Toyota wijst de weg naar waterstof

De Europese tak van het Japanse Toyota is de voorbije maand met een proefproject gestart voor de bouw van waterstof-brandstofcelmodules in zijn vestiging in Zaventem. Daarmee lijkt de groep zich niet neer te willen leggen bij de dominantie van de stekkerwagens. Met de Mirai stelde de groep al in 2014, toen nog als concept car, zijn eerste door waterstof aangedreven model voor. En die staat vandaag keurig in de showroom naast de andere (hybride) modellen van het merk. Ook andere (klassieke) autobouwers bekijken het waterstofspoor. Maar er is duidelijk nog een weg af te leggen.

Voor wie er nog aan zou twijfelen, voor de vergroening van het wereldwijde wagenpark werd duidelijk de kaart van de elektrische wagen getrokken. In de race richting elektrificatie werd daarbij al snel voor de stekkerwagen gekozen. Het alternatief, een batterij die wordt opgeladen door de chemische reactie tussen water en zuurstof, kwam in de slow lane terecht en leek vooral voorbestemd voor industriële oplossingen, bussen en vrachtwagens. Niet zo dus voor Toyota dat, als pionier in hybride wagens, op twee paarden blijft wedden.

Toyota was trouwens niet de enige die, op zoek naar alternatieven voor de klassieke verbrandingsmotoren, destijds zijn neus aan het raam stak bij de waterstoftechnologie. Ook BMW experimenteerde al heel vroeg met waterstof en sloot in 2013 een partnerschap met Toyota. Volgens die overeenkomst zal de Japanse groep bijvoorbeeld de brandstofcellen leveren voor de BMW i Hydrogen Next. De wagen werd in 2020 voorgesteld en zal dit jaar als testproject de baan worden opgestuurd. Bedoeling is om zoveel mogelijk “real life” kilometers op de teller te krijgen om misschien al tegen 2025 in het modellenaanbod van de Duitse luxewagengroep opgenomen te worden.

Voor wie het allemaal wat technischer mag, de iX5 Hydrogen leent zijn elektrische aandrijving bij die van de iX3. Maar anders dan bij het kleinere broertje zit er geen stopcontact op de wagen om de batterij op te laden, maar twee waterstoftanks die de brandstofcel van de nodige jus moeten voorzien om elektriciteit te maken. Met 6kg waterstof aan boord kan de stevige SUV zo’n 500 kilometer ver. Daarna moet hij aan de waterstofpomp. Bij Mercedes-Benz wordt voor het beste van de twee werelden gekozen. De groep kon niet achter blijven bij zijn landgenoot en zette de GLC F-cell in de markt. Het gaat om een hybride van de volgende generatie die zowel op elektriciteit kan rijden via een brandstofcel, als via een accu die gewoon aan de stekker kan.
 

Het is duidelijk dat de belangstelling van de autosector voor het gebruik van waterstof toeneemt. Toch is het nog maar de vraag of het tot een echte doorbraak kan komen en of ze een bedreiging vormen voor de stekkerwagens en diens groeiende laadinfrastructuur. Voor het zover is, zullen eerst nog wat hindernissen moeten worden genomen:

• Efficiëntie: rijden op waterstof zal vermoedelijk altijd duurder uitvallen dan puur elektrisch rijden omwille van de matige efficiëntie. De productie van waterstof uit elektrolyse vergt al veel energie (rendement van 40 à 65%) en daarna treedt er nog eens een significant verlies op bij de omzetting van waterstof terug in elektriciteit. De efficiëntie van de brandstofcel zelf ligt veelal tussen 50 en 70%. Conclusie: de totale “well-to-wheel” efficiëntie komt uit op amper 20 à 30%! Er gaat dus 70 tot 80% van de energie verloren bij een waterstofauto. Met een rendement van gemiddeld 75% scoort een batterij beduidend beter in de omzetting van chemische energie naar elektriciteit.
• Infrastructuur: omdat waterstofgas onder zeer hoge druk (700 bar) wordt opgeslagen worden gepantserde cyclindrische opslagtanks gebruikt van circa 60 liter. Opschaling tot grotere reusachtige tanks is technisch moeilijk en zeer duur. Het bouwen van waterstoftankstations vergt enorme investeringen (naar schatting 1,5 miljoen euro per station). In België is er momenteel maar één publiek toegankelijk waterstoftankstation van Air Liquide in Zaventem.
• Kostprijs: Het gebruik van een waterstofauto is niet voordeliger dan elektrisch rijden. De reguliere stroomprijs zal altijd lager zijn omwille van de kostprijs van de elektrolyse en de bouw en exploitatie van waterstoftankstations. Waterstof kost ongeveer 10 euro per kg. Een Toyota Mirai (kostprijs ~80 000 euro) heeft een actieradius van 500 km en verbruikt zowat 1 kg waterstof per 100 km.

Waterstof vindt wel een groeiende afzetmarkt bij indoorvoertuigen zoals vorkheftrucks wegens het snelle tanken en omdat er geen uitstoot van schadelijke gassen en stoffen is (enkel water). Brandstofcellen hebben een groot potentieel voor voertuigen met voorspelbare trajecten en laadpatronen, zoals taxi’s, bussen en vrachtwagens, waarvoor minder tankstations nodig zijn. Brandstofcellen wegen ook veel minder dan grote batterijen waardoor ze zeker interessant worden voor zware voertuigen. In Duitsland rijdt sinds vorig jaar een eerste waterstoftrein rond. Ook voor toepassingen in energieopslag bijvoorbeeld lijkt waterstof een interessante optie

Ballard Power System, een ontwikkelaar en fabrikant van brandstofcelproducten, gaf in een presentatie voor investeerders onderstaand overzicht van de toepassingen mee:

Dankzij de verbeterde rendabiliteitsvooruitzichten is de bedrijfsinteresse voor waterstof de laatste jaren duidelijk weer toegenomen en dat vanuit verschillende sectoren.

• De Japanse en Koreaanse autobouwers Toyota, Honda en Hyundai zijn het meest ambitieus op vlak van waterstofauto’s.
• Oliereus Shell ziet een rol voor waterstof in mobiliteit en bouwde reeds verschillende waterstoftankstations in het VK en Californië.
• Ook nutsbedrijven zoals Engie zien wel toekomst in groene waterstof en er worden miljoenen geïnvesteerd in pilootprojecten.
• Producenten van industriële gassen zoals Air Liquide, Air Products en Linde halen nu al omzet uit de productie van (grijze) waterstof.

De hernieuwbare energiesector zal zeker profiteren van een grotere uitrol van de waterstoftechnologie. Daarom is de meest directe blootstelling te vinden bij bedrijven die elektrolyse-apparaten en brandstofcellen bouwen. Het gaat hier veelal om bedrijven met een zeer kleine beurswaarde (small-caps tot zelfs micro-caps) die in de meeste gevallen niet winstgevend zijn.