Onderzoekers werken op alle niveaus aan alternatieve mobiliteitsconcepten. Van batterijen tot waterstof en methaan. Zij zijn het – met een verwijzing naar de staat van de wetenschap – niet altijd eens met de strategieën van de politici. In Oostenrijk bijvoorbeeld zorgt ÖVP’s topkandidaat Sebastian Kurz voor constante discussies. Hij wil tegen 2025 in het land vol met waterstoftankstations hebben staan.

Microbioloog Heribert Insam ziet de noodzaak om snel te handelen tegen de achtergrond van het klimaatdebat. Tegelijkertijd roept hij echter iedereen op om na te denken en alle voor- en nadelen van de afzonderlijke energiebronnen tegen elkaar af te wegen. Insam is directeur van het Instituut voor Microbiologie op de Universiteit van Innsbruck en onderzoekt de mogelijkheden van methaanproductie in biogasinstallaties. Methaan is een brandbaar gas dat in de natuur voorkomt, maar ook uit hernieuwbare grondstoffen kan worden geproduceerd. Het wordt voornamelijk gebruikt om elektriciteit en warmte op te wekken.

Insam ziet methaan uit hernieuwbare bronnen (biomethaan) als  een veel geschiktere brandstof voor de auto-industrie dan waterstof dat ooit kan zijn.

Lees meer over het gebruik van methaan als brandstof

Diversiteit houdt systemen stabiel

De onderzoeker vindt het een politieke fout dat Oostenrijk twintig jaar geleden de financiering van biogasinstallaties heeft stopgezet. Op dat moment was Oostenrijk – met een aandeel van zeventig procent – de leider in de productie van hernieuwbare bronnen. Een aandeel dat grotendeels gebaseerd was op waterkracht. Sindsdien is het aantal biogasinstallaties in Oostenrijk constant gebleven op ongeveer driehonderd. In buurland Duitsland is de groei wel doorgegaan; daar zijn nu zo’n 9500 biogasinstallaties, naast de even hard groeiende hoeveelheid installaties voor zonne- en windenergie.

“Diversiteit is belangrijk om systemen stabiel te houden”, zegt Insam. “Zelfs landen die alleen maar op kernenergie hebben vertrouwd, hebben zich verankerd. Energie moet ook niet alleen afkomstig zijn van hightechbronnen, omdat deze steeds gevoeliger worden voor fouten. Biotechnologie is veerkrachtiger en moet deel uitmaken van de mix waarmee we onze energievoorziening veiligstellen.”

Beschikbare distributienetwerken

“Het creëren van een infrastructuur voor waterstof duurt minstens vijftien jaar” legt Insam uit. “Er zijn bijvoorbeeld overal nieuwe pijpleidingen nodig. We hebben veel meer aan technologieën die al beschikbaar zijn.”

In Europa heeft al het onderzoek al voldoende kennis en infrastructuur opgeleverd om voor mobiliteit via methaan te kiezen, aldus de onderzoeker. Er hoeven geen nieuwe pijpleidingen te worden aangelegd voor het transport en de opslag van methaan; bestaande aardgaspijpleidingen zouden intensiever kunnen worden gebruikt.

De productie vindt plaats in aardgasreservoirs. “Waterstof wordt in het poreuze gesteente van voormalige aardgaslagen gepompt en de micro-organismen die erin leven zetten de waterstof om in biomethaan,” legt de microbioloog uit. Tegelijkertijd kunnen de aardgasvelden worden gebruikt voor de opslag van methaan. Dit zou het opslagprobleem oplossen. Volgens Insam is dit een methode met een enorm potentieel omdat het een aanzienlijk deel van de energievraag kan dekken en zorgt voor een forse vermindering van de CO2-uitstoot.

Methaan van de biogasinstallatie

Een andere manier om methaan te produceren is in de biogasinstallatie, die gebaseerd is op agrarisch en biologisch afval. Ook hier zijn micro-organismen verantwoordelijk voor de productie van methaan. Het resulterende biogas bestaat voor ongeveer zestig procent uit methaan en voor ongeveer vijfendertig procent uit kooldioxide.

Bij een geavanceerde vorm van methaanproductie kan overtollige elektriciteit uit zonnepanelen en windenergiecentrales worden gebruikt. Op die manier is het mogelijk om het methaangehalte te verhogen tot vijfennegentig procent. Dit percentage is nodig om het biogas rechtstreeks door het bestaande aardgasnet te kunnen voeren.

Hoog energetisch potentieel

Met betrekking tot waterstof bestaat methaan uit zeer grote moleculen. De grootte heeft het voordeel dat ze niet zo gemakkelijk uit de leidingen kunnen ontsnappen. “Hier zijn de kleine waterstofmoleculen in het nadeel, ze hebben een enorme slip. Zelfs tijdens de verbranding in de motor gaat er nog steeds veel verloren”, legt de wetenschapper uit.

Een ander nadeel is de lage energiedichtheid van waterstof. Methaan heeft drie keer de energiedichtheid. Om met waterstof dezelfde energiedichtheid te bereiken, zou de druk in de overeenkomstige tanks ongeveer drie keer zo hoog moeten zijn bij 700 bar, wat zou resulteren in dikkere wanden. Dit zou resulteren in zwaardere tanks, wat met name in het particuliere vervoer van groot belang zou zijn.

Tenslotte is waterstof zeer inefficiënt, zegt hij. “Eerst moet H2 worden opgewekt door elektrolyse, die na een uitgebreid transportproces via een brandstofcel in het elektrische voertuig weer in elektriciteit verandert. Het rendement is een schamele 25 procent van de energieopwekking tot aan het aandrijfwiel. Hiervoor zijn twee keer zoveel windturbines en zonnepanelen nodig als andere aandrijftechnieken.”