De waterstof auto wordt gezien als een auto van de toekomst. Deze elektrische auto gebruikt waterstof als energiebron in plaats van fossiele brandstof. In een brandstofcel wordt de waterstof met zuurstof omgezet in water. Hierbij komt elektriciteit vrij, die de elektromotor aandrijft. Daardoor is er meestal geen batterij meer nodig, hoewel sommige waterstof auto’s nog wel een batterij aan boord hebben.
Het grote voordeel van de waterstof auto is dat er tijdens het rijden geen CO2 uitstoot plaatsvindt, waardoor het een zero emission voertuig is. Er komt alleen maar waterdamp uit de uitlaat. En omdat er meestal geen accu meer nodig is, levert dat nog eens extra winst op voor het milieu. Bovendien ligt het bereik van waterstofauto’s boven de 500 kilometer per tankbeurt en dat is veel meer dan wat je met de gemiddelde elektrische auto kunt rijden.
Waterstof tanken – zo gaat dat
De Toyota Mirai, een waterstofauto van Toyota die sinds 2015 te koop is, heeft aan boord 2 waterstoftanks van 60 liter, waar in totaal 5 kilo waterstof in past. De Hyundai Nexo heeft een vergelijkbare tankinhoud van 6,2 kg. Waterstof tanken kun je het beste vergelijken met het tanken van LPG. Je plaatst het vulpistool van het waterstoftankstation op de aansluiting van de auto. Dan vergrendel je het vulpistool door de hendel in te knijpen. Na deze vergrendeling zal het tankstation de verbinding testen en daarna begint het tanken van waterstof. Als de tank vol is, meestal na 3-5 minuten, kun je het vulpistool weer terughangen. In de tussentijd kun je dan mooi even het profiel van je autobanden checken.
Waar kun je in België waterstof tanken en wat kost het?
In België hebben we zo’n 613 kilometer aan waterstofpijpleidingen liggen. Daarmee is ons waterstofnetwerk het meest uitgebreide van Europa. Toch zijn er nog niet veel tankstations waar waterstof aangeboden wordt. Er zijn er nu 3 geopend voor het publiek, namelijk in Zaventem, Halle en Wilrijk (2021).
In januari 2020 kostte een kilo waterstof aan de pomp ongeveer 10 euro. Omgerekend betekent dat een prijs van 0,10 euro per kilometer. Dat maakt waterstof ongeveer net zo duur als benzine, maar 1,3 x duurder dan de prijs per kilometer die je betaalt als je elektrisch rijdt.
Waterstof is een relatief nieuwe brandstof, die onder hoge druk opgeslagen en gebruikt wordt. Het is behoorlijk veilig als de juiste maatregelen worden genomen. Rijden op waterstof is emissiearm en het bereik van waterstofauto’s is groot, maar de productie is niet altijd even groen. Waterstof tanken kan op een beperkt aantal plaatsen in België. Per kilometer kost het net zoveel als benzine, maar elektrisch rijden blijft vooralsnog goedkoper.
Waterstof – wat is het?
Laten we eens kijken wat waterstof eigenlijk is. Het element waterstof, in de scheikunde aangeduid met “H”, is het meest voorkomende element in het universum. Het komt dus overal voor. Waterstof zelf is meestal gasvormig, maar het reageert heel snel met andere stoffen, bijvoorbeeld met zuurstof. Een los waterstofelement zul je dus niet snel tegenkomen, maar in combinatie met zuurstof wordt water gevormd en dat kun je wel overal tegenkomen.
We horen vaak dat waterstof explosief zou zijn, maar dat klopt niet. Als het gemengd wordt met de juiste verhoudingen zuurstof en het wordt aangestoken, dan pas is waterstof brandbaar. Net als aardgas bijvoorbeeld. Als waterstof in auto’s wordt gebruikt, betekent dat wel dat er extra veiligheidsmaatregelen genomen moeten worden om te zorgen dat er bij een aanrijding geen vlam bij de waterstof kan komen. Bovendien moet de tank bestand zijn tegen de hoge druk waaronder het gas wordt opgeslagen.
Hoe wordt waterstof gemaakt?
Waterstof wordt vaak aangeduid als duurzame, alternatieve brandstof. Dit klopt echter alleen als het ook op een duurzame manier wordt geproduceerd. Op dit moment zijn er 3 manieren waarop er op grote schaal waterstof gemaakt wordt:
Reforming
Bijna alle waterstof die op dit moment wordt verbruikt, wordt gemaakt met de Steam Methane Reforming (SMR) techniek. Bij deze techniek reageert methaangas onder hoge druk met stoom, waarbij waterstofgas, koolmonoxide (CO)en kooldioxide (CO2 ) wordt geproduceerd. De laatste twee gassen zijn broeikasgassen. Deze productiemethode kun je dus niet echt duurzaam noemen.
Elektrolyse van water
Bij elektrolyse van water wordt er, simpel gezegd, elektriciteit door water heen geleid, waarbij het water wordt gesplitst in waterstof en zuurstof. De energie die nodig is voor de elektrolyse, moet wel eerst opgewekt worden. Dat gebeurt meestal met fossiele brandstoffen, maar het kan ook met zonne- of windenergie. Bij de elektrolyse gaat de helft van de energie weer verloren. Dit is dus een heel inefficiënte techniek als je het vergelijkt met de SMR-techniek. Daarom wordt er vooral gewerkt met energie-overschotten, die gebruikt worden voor de productie van waterstof.
Waterstof uit biomassa
Tenslotte kan waterstof uit biomassa gewonnen worden. Daarvoor worden bijvoorbeeld algen, aardgas, olie of hout gebruikt. Bacteriën kunnen deze biomassa omzetten in waterstof en de restproducten kunnen gebruikt worden voor het opwekken van energie in de vorm van warmte.
Hoe wordt waterstof in auto’s opgeslagen?
Waterstof is een gas met een lage dichtheid. Dat betekent dat er bij normale temperatuur en druk ongeveer 800 liter gasvormige waterstof kan worden omgezet naar 1 liter vloeibare waterstof. In een autotank is geen plaats voor zoveel volume. Door waterstofgas onder druk te brengen, verkleint de omvang van het gas, zodat het wel in de brandstoftank past.
De meeste waterstofauto’s hebben een brandstoftank met daarin samengeperst waterstofgas. De tanks kunnen een druk aan die ligt tussen de 250 en 690 bar De meeste waterstoftankstations geven tegenwoordig waterstofgas af onder een druk van 345 of 690 bar, of beide drukken. Voor wie vroeger niet goed was in scheikunde: de luchtdruk op aarde is ongeveer 1 bar. Waterstof in tankstations en brandstoftanks in auto’s staat dus onder een druk die 700 keer zo groot is. Daarom zijn er extra veiligheidsmaatregelen nodig bij tankstations die waterstof aanbieden.
Hoe veilig is de waterstoftank van een auto?
Erg veilig. Om deze enorme druk aan te kunnen, worden waterstoftanks in auto’s gemaakt van sterke materialen zoals carbon of metaal. De tanks hebben de vorm van een cilinder en bestaan vaak uit meerdere lagen. Toyota testte trouwens op een wel heel bijzondere manier de sterkte van de tanks van de Mirai, namelijk door er op te schieten. Pas na 2x schoten met zware kogels kwam er een gat in de tank, waarna het waterstofgas heel rustig de tank verliet. Zonder explosie.