbeeld als aanvulling op zonne- en windenergie. Deze toepassingen worden in de volgende fase onderzocht en getest.

Omdenken in het systeem
Deze innovatie brengt meerdere technologische innovatievraagstukken met zich mee: hoe kan deze auto zijn elektriciteit zodanig leveren dat het elektriciteitsnet met een wisselend aanbod aan zonne- en windenergie stabiel wordt. En hoe kan lokaal en op een duurzame manier de benodigde waterstof worden geproduceerd uit bijvoorbeeld zonne-energie, worden opgeslagen en worden gedistribueerd? Ook ontstaan er vragen op andere, niet technologische domeinen, bijvoorbeeld als het gaat om het verdienmodel van energiebedrijven, de acceptatie door automobilisten, de bestaande wet- en regelgeving omtrent energieproductie en distributie of de training en opleiding van de installatiebranche en automobielindustrie. Om dit soort innovaties uiteindelijk in de praktijk te laten slagen, is het belangrijk te innoveren en om te denken op systeemniveau.

Systeeminnovaties op The Green Village, TU Delft.
Op de campus van de TU Delft werken vele marktpartijen samen aan innovaties op systeemniveau. The Green Village, het ‘levende systeemlab’ van en voor de TU Delft, dat momenteel in ontwikkeling is, brengt alle benodigde stakeholders bij elkaar. Wetenschappers en studenten, bedrijfsleven en overheden participeren in verschillende innovatieprogramma’s, waaronder Car as Power Plant. Al deze partijen werken gelijktijdig, ieder vanuit zijn eigen discipline en expertise, samen aan duurzame innovaties. Zo versnellen we de ontwikkeling ervan en werken we gezamenlijk aan een duurzame toekomst.

CaPP_socket

CaPP_interior

Presentatie op TEDx Groningen

Met trots kan ik melden een presentatie op TEDx Groningen te hebben gegeven. Het thema was duurzame energie, met de focus op de inefficiëntie van onze huidige manier van leven. De deurbel is uiteraard voorbij gekomen, net als de mogelijkheden die onze auto’s geven om elektriciteit op te wekken.

infographic-car-as-powerplant

Er is hierover ook een artikel verschenen in het Dagblad van het Noorden.

Artikel Autoweek: Auto van morgen – alles wordt anders (Dutch only)

In een uitgebreid artikel in Autoweek wordt het principe van je auto als energiecentrale groots uit de doeken gedaan. In de woorden van de schrijver:
Een brandstofcelauto is niets anders dan een elektrische auto met een eigen elektriciteitscentrale. Als die centrale alleen gebruikt wordt om de auto te voeden, dan zal hij het overgrote deel van de tijd nietsdoen. Zonde. Voor een groep visionairs aan de TU Delft aanleiding om te kijken of er meer mogelijk is met die brandstofcel. Hoe realistisch zijn de plannen van die Delftenaren?

Het volledige artikel is te downloaden als PDF: Artikel Autoweek: Auto van morgen – alles wordt anders, of koop de Autoweek in de winkel!

screenshot-autoweek

‘Onze auto als elektriciteitscentrale’ (Dutch only)

We gebruiken onze auto voor ons werk, boodschappen te doen, vakantie, onze kinderen naar school te brengen of voor vriendenbezoek. De auto is voor velen een onmisbaar apparaat geworden, comfortabel en veilig, maar een energieslurper, eigenlijk niet meer dan een rijdende kachel. Wereldwijd wordt ongeveer een kwart van ons energiegebruik in deze rijdende kachels verstookt.

Wat is de energie-efficiëntie om ons in onze auto van A naar B te verplaatsen?
Een kleine berekening. De benzinemotor heeft een rendement tussen de 15 en 20%, waarbij benzine wordt omgezet in een draaiende beweging. De rest van de energie in de benzine wordt omgezet in warmte, dus 80-85% van de energie-inhoud van benzine moet worden weggekoeld. Nu moet die draaiende beweging via de versnellingsbak overgebracht worden op de wielen, dat gebeurt met een efficiëntie van 50%. Dus dan zitten we op ongeveer 7-10%. De auto ondervindt weerstand van de weg en van de lucht, die overwonnen moet worden en dit leidt weer tot energieverlies en zitten we op een efficiëntie van 3-5%. Veel analyses houden hier op, maar het is nog erger, want we verplaatsen ons in een auto van 1000 kilo om in mijn geval iemand van 100 kilo van A naar B te verplaatsen. Dus uiteindelijk komt de energieefficiëntie uit op minder dan 0,5%. Treurig toch!

Kan dat beter? Ja, en dat betekent elektrisch rijden. We zien nu de introductie van de elektrische auto die bestaat uit een elektromotor en een groot batterijpakket waar stroom in wordt opgeslagen. De rest van de auto is nog steeds hetzelfde. Maar zelfs dat geeft al een efficiëntieverbetering. De elektromotor heeft een efficiëntie van 95%, het op- en ontladen van de batterij een efficiëntie van 80% en het gemiddelde elektriciteitsopwekrendement in Nederland is 40%. Dus het gemiddelde motorrendement komt daarmee op 30% in plaats van de 15-20% van de benzinemotor. Dat is al een stuk beter, maar die elektromotoren kunnen uiteindelijk ook in de wielen worden geplaatst en dan heb je het verlies van de versnellingsbak niet meer. En als we dan ook nog in een auto van bioplastic gaan rijden, die de helft lichter is, komen we op een totale energie efficiëntie van zo’n 5%. Dit klinkt nog steeds niet veel, maar is uiteindelijk een factor 10 beter en betekent dus ook 10 keer minder energiegebruik.

Maar het kan met dat elektrisch rijden nog mooier: we kunnen er ons niet alleen veel energie-efficiënter in verplaatsen, maar we kunnen in de toekomst de elektrische auto met brandstofcel ook gebruiken om onze stroom mee op te wekken. De brandstofcel als automotor produceert elektriciteit uit waterstof met 60% rendement. Dat waterstof moeten we maken, bijvoorbeeld uit aardgas of biogas met een rendement van 75%. Maar dan hebben we nog steeds een elektriciteitsprodutierendement van 45%. Dat is beter dan het gemiddelde rendement van 40% van de Nederlandse elektriciteitscentrales. Als we dan in onze auto’s zo’n efficiënte centrale hebben, zou die dan niet, als de auto stil staat, onze elektriciteit kunnen produceren? Eens even uitzoeken, we gebruiken onze auto maar zo’n 5% van de tijd, de rest van de tijd staat die stil. Het vermogen van een automotor is tegenwoordig zo’n 100 kW. Hé, een auto kan makkelijk de elektriciteit produceren voor wel 100 woningen en dan kunnen we er ook nog gewoon in rijden. Wat als we nu een parkeergarage bouwen, waar we automatisch onze auto parkeren, aansluiten op een waterstofnet, het elektriciteitsnet en een warmtenet. We maken aan de poort van de parkeergarage uit aardgas of biogas waterstof, tanken onze tank vol zodat we met een volle tank uit de parkeergarage rijden. Maar als de auto toch stil staat, kan de brandstofcel in de auto ook elektriciteit voor het net produceren met een hoog rendement. Een parkeergarage met 500 auto’s verandert op deze manier in een elektriciteitscentrale van 50 MW, die met gemak 50.000 woningen van elektriciteit kan voorzien. Dus met een parkeergarage kunnen we alle woningen in de stad Delft van stroom voorzien!

Ongelooflijk, met één parkeergarage. Hebben we dan nog wel elektriciteitscentrales nodig in de toekomst? Het antwoord is nee. We kunnen met gemak met onze auto’s alle elektriciteitscentrales in Nederland vervangen. Er zijn in Nederland 8 miljoen auto’s die met elkaar zo’n 100 miljard kilometer per jaar rijden. Elk jaar kopen we meer dan een half miljoen nieuwe auto’s. Dus elk jaar zouden we 50.000 MW aan nieuw vermogen op wielen kopen. In Nederland staat aan elektriciteitscentrales zo’n 25.000 MW opgesteld. Dus elk jaar kopen we meer dan 2 keer zoveel elektriciteitsproductievermogen op wielen dan dat er is opgesteld. Elk jaar? Ja, elk jaar! En die auto’s zijn van u en mij. Als we die in de parkeergarage laten gebruiken voor elektriciteitsproductie dan hoeven we niet te betalen voor parkeren, maar dan krijgen we betaald voor parkeren. Zou dat niet mooi zijn?

Ad van Wijk is duurzaam energieondernemer, adviseur en professor
in Future Energy Systems aan de TU Delft.

Dit artikel is eerder verschenen als column voor EnergieActueel.

Ad van Wijk named in ‘Top 10 Forecasts for 2013 and Beyond’

UPDATE: I’ve also been named the #1 forecast in a special report by the World Future Society.
Every year The Futurist magazine publishes its Outlook report, with ten thought-provoking forecasts that will change the world. In the past, they have pinpointed among others the emergence of the Internet and the financial crisis, all years before they became common-place.

I’m proud to sat they have placed me on their #2 spot, with my ideas regarding the future of cars and they pivotal role I foresee them playing in the generation of electricity. You can check out their article with the top 10 Forecasts for 2013 and Beyond, or watch the video below (the segment begins at 2:35):