TU Delft werkt aan waterstofauto als mini-energiecentrale

Duitse autofabrikanten zien geen toekomst in personenauto’s op waterstof, dat komt niet door een ‘sinistere EV-lobby’. Maar in de huidige vorm is de waterstofauto simpelweg niet concurrerend genoeg, zo schetst Bernd Maier-Leppla in zijn laatste column en een van de best gelezen verhalen van afgelopen week.

Hij legt uit dat auto’s op waterstof momenteel te duur zijn, er te weinig tankstations zijn en de prestaties achterblijven op batterij-elektrische voertuigen. Ook moeten er nog veel meer zonnepanelen en windmolens komen voor de productie van groene stroom om waterstof van te maken.

Ad van Wijk, hoogleraar future energy systems aan de TU Delft, stoort zich aan de hele discussie rond elektrische -en waterstofauto’s. Je bent voor of je bent tegen, een middenweg lijkt niet te bestaan. “Laten we ophouden met deze tegenstelling creëren. Een auto met brandstofcel is ook gewoon een elektrisch voertuig. Het heeft dezelfde elektromotor als een batterij-elektrische auto. Er wordt steeds gesuggereerd alsof het om twee verschillende dingen gaat, terwijl dat niet zo is. Het zijn beiden goede oplossingen in bepaalde omstandigheden en zijn allebei even goed voor het milieu”, legt de waterprofessor uit.

Waterstof-elektrisch wordt dieselrijden

Volgens hem is het alleen maar goed dat in de toekomst voertuigen elektrisch worden aangedreven. Of die energie nu uit een accu komt of uit waterstof. Mits groen opgewekt natuurlijk. “Net als dat je nu benzine -en dieselrijders hebt, zul je zien dat straks batterij-elektrisch en waterstof naast elkaar bestaan. Het grote, zware en lange-afstandswerk is prima geschikt voor waterstof fuel cells.”

Zelf rijdt Van Wijk een Toyota Mirai, een model van de Japanse fabrikant uitgerust met brandstofcel. “Ik heb nog nooit zo luxe gereden en zie niet waarom de prestaties zouden achterblijven op batterij-elektrische auto’s. Sterker nog, de Hyundai Nexo, het allernieuwste model, heeft allerlei zelfrijdende functies die zeker niet onderdoen voor een Tesla.”

Maar met waterstof kun je meer doen dan alleen rijden. In the Green Village, een testomgeving van de TU Delft wordt nu gekeken of de stroom die de auto opwekt ook in huis kan worden gebruikt. Met Car as a Power Plant (CaPP) wil Ad van Wijk uiteindelijk toewerken naar een parkeergarage die elektriciteit kan leveren op momenten dat er niet genoeg beschikbaar is uit zon -of windenergie. “In feite is zo’n brandstofcel een mini-energiecentrale. Er zit een vermogen in van zo’n 100 kW. Gemiddeld verbruikt een huis ‘s nachts maximaal 1 kW. Dat betekent in theorie dat je met één auto ‘s nachts zo’n 100 huizen van stroom kunt voorzien. Een parkeergarage met 500 auto’s zou dan een stad als Delft van stroom kunnen voorzien”, legt Van Wijk uit.

Met één auto 20 tot 30 huizen ‘s nachts van stroom voorzien

Hier zitten nog wel wat haken en ogen aan. Omdat de auto stilstaat en de warmte nergens heen kan, raakt de brandstofcel oververhit. “Daarom hebben we de motor begrensd op 10 procent. Waarschijnlijk kunnen we dat nog opvoeren naar zo’n 20 tot 30 procent. Dus per auto kun je dan 20 tot 30 huizen ‘s nachts van stroom voorzien.”

Maar voordat dit werkte, moest er het een en ander aan de auto gebeuren. Van Wijk: “We moesten de software aanpassen, want normaal gesproken produceert de fuel cell alleen elektriciteit om te rijden, dus gebeurt dat niet als je stilstaat. Ook moet de auto een stopcontact hebben om als stroombron te dienen. We zijn hier in 2017 mee gestart en het grappige is dat steeds meer fabrikanten zo’n stopcontact inbouwen.”

In het fieldlab in Delft komt in de toekomst de waterstof niet uit de tank, maar uit de gasleiding. “Zo gaat de tank niet leeg en heb je toch stroom op momenten dat de zon niet schijnt, of de wind niet waait. Hiermee kun je verzwaringen van het elektriciteitsnet uitsparen. Het is een decentraal systeem dat energie brengt op de plek waar je het nodig hebt. In Nederland worden per jaar 400 duizend auto’s verkocht. Met een fuel cell is de opwekcapaciteit twee keer zoveel als alle Nederlandse energiecentrales bij elkaar.”

Festival van groene stroom voorzien met geparkeerde auto’s

Ook andere partijen zien hier mogelijkheden in volgens Van Wijk. Want wat als je stinkende en energieslurpende generatoren op festivals op deze manier kunt vervangen? “Die auto’s staan er toch al. Dus als je ze kunt laten draaien, heb je op een schone en efficiënte manier energie voor het festival. En bezoekers hoeven zich geen zorgen te maken dat ze met een lege tank naar huis gaan, want op het terrein rijdt een tankwagen om waterstof bij te vullen.”

Maar voor het zo ver is, zal nog wel vijf tot tien jaar duren. Dat heeft er volgens hem vooral mee te maken dat de infrastructuur voor waterstof nog in de kinderschoenen staat. Er zijn in Nederland bijvoorbeeld amper waterstoftankstations: “Dat pakken de Duitsers toch een stuk beter aan. Hier werkt een consortium van bedrijven, met steun van de overheid aan een dekkend netwerk van 400 tankstations. Dit moet in 2023 afgerond zijn. En door het schaalvoordeel kunnen de Duitsers ze met een factor 2 goedkoper aanleggen dan wij voor elkaar krijgen. In Nederland zijn het allemaal losse projecten, samenhang ontbreekt.”

Laadpalennetwerk heeft een voorsprong

Toch denkt hij dat het een kwestie van tijd is voor er overal waterstof getankt kan worden. “Laadpalen zie je al bijna overal. Alleen die uitrol heeft wel een hele tijd gekost en ook nu worden er nog steeds palen bij geplaatst. Hierin zie je dat laadpalen een voorsprong hebben op waterstoftankstations. Het waterstofnetwerk zal uitgebreid worden, ook omdat bestaande tankstations met aanwezige gasleidingen omgebouwd kunnen worden tot waterstofstation.”

En ook de ontwikkeling van waterstofvoertuigen staat nog in de kinderschoenen. Er zijn nog weinig waterstofauto’s in het lage segment. Iets dat je bij batterij-elektrisch al wel ziet. “Bij batterij-elektrische auto’s zie je dat de massaproductie al wat verder is.t zorgt ervoor dat de prijzen omlaag gaan. Op dit niveau zitten voertuigen met een waterstof brandstofcel nog niet. Een waterstofbrandstofcel heeft de potentie om goedkoper te worden dan de benzine auto. Nu is de kostprijs van een brandstofcel van 100 kW enkele honderden dollars per kW. In massaproductie kan dit naar zo’n 30 dollar per kW. Daar moet dan nog een waterstoftank van 1.000 dollar bij. Dan kom je op een totaal van zo’n 4 duizend dollar. Bij batterij-elektrisch kun je naar zo’n 50 tot 100 dollar. Dat kost bij een 100 kWh systeem dus 5 duizend tot 10 duizend dollar per auto.”

Van Wijk: “Maar zo ver zijn we dus nog lang niet. Allebei de technologieën zijn nog zeker niet uitontwikkeld. Als ze beiden op hetzelfde niveau zitten, is waterstof zeker niet duurder dan een batterij.”