Mobiliteit van de toekomst: batterijen of waterstof… of beide? – Deel 1

Dit is het eerste deel van een driedelige serie over de mobiliteit van de toekomst: worden het batterijen of toch waterstof? Lees hier de hele serie.

Op dit moment staat de auto op batterijen nog steeds in het middelpunt van de aandacht van autofabrikanten – als het vervoermiddel voor de toekomst. Sinds kort zijn “waterstof” en “brandstofcelauto” echter steeds populairder aan het worden in het relevante nieuws. Steeds meer studies worden uitgevoerd om het ene of het andere type aandrijfsysteem te promoten. Duidelijk is dat ineens een groot aantal mensen in de ring voor de brandstofcel springt en de voordelen ten opzichte van de batterij benadrukt. Maar als je deze studies nader bekijkt, is het ook duidelijk dat ze in opdracht van vertegenwoordigers van het ene of het andere kamp zijn uitgevoerd – zelfs als ze door onafhankelijke instellingen worden uitgevoerd.

Maar wat zijn de feiten? Is de batterij beter of is de brandstofcel beter? Is de accu milieuvriendelijker of is het de brandstofcel? In welke richting zal de toekomst van de mobiliteit gaan, naar de batterij of naar de brandstofcel? Of beide? Innovation Origins gaat in een korte serie dieper in op deze vragen.

Japan en China zetten hun geld op waterstof

Autofabrikanten investeren enorme bedragen in de (verdere) ontwikkeling van elektrische auto’s, maar vooral in auto’s met batterijen. Er zijn ook stemmen die beweren dat deze investeringen niet nodig zijn, omdat onze huidige auto’s, of het nu gaat om benzine of diesel, in principe in een mum van tijd kunnen worden omgebouwd tot elektrische aandrijfsystemen met brandstofcellen. Het enige verschil met de interne verbrandingsmotor zou zijn dat de auto net zo stil zou zijn als een elektrische auto, plus dat je in kilo’s zou tanken, niet in liters. Als je überhaupt een waterstoftankstation zou kunnen vinden natuurlijk. Maar daarover later meer. Vergeleken met een auto op batterijen die hetzelfde bereik en motorvermogen heeft, zou de brandstofvariant ook ongeveer 500 kilogram minder wegen.

Terwijl de Europeanen nog steeds grotendeels afhankelijk zijn van accu’s voor elektrische auto’s, kiezen Japan en China steeds meer voor een andere aanpak. Toyota promoot zijn 113 kW (154 pk) brandstofcelauto Mirai als “de auto van de toekomst”. In China wordt momenteel vooral overwogen waterstof te gebruiken voor vrachtwagens, bussen en bestelwagens. Daarnaast wil het land  de waterstofmotor ook in de sector van de personenauto’s promoten en heeft het tegen 2030 in totaal één miljoen waterstofauto’s op de weg.

In hun waterstofoffensief hebben de Chinezen echter een doorslaggevend voordeel ten opzichte van Europese landen. Net als in Japan en Korea wordt de brandstofcelaandrijving door de regering met subsidies gestimuleerd. In Europa zijn er ook fabrikanten van brandstofcellen, maar voor personenauto’s zijn deze nog erg ongewoon.

Daimler kiest voor een combinatie

Daimler wil zijn eigen weg gaan met de Sprinter-serie. Naast de e-Sprinter presenteerde het bedrijf het Sprinter F-Cell-concept op de IAA-bedrijfsvoertuigen van vorig jaar in Hannover. De camper heeft een brandstofcel van 147 kW en de in het onderstel gemonteerde waterstoftanks bieden een actieradius van maximaal 500 kilometer, afhankelijk van de configuratie. Bovendien is er een kleine, extern oplaadbare accu die tot 30 kilometer energie kan leveren. Volgens Daimler is de H2 Sprinter een ontwerp voor een alternatief aandrijfsysteem dat geschikt is voor lange afstanden, omdat het bijvoorbeeld in campers, maar ook in koerierswagens en minibussen kan worden gebruikt.

“Wij zullen een elektrisch aandrijfsysteem in ons complete commerciële assortiment aanbieden – vanaf dit jaar met de eVito en de eSprinter later in 2019”, legt Volker Mornhinweg, hoofd van Mercedes-Benz Vans uit. “Dit betekent dat we al veel, maar niet alle, toepassingen met een lokale emissievrije aandrijflijn bestrijken. Daarom vullen we onze eDrive@VANs-strategie aan met de brandstofcelaandrijving, die vooral op de middellange termijn grote mogelijkheden biedt voor het gebruik op lange afstand – ongeacht of een brandstofcelvoertuig als camper of voor andere commerciële toepassingen wordt gebruikt”.

Het potentieel van deze technologie is onbetwistbaar, benadrukte hij. “Dat geldt vooral voor relatief grote bestelwagens met behoefte aan langeafstands- en korte tanktijden. Onze analyses tonen aan dat de brandstofcel een verstandige uitbreiding van het aandrijvingsbereik kan betekenen in een aantal verschillende toepassingen in zowel de commerciële als de privésector.”

Audi en BMW volgen

Audi heeft een samenwerkingsovereenkomst gesloten met de Zuid-Koreaanse fabrikant Hyundai om “de ontwikkeling van brandstofceltechnologie te bevorderen”. Deze samenwerking zal ook de wederzijdse uitwisseling van octrooien en de toegang tot niet-concurrerende componenten omvatten. “De brandstofcel is de meest systematische vorm van elektrisch rijden en is dus een sterke troef in onze technologieportfolio voor de emissievrije mobiliteit van de toekomst”, zegt Peter Mertens, lid van de raad van bestuur voor technische ontwikkeling bij AUDI AG. “Op onze FCEV-roadmap bundelen we onze krachten met solide partners zoals Hyundai. Voor de doorbraak van deze duurzame technologie is samenwerking de slimme manier om tot toonaangevende innovaties met aantrekkelijke kostenstructuren te komen.” Als eerste stap hebben beide bedrijven een kleine serie luxe SUV’s met een waterstofaandrijving gepland.

BMW werkt sinds 2011 samen met Toyota in de hybride sector en beide bedrijven zijn van plan om in 2025 een X5 met een brandstofcel te lanceren. Het wordt de tweede poging van de autofabrikanten in München om de waterstofauto’s tot een succes te maken. Tien jaar geleden beëindigden ze het experiment met de omschakeling van de 760i V12-motoren op waterstof. “We werken aan een kleine serie X5-modellen die op waterstof zullen worden aangedreven”, zei BMW-ontwikkelingsdirecteur Klaus Fröhlich op een evenement een paar weken geleden. “Tegen 2025 brengen we deze technologie – samen met Toyota – naar een punt waar ze op een kostenefficiënte manier op de massamarkt kan worden geïntroduceerd. We praten er niet zozeer over, maar we werken er wel aan”.

Zware batterijen

De kwestie van het gewicht speelt zeker ook een rol in de poging om brandstofcellen populairder te maken. Volgens onze collega’s van electrive.net wegen alleen al de accu’s van een BYD intercity bus, met een bereik van 300 tot 400 km, bijna 3 ton. Maar ook de chique elektrische auto’s op batterijen zijn geen lichtgewichten. De Mercedes EQC, de eerste puur elektrische SUV van Daimler die vanaf oktober 2019 op de markt komt, weegt 2,5 ton. Zijn broer of zus, met een verbrandingsmotor, weegt 650 kg minder. Ook de Jaguar I-Pace overschrijdt met een nettogewicht van 2.208 kilogram de tweetons-grens. En de BMW iX3 weegt 2.490 kg, net zo veel als de Audi e.tron Quattro, waarvan de batterij 700 kg weegt.

Met de GLC F-CELL, die 370 kg minder weegt dan de EQC voor hetzelfde bereik, laat Mercedes zien hoeveel gewicht kan worden bespaard door brandstofcellen te gebruiken. Net als de Sprinter F-Cell-camper combineert de SUV ook de brandstofcel- en accutechnologie tot een plug-in hybride: naast waterstof wordt ook de puur elektrische versie van de populaire SUV elektrisch ‘aangedreven’. De 4,4 kg waterstof aan boord produceert voldoende energie voor een bereik van 478 kilometer in hybride modus. De grote lithium-ionbatterij levert tot 51 kilometer.

Het lijkt er dus op dat de kwestie van de accu OF waterstof niet eens aan de orde komt. In het volgende deel van onze serie zullen we dieper ingaan op batterijen en brandstofcellen en hun gamma en hun milieuvriendelijkheid.