Toekomst lijkt aan de waterstofkrachtbron met reformer.
De uitstoot van CO2 door voertuigen zal op termijn moeten worden gereduceerd tot 0. Volgens het energie-onderzoekcentrum ECN in Petten betekent dat, dat CO2 uit uitlaatgassen van bestaande voertuigen zal moeten worden teruggewonnen, en dat alternatieve krachtbronnen, zoals waterstofgas, gebruikt zullen worden. Inmiddels zijn de eerste experimenten met voertuigen op waterstofgas achter de rug. De toekomst lijkt te liggen bij waterstofgasaandrijving met een zgn. reformer, die de brandstof aan boord wint uit bijvoorbeeld methanol.
De afhankelijkheid van de wereldeconomie van fossiele brandstoffen is ongewenst, concluderen wetenschappers en autoriteiten. Verbranding van olieproducten leidt tot steeds meer vervuiling, en voor de olievoorziening zijn we afhankelijk van een klein aantal politiek instabiele landen.
De brandstof van de toekomst is al bekend: waterstof, waarmee in een brandstofcel stroom wordt opgewekt. Op de foto hierboven een waterstof-aangedreven bus in München. "Waterstof kan worden gewonnen uit fossiele brandstoffen als olie en aardgas, maar ook uit methanol, dat duurzaam kan worden geproduceerd uit biomassa. Bij het eerste (met behulp van een ´reformer´ of omvormer) komt nog altijd CO2 vrij maar omdat brandstofcellen ongeveer twee keer zo efficiënt zijn als verbrandingsmotoren, neemt de uitstoot toch af," zegt de RAI, vereniging van bedrijfsauto-importeurs. "Waterstof kan ook door middel van elektrolyse worden gewonnen uit water, maar dat proces kost zelf weer veel energie. Daarom is het perspectief van de ´klimaatneutrale´ krachtbron onlosmakelijk verbonden met duurzame energiebronnen als wind- en zonne-energie en biomassa."
De benodigde technieken bestaan al. Alle grote autoconcerns hebben prototypes ontwikkeld die op waterstof lopen, en de komende jaren zullen de eerste voertuigen met brandstofcel op de weg verschijnen. Maar voorlopig zal het vooral om niet-commerciële toepassingen gaan, bijvoorbeeld in stadsbussen. Voordat er sprake kan zijn van wijdverbreid, commercieel gebruik van waterstof moeten twee hobbels worden genomen: de kosten moeten omlaag en de brandstof moet, net als nu benzine, overal te krijgen zijn. Brandstofcelaandrijving kost nu ruwweg tienmaal zoveel als conventionele aandrijving. De kosten zullen pas omlaag gaan wanneer de systemen op grote schaal worden geproduceerd; maar er is nauwelijks een markt zolang de prijs nog zo hoog is. "De overheid zou die vicieuze cirkel kunnen doorbreken, maar ondanks de strategische en ecologische belangen laat deze de voortgang vrijwel geheel over aan het bedrijfsleven", zegt de RAI kritisch.
De auto-industrie hoopt nog dit decennium waterstofauto's met een reformer op de markt te brengen. De brandstof daarvoor, bijvoorbeeld methanol, kan via de bestaande tankstations worden geleverd. Maar zo'n omvormer is duur en neemt nogal wat plaats in. Naar verwachting is dit aandrijfsysteem slechts een tussenstap naar de situatie waarin de automobilist direct waterstof kan 'tanken'. De kans is groot dat hij dat op den duur gewoon thuis zal doen. Nu zijn huisinstallaties te koop die waterstof uit leidingwater produceren, met genoeg capaciteit voor bijvoorbeeld woon-werkverkeer. Duurzame elektriciteit zal wat langer duren, maar komt met rasse schreden naderbij. Momenteel daalt de kostprijs van energie uit zowel windturbines als zonnecellen zo snel, dat de 'leercurve' al wordt vergeleken met die van chips.
Veelbetekenend is dat de oliemaatschappijen zich massaal op de ontwikkeling van duurzame energie en waterstof hebben gestort. Juist zij beseffen blijkbaar dat het olietijdperk ten einde loopt.
In Duitsland heeft het openbaar-vervoerbedrijf Verkehrs-Aktiengesellschaft Nürnberg (VAG) het afgelopen vorig jaar een brandstofcelbus getest. In die periode heeft VAG bekeken hoe dit type bus in de dagelijkse praktijk voldoet. Publiek en chauffeurs reageerden enthousiast: de bus is stil en levert acceptabele prestaties.
De brandstofcelbus van VAG Nürnberg is een MAN NL 263 lagevloerbus met een brandstofcel op de plaats van de dieselmotor en waterstoftanks op het dak. Elektromotoren verzorgen de aandrijving van de achteras. Het gaat hier om een gemeenschappelijk project van MAN Nutzfahrzeuge, Ludwig-Bölkow Systemtechnik, Siemens en Linde. De brandstofcel zet waterstof rechtstreeks om in elektriciteit voor de aandrijving van de bus. De brandstofvoorraad volstaat voor een traject van 250 km: de afstand, die een stadsbus in Neurenberg dagelijks aflegt. Speciaal voor deze bus heeft Linde een waterstoftankstation gebouwd. In zes maanden tijd heeft de brandstofcelbus in de regio Neurenberg 10.000 km afgelegd. MAN verwacht dat serieproductie van stadsbussen met brandstofcelaandrijving binnen vijf tot tien jaar mogelijk is.
De eerste personenauto die werd aangedreven door brandstofcellen en die zijn eigen waterstof aan boord opwekt, maakte in 1998 in Duitsland zijn eerste rit. Het researchvoertuig op basis van de Mercedes A-Klasse draagt de naam NECAR 3 (New Electric Car). "De aantrekkelijkheid van de brandstofcelaandrijving blijkt uit het feit dat de vraag naar voertuigmotoren die geen of vrijwel geen uitstoot produceren wereldwijd groeit", zo verklaart directeur Vöhringer van de researchafdeling van Daimler-Benz. "Ons doel bestaat eruit om rond 2005 de mobiele brandstofcelaandrijving in serie te kunnen produceren en aan te bieden op de markt."
Het belang van de eigen waterstofwinning (met behulp van een reformer) ligt in de afwezigheid van grote waterstoftanks in de auto, en het ontbreken van de noodzaak voor het aanleggen van een peperdure infrastructuur voor het distribueren van waterstofgas. Anders dan de RAI, ziet Daimler-Benz eerder een toekomst voor auto's met reformer dan voor de ontwikkeling van thuisvulinstallaties.
De NECAR 3 wordt volgetankt met methanol en zet deze brandstof om in waterstof volgens het principe van de waterdampreformering. Het gas wordt vanuit de geïntegreerde reformer naar de brandstofcel gevoerd, waar uit waterstof en lucht elektrische energie wordt opgewekt voor de aandrijving van het voertuig.
De methanolreformering verloopt zodanig dat het waterstof naar gelang de behoefte wordt opgewekt en "real time" in de brandstofcel wordt ingespoten. Wanneer de bestuurder het gaspedaal indrukt, stelt het systeem binnen slechts twee seconden ongeveer 90% van het maximale brandstofcelvermogen ter beschikking. Dit komt overeen met de aandrijfdynamica van een traditionele benzine- of dieselmotor. Waterstoftanks en batterijen worden achterwege gelaten om het gewicht te reduceren, waardoor de dagelijkse toepassingsmogelijkheid van de brandstofcelaandrijving enorm toeneemt. Aangezien methanol bij kamertemperatuur vloeibaar is, zijn geen bijzondere veiligheidsmaatregelen vereist en kan het even gemakkelijk worden getankt als benzine of diesel. De voertuigen hoeven dus geen waterstof te tanken. "Dit betekent dat on-board stroomopslag (die verbonden is met een beperkt bereik) kan worden vervangen door on-board stroomopwekking", benadrukt Daimler-Benz. Het brandstofcelsysteem van de NECAR 3 heeft een aanzienlijk hoger rendement dan traditionele verbrandingsmotoren en is bovendien veel milieuvriendelijker. Bij de elektrochemische omzetting van methanol in waterstof en tijdens de stroomopwekking die hierop volgt, ontstaan geen schadelijke stoffen zoals stikstofoxide, zwaveldioxide of roetdeeltjes. Met een tankinhoud van 38 liter heeft de NECAR 3 een bereik van ongeveer 400 kilometer. Daarmee lijkt de brandstofcelauto een goede toekomst tegemoet te gaan.
(21 maart 2002)
