De conventionele auto die rijdt op fossiele brandstoffen is niet meer van deze tijd. Zeker niet met de doelstelling die de Nederlandse overheid zich heeft gesteld om in 2050 CO₂ neutraal te zijn. Waterstofauto’s en accu-aangedreven elektrische voertuigen zijn de toekomst volgens TBM onderzoeker Samira Farahani. Zij en andere onderzoekers aan de TU Delft werken aan het concept ‘Car as a powerplant’ (CaPP) van professor Ad van Wijk waarbij waterstofauto’s als stroombron fungeren in een duurzaam energiesysteem waar energie uit hernieuwbare energiebronnen zoals wind- en zonne-energie wordt omgezet in waterstof.
Energieleverancier
Een auto die rijdt op waterstof heeft een brandstofcel en een tank met waterstof nodig om de brandstofcel te voeden. De brandstofcel zet waterstof om in elektriciteit. Het voordeel van auto’s die rijden op waterstof of een hybride auto (mix van waterstof en accu) is dat ze veel verder kunnen rijden dan accu-aangedreven elektrische voertuigen. Farahani: “Personenauto’s op waterstof kunnen tegenwoordig tot 600 kilometer rijden, veel verder dan de gemiddelde 350 kilometer van accu-aangedreven elektrische auto’s”. Nog een voordeel van de waterstofauto is dat tanken ook snel gaat, in zo’n 8 tot 10 minuten. En nog mooier is dat een dergelijke auto kan fungeren als elektriciteitscentrale. “Een geparkeerde waterstofauto kan elektriciteit aan het stroomnet terug leveren en daarmee als buffer fungeren in een duurzaam energiesysteem voor fluctuerende duurzame energiebronnen als wind en zon. De auto wordt dan energieleverancier voor bijvoorbeeld een woonwijk of kantorencomplex”, legt Farahani uit.
Efficiënt
Hoewel de omzetting van elektriciteit naar waterstof en vice versa niet efficiënt is, is het gebruik ervan toch aantrekkelijk omdat wind en zon onbeperkt beschikbaar zijn. Farahani: “Zo kan 10% van de zonne-energie opgewekt door Australië voorzien in de jaarlijkse wereldwijde energiebehoefte van 155.000 TWh. Bovendien kan er veel meer energie worden opgeslagen in moleculen (waterstof) dan in elektronen (elektriciteit) en waterstof kan efficiënt en goedkoop opgeslagen worden in bijvoorbeeld uitgeputte gasvelden, lege zoutmijnen, in tegenstelling tot elektronen waarvoor grote accu’s nodig zijn of een aanzienlijke uitbreiding van het elektriciteitsnet. Waterstof is daarmee de perfecte energiedrager”.
Beperkte infrastructuur
CaPP klinkt als een ideaal concept, maar vooralsnog komt het rijden op waterstof nog niet zo goed van de grond als het rijden met de elektrische auto aangedreven door een accu. Dit heeft met name te maken met de nog beperkt aanwezige infrastructuur. Er zijn nu welgeteld drie waterstof tankstations in Nederland. Als we in Nederland de brandstofcel-waterstof auto van de grond willen krijgen moet er flink worden geïnvesteerd in waterstof tankstations in Nederland volgens Farahani. Daarnaast moet het CaPP concept nog verder uitgetest worden in de praktijk, en de infrastructuur waarin auto’s op het elektriciteitsnet kunnen worden aangesloten’ moet op orde worden gemaakt.
Testomgeving
Het CaPP concept is getest in the Green Village, een living lab op de TU Delft. Het conceptontwerp is toegepast bij het Shell Technology Centre in Amsterdam (STCA). Farahani experimenteerde in deze gecontroleerde omgeving met het systeemontwerp van CaPP: het koppelen van geparkeerde auto’s aan het energienet van het kantorencomplex. Zij modelleerde het systeem met zowel waterstof als accu-aangedreven voertuigen en ze gebruikte elektriciteit, waterstof en een combinatie van de twee als energiedragers in het systeem. Uit dit onderzoek blijkt dat een combinatie van elektriciteit en waterstof als energiedragers het meest kostenefficiënte systeem oplevert. “De volgende stap is nu het op orde krijgen van de infrastructuur met alle verschillende belanghebbenden, zodat auto’s straks daadwerkelijk op het energienet kunnen inpluggen. Daarnaast zijn meer auto’s nodig met een dubbel stopcontact, zodat ze ook als stroombron kunnen fungeren, want dat is nu nog niet het geval”, geeft Farahani aan. “Dan nog zal het waarschijnlijk 10 jaar duren voordat het CaPP concept in gebruik kan worden genomen. Maar dan kunnen we wel schoon en goedkoop rijden op duurzame energiebronnen én hebben we een mobiele stroombron om te voorzien in onze energiebehoefte”.
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.