Waterstofauto's uitgelegd: brandstofcellen, efficiëntie en nuluitstoot
Uitrol van de voertuigen wordt belemmerd door gebrek aan technische infrastructuur
Toyota Mirai 2019
FREDERIC J. BROWN/AFP via Getty Images
Toen minister van Financiën Kwasi Kwarteng vorige maand de eerste waterstofstrategie van het VK onthulde, zei hij dat de brandstof het potentieel heeft om de manier waarop we ons leven voeden te transformeren.
Een dergelijke transformatie is al zichtbaar in het autorijden. Van zo ver terug als de Tweede Wereldoorlog , hebben technici waterstofgas gebruikt om voertuigen aan te drijven als een schoner alternatief voor benzine.
De belangstelling voor en investeringen in waterstoftechnologie voor gebruik in auto's zijn sinds de jaren negentig aanzienlijk toegenomen. En nu de regering heeft bevestigd dat de verkoop van nieuwe benzine- en dieselauto's in het VK vanaf 2030 zal worden verboden, zal er meer geld binnenstromen.
De technologie
Auto's op waterstof hebben geen verbrandingsmotoren. In plaats daarvan is de sleutel tot een waterstofauto de brandstofcel, zei Elektrisch rijden .
Het gas komt de brandstofcel binnen vanuit een tank en vermengt zich met zuurstof om water te creëren in een chemische reactie die elektriciteit genereert die wordt gebruikt om de motoren aan te drijven die de wielen aandrijven, uitgelegd waterstof hub , een door de industrie geleide gemeenschap van belanghebbenden in de toeleveringsketen van waterstof en brandstofcellen. Waterstoftanks worden bijgetankt in een proces dat vrijwel hetzelfde is als bij een benzine- of dieselauto, voegde de groep eraan toe.
Waterstof versus elektrische auto's
De ecologische voetafdruk van door waterstof aangedreven en elektrische voertuigen zijn vergelijkbaar, maar de eerste kunnen veel verder reizen zonder te hoeven tanken - en als ze dat doen, duurt het proces minuten in plaats van uren, zei Driving Electric.
Toch is het eerste argument van de sceptici tegen waterstofvoertuigen efficiëntie, zei: Auto-Express. Om waterstof te maken voor gebruik in energiecellen, wordt elektriciteit omgezet in gas, meestal via elektrolyse - een proces waarbij ongeveer 25% van de bronenergie verloren gaat, volgens Tom Baxter, een docent chemische technologie aan de Universiteit van Aberdeen.
De resulterende waterstof wordt vervolgens gecomprimeerd, gekoeld en getransporteerd naar een waterstoftankstation, dat ongeveer nog eens 10% verliest, legde Baxter uit in een artikel op Het gesprek . En eenmaal in het voertuig gaat nog eens 25% van de bronenergie verloren bij het omzetten van waterstof in elektriciteit en het gebruik ervan om de motor aan te drijven, schreef hij.
Volgens de berekeningen van Baxter wordt uiteindelijk slechts 38% van de initiële energie, of 38 watt van de 100, gebruikt in dit draad-naar-gas-naar-draad-proces. Ter vergelijking: elektrische auto's zijn bijna twee keer zo efficiënt en verbruiken ongeveer 80 van elke 100 watt van de initiële energie.
De bazen van de auto-industrie staan ook in de rij om koud water te gieten over de hoop op de massale uitrol van voertuigen met waterstofbrandstofcellen, zei de Financiële tijden . Volkswagen, 's werelds op een na grootste qua verkoop, heeft zijn waterstofplannen bijna opgegeven, meldde de krant. En de Duitse rivaal Mercedes heeft vorig jaar stilletjes zijn laatste brandstofcelproject voor personenauto's opgeschort, terwijl BMW slechts een voet aan de grond heeft in de technologie.
Toyota en Hyundai blijven echter zwaar investeren in de technologie, waarbij laatstgenoemde ernaar streeft de kosten van de belangrijkste componenten van brandstofcelauto's tegen 2030 met meer dan de helft te verlagen.
Investeringsdrift
Ondanks de verschillende nadelen die eraan verbonden zijn, is waterstof voor echt duurzame mobiliteit een brandstof die niet kan worden genegeerd, aldus Auto Express. Waterstofauto's produceren nul koolstofemissies uit hun uitlaatgassen.
Desalniettemin blijven de referenties van waterstof als schone energiebron een probleem, zei de FT, die erop wees dat niet alle waterstof gelijk is gemaakt.
Groene waterstof wordt gemaakt met elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen, terwijl blauwe waterstof aardgas gebruikt, waarbij eventuele koolstofemissies worden opgevangen en opgeslagen of hergebruikt.
Aan de meer schadelijke kant van het spectrum gebruikt grijze waterstof aardgas maar zonder dat de emissies worden afgevangen, en wordt bruine waterstof gewonnen uit thermische steenkool. Beide zijn relatief kosteneffectiever, maar hebben een grotere impact op het milieu.
Dat wil echter niet zeggen dat elektrische voertuigen het per se beter doen op het gebied van emissies. De productie van lithium-ionbatterijen is zeer energie-intensief, vertelde Jon Hunt, Toyota's leider voor de commercialisering van voertuigen met waterstofbrandstofcellen, aan Auto Express.
Volgens de schattingen van Hunt zal een typische batterij van 100 kWh een potentieel bereik van 250 mijl geven en om die batterij te produceren, zal er ongeveer 20 ton CO2 nodig zijn.
Een typische batterij gaat 150.000 mijl mee, dus dat komt overeen met ongeveer 83 g/km CO2. Als je dan rekening houdt met opladen over dezelfde afstand, zal dezelfde batterijauto gedurende zijn hele levensduur 124 g/km CO2 afleveren, zei hij. Ter vergelijking: volgens Hunt zou de uitstoot van een waterstofauto zo laag kunnen zijn als 60 g/km.
Stand van zaken
De verkoop van waterstofvoertuigen is momenteel veel lager dan die van elektrische auto's, deels omdat de infrastructuur om het wijdverbreide gebruik ervan te ondersteunen nog niet bestaat.
Waterstofvoertuigen moeten worden bijgetankt bij gespecialiseerde stations, waarvan er slechts 11 in het VK actief waren, volgens de laatste gegevens van overheidsadviseurs VK H2 Mobiliteit . Dat in vergelijking met meer dan 42.000 elektrische oplaadpuntconnectoren geregistreerd door EDF Energie .
Investeringen in waterstofinfrastructuur zullen dan ook een belangrijk onderdeel vormen van de Waterstofstrategie van de overheid.
Een ander probleem met waterstofauto's zijn de kosten. Een Hyundai Nexo-auto op waterstof kost meer dan £ 68.000, terwijl de Toyota Mirai is meer dan £ 54.000.
De gemiddelde kosten van een elektrische auto in het VK zijn £ 44.000, met sommige prijskaartjes zo laag als £ 17.350, volgens de financiële site NimbleFins .
Waterstofauto's zijn momenteel ook relatief duur om te tanken.
Nu autoreuzen, waaronder Toyota, werken aan het terugdringen van de productiekosten van waterstofauto's, hopen fans van de technologie dat er binnenkort een minder dure generatie nieuwe voertuigen komt.
Rijervaring
Toyota's Mirai is stil en slank om te rijden, zei The Guardian Australië ’s Matilda Boseley. Sterker nog, zolang je in de buurt van een tankstation woont, is de ervaring geweldig.
Dat kan op dit moment een grote vraag zijn voor chauffeurs in het VK. schreef echter de Schot 's Alastair Dalton, die in hetzelfde voertuig over een rondweg in Aberdeen reed, kostte het vele kilometers om een deuk in de brandstofmeter te maken.
En toen hij moest stoppen om te tanken, was het proces eenvoudig en snel - hoewel de brandstofkosten nogal een verrassing waren.
