Wat kost waterstof?

ITM Power heeft onlangs een contract gesloten met Toyota voor de levering van waterstof. Dit is voor zover ik weet de eerste keer dat er in een contract een prijs wordt genoemd. De prijs bedraagt GBP 10 per kg, of tewel € 13,63/kg. Aangezien een Mirai op 5 kg ongeveer 480 km kan rijden, bedragen de kosten per km ongeveer € 0,14.
Ter vergelijking bedragen de kosten van een benzineauto (1 op 20, € 1,60 per liter) slechts € 0,08. Waterstof kan dus voorlopig nog niet concurreren met reguliere brandstoffen. Een richtprijs voor waterstof is € 5/kg. Dat zou wel concurrerend zijn.

Evolutie naar een waterstofeconomie

De waterstofeconomie is voor de meeste mensen een ver-van-mijn-bed show, maar langzaam begint het nu toch werkelijkheid te worden. Het is voor de meeste mensen nog niet duidelijk, maar de economie ondergaat een energietransitie. Het is een gestage evolutie, geen revolutionaire verandering.

Nu komen er heel langzaam een paar waterstoftankstations en de eerste auto's op waterstof rijden in Nederland rond, maar dat is nog lang niet alles. De Nederlandse regering is bezig met het implementeren van een groots, maar langzaam plan om onze belangrijkste energievoorziening aan te passen. Ze passen de specificaties van aardgas aan.

Maar waarom is de verandering van de aardgassamenstelling zo belangrijk voor de waterstofeconomie? Aardgas is momenteel de belangrijkste bron voor waterstof. Omdat waterstofdistributie zo lastig en daardoor kostbaar is, wordt waterstof bij de gebruiker gemaakt van aardgas. Als je het hebt over waterstof, dan heb je het dus over aardgas wat omgezet is in waterstof met behulp van een proces genaamd stoom reforming.

De veranderingen in de aardgaswet betreffen onder meer de mogelijkheid om meer waterstof toe te voegen aan het gasnet. Dat betekent dat het mogelijk wordt om aardgas te transporteren en op te slaan door het in het gasnet toe te voegen. Dat is de eenvoudigste en goedkoopste manier om waterstof op te slaan en te transporteren, ongeacht hoe het waterstof is geproduceerd.

De overheid wil de maximale waterstofconcentratie in de toekomst nog verder verhogen. Dat vereist aanpassingen aan gasapparatuur. Om die reden vraagt de overheid via de SBIR regeling bedrijven om met innovaties te komen. Op 21 oktober as. mag ik mijn eigen plan daar gaan presenteren voor een commissie van wijze mannen, waarover ik in de toekomst meer zal vertellen.

Als het waterstof in het gasnet zit kun je het er weer uit halen tijdens steam reforming, of direct afscheiden met een membraan. Zo'n afscheidingspunt hoeft niet alleen bedoelt te zijn voor één locale toepassing, maar biedt ook de mogelijkheid om het startpunt te zijn voor een locaal waterstofnetwerk. Op zo'n punt is dan dus ook tweerichtingverkeer mogelijk: overschotten gaan het aardgasnet in, tekorten worden uit het net afgescheiden.

Dit artikel is deels een vertaling van een eerdere blog post in het engels die je hier kunt vinden.

Nederlands bedrijf werkt aan techniek voor waterstoftankstations

Het Nederlandse bedrijf Teesing werkt aan een efficiëntere techniek voor het snel vullen van waterstofauto's. Teesing is mijn voormalige werkgever, maar ik ben bij dit project nog steeds betrokken. De techniek van Teesing is bedoeld om waterstof over te brengen van de ene opslag (bijvoorbeeld in een tankstation) naar de andere (bijvoorbeeld de tank van een voertuig). Tot nu toe moet het gas eerst gekoeld worden voordat het overgebracht kan worden. Hier voor wordt vloeibare stikstof gebruikt. Met de nieuwe techniek van Teesing gebeurt het overbrengen veel efficiënter, waardoor het koelen overbodig wordt. Dit resulteert in een veel goedkopere oplossing waarmee net zo snel getankt kan worden bij drukken tot 700 bar.

Hyundai levert waterstofauto's af

Hyundai heeft op 8 april jl. weer een aantal ix35 waterstofauto's geleverd. Zerauto meldt dat dit in Rotterdam gebeurde na afloop van het Waterstofforum. Tot voor kort was Rijkswaterstaat de enige die met twee ix35's rondreed. Nu komen daar de TU Delft, Air Liquide, Linde Gas en taxibedrijf Rotterdamse Mobiliteit Centrale en de gemeente Arnhem bij.

Hyundai dealer Van der Wel in Rotterdam-Bergschenhoek is aangesteld als eerste dealer van waterstofauto's in Nederland. Iedereen kan daar de ix35 aanschaffen voor € 66.550 (€ 55.000 excl BTW).

CNG breekt door in 2014

Aumacon heeft inmiddels al weer een paar weken geleden cijfers gepubliceerd over de autoverkopen in Nederland. Deze cijfers zijn extra interessant omdat Aumacon ook aangeeft welke brandstoffen deze voertuigen gebruiken.

De grootste categorie blijft de traditionele benzineauto. Hiervan zijn er in 2014 248.796 verkocht. Dat is een daling van 6% ten opzichte van 2013. De benzineauto verliest dus een klein beetje terrein. De diesels deden het beter. In 2014 waren er hier van 105.102 verkocht. Dat is een plusje van 1,5%. Een stimulans voor diesels in 2014 was dat de bijtellingsregels voor diesel gelijk zijn getrokken met die van benzine-auto's. Die regels zijn gebaseerd op CO2-uitstoot en diesels stoten relatief weinig CO2 uit (maar relatief veel vervuilende stoffen).

De derde categorie in Nederland qua verkopen is de hybride auto (inclusief plug-in hybriden). Ik schreef gisteren al dat het aantal geregistreerde plug-ins nog steeds toeneemt, maar als je de verkopen in 2014 vergelijkt met topjaar 2013, dan is er toch een flinke daling met 38%.

Bij de LPG auto's is het beeld al niet beter. De verkoop van LPG voertuigen is met een daling van 53% ruim gehalveerd. LPG is op zijn retour als alternatieve brandstof, ondanks Europees beleid waarin LPG juist wordt gestimuleerd. Ook in het Energieakkoord werd er voor LPG nog een zonnige toekomst geschetst. Het probleem is dat het kabinet dit wel met de mond belijdt, maar fiscaal niet.

In 2014 werden er 2.982 volledig elektrische voertuigen verkocht. Dat is 14% meer dan in 2013. Elektrische auto's winnen dus langzaam aan populariteit.

Bij CNG/groen gas zien we dat 2014 een uitstekend jaar was. Er waren 3.232 CNG voertuigen geregistreerd. Dat is een stijging van ruim 500% ten opzichte van 2013. Hiermee is CNG de populairste alternatieve brandstof.

Voor de rest gebeurt er in Nederland weinig. Bij de opening van het eerste openbare waterstoftankstation was al bekend dat Rijkswaterstaat twee Hyundais had geleased. Daar is verder blijkbaar niets bijgekomen. De verkoop van auto's op ethanol is tot stilstand gekomen: er is er maar 1 verkocht tegen 17 vorig jaar. Dat wordt het dus niet in Nederland.

Toyota verhoogt productie Mirai wegens succes

Toyota heeft gisteren aangekondigd de productie van haar brandstofcelauto, de Mirai, te verhogen. In slechts een maand tijd, sinds de orderboeken op 15 december 2014 open gingen, heeft Toyota in Japan al 1.500 orders voor de Mirai ontvangen, terwijl zij oorspronkelijk van plan was dit jaar ongeveer 400 stuks te leveren. Daarom heeft Toyota de geplande productie opgeschroefd naar ca. 700 stuks in 2015, ca. 2.000 stuks in 2016 en ca. 3.000 stuks in 2017.

De verkoop van de Mirai in Europa en de V.S. is voor later dit jaar gepland.

Audi A7 H-tron

Een fantische nieuw prototype van Audi die nu op de Los Angeles Auto Show staat is de Audi A7 H-tron. De H-tron laat zien waar de toekomst van waterstof ligt in de nabije toekomst. Als je kijkt naar wat de concurrenten van Hyundai en Toyota brengen als waterstof auto, zie je een net-niet-je: een auto die ongeveer hetzelfde kan als de gemiddelde gezinsauto. Maar dan wel een ton kost. Bij Audi lijken ze veel beter te hebben nagedacht over wat verkoopbaar is. Het hart van de H-tron is net als het hart van de waterstofauto's van Toyota en Hyundai een brandstofcell van ca. 100 kWe. Maar Audi gaat daar veel slimmer mee om door elektriciteit op te slaan in een accusysteem van 8,8 kWh. Dit biedt de mogelijkheid om snel te accellereren en remenergie op te slaan. Daarnaast biedt Audi de mogelijkheid om de accu ook thuis vanuit het stopcontact op te laden, net als andere plug-ins. Daardoor vormt de schaarste aan tankstations een minder groot probleem. De brandstofcell is de duurste component van een waterstofauto, dus door een dergelijk hybride ontwerp kan Audi veel betere prestaties bieden tegen beperkte meerkosten. De prestaties spreken voor zich:
- ca. 50 km bereik op alleen accu's, totaal ca. 500 km
- vierwielaandrijving
- 152 pk vermogen uit de elektromotoren
- 0-100 km/u in 7,9 s
Volgens mij mogen Toyota en Hyundai weer terug naar de tekentafel.

Opening waterstoftankstation: eerste stap op een lange tocht

Deze week is het eerste Nederlandse openbare tankstation voor waterstof geopend aan de A15 in Rhoon bij Rotterdam. Het tankstation werd op 3 september officieel geopend door staatsecretaris Mansveld van Infrastructuur en Milieu. Volgens planning is het de eerste van ca. 20 tankpunten die in 2020 in Nederland operationeel moeten zijn.

Bij de omzetting van waterstof om elektriciteit op te wekken voor de aandrijving ontstaat alleen waterdamp. Daarmee is het volgens de minister een oplossing voor schonere steden, omdat dit de luchtkwaliteit niet aantast en de elektrische aandrijving voor minder geluidsoverlast zorgt.

Het ministerie wordt zelf ook klant van het tankstation. Rijkswaterstaat heeft sinds kort de eerste twee personenwagens (Hyudai ix35) op waterstof in hun wagenpark. In Rotterdam wordt waterstof voor een groot deel van de Europese markt geproduceerd en onder meer via ondergrondse leidingen getransporteerd.

De staatssecretaris kondigde ook aan dat er vier miljoen euro beschikbaar is voor provincies die proeven willen doen met waterstofbussen. Tot nu toe rijden in Nederland alleen enkele vrachtauto's, een bestelauto en een aantal bussen op waterstof. Die konden tanken in Amsterdam, Arnhem en Helmond bij tankstations die niet openbaar toegankelijk waren.

Het nieuwe tankstation moet waterstof ook toegankelijk maken voor personenwagens. Het waterstoftankstation in Rhoon is van het Franse Air Liquide, dat bouwt aan een groter Europees netwerk van waterstoftankstations.

Overigens is het de bedoeling dat het huidige station van het Gemeentelijk VervoerBedrijf in Amsterdam verplaatst en openbaar wordt en ook dat het station in Helmond uitgebreid en openbaar wordt.

Hyundai levert eerste waterstofauto's in Nederland

Eind augustus levert Hyundai de eerste Hyundai’s ix35 FCEV af in Nederland. De eerste commerciële auto met een brandstofcel ter wereld. “Met de Hyundai ix35 FCEV speelt Hyundai een leidende rol in de realisatie van een emissievrije toekomst”, stelt Hans Kwaad, algemeen directeur van Hyundai-importeur Greenib Car. “Het is de meest milieuvriendelijke auto ter wereld. Met een actieradius van 600 kilometer laat de auto zien dat brandstofceltechniek voor dagelijks gebruik geen droom meer is, maar realiteit. Bovendien is de tank binnen vier minuten gevuld. De emissie is slechts waterdamp. De uitstoot van CO2 of andere schadelijke stoffen behoren dus definitief tot het verleden. En waterstof kan op zeer duurzame wijze worden geproduceerd.”

>Tja. Die actieradius is 594 km op basis van de NEDC cyclus, wat in de praktijk dus iets minder kan zijn. Waterstof kan op zeer duurzame wijze worden geproduceerd, maar de eerste jaren wordt daar nog gewoon aardgas voor gebruikt.

Op het juiste moment
Hans Kwaad is blij met de bestelling van de eerste waterstofauto’s van Hyundai. “De eerste Hyundai’s ix35 FCEV komen deze maand binnen. Dat is precies op tijd voor de opening van het eerste openbare 700 bar waterstoftankstation aan de A15 in Albrandswaard. Volgend jaar openen meer waterstoftankstations in Amsterdam, Arnhem, Eindhoven en Oude Tonge. Meer gegadigden zullen ongetwijfeld volgen. De ontwikkelingen wat betreft rijden in auto’s met een brandstofcel komen in een stroomversnelling”, aldus Hans Kwaad die aangeeft dat op autocampus in Helmond en bij het GVB in Amsterdam ook al waterstoftankstations zijn.

Waterstof is de toekomst
Rijden op waterstof heeft toekomst. Een recente studie van UKH2Mobility in Engeland voorspelt dat, mits er geïnvesteerd wordt in een goede infrastructuur, in 2030 meer dan 1,5 miljoen voertuigen in het Verenigd Koninkrijk op waterstof rijden. Onderzoekers gaan er vanuit dat binnen dertig jaar ongeveer de helft van de Nederlandse auto’s voorzien zijn van een brandstofcel.

>Andere onderzoekers zijn een stuk pessimistischer. Het zal er vooral van afhangen of de auto's goedkoper worden (ze zijn nu nog te duur) en ook het waterstof moet goedkoper worden, want kost nu nog een stuk duurder dan benzine.

Een aangepast uiterlijk ten opzichte van eerdere prototypen
De Hyundai ix35 FCEV onderscheidt zich door een nieuwe grille, bumper, mistlampen, supervision instrumentarium en navigatiesysteem met 7-inch display. Daarnaast is de motor ongeveer even groot als een conventionele verbrandingsmotor, terwijl hij met 100 kW (136 pk) over veel vermogen beschikt.

>Zowel de elektromotor als de brandstofcel kunnen 100 kW leveren.

Volgens het persbericht van Hyundai is er daarnaast een batterij met een opslagcapaciteit van 24 kW, maar dit blijkt het vermogen te zijn wat de batterij kan afgeven. Die batterij helpt mee als extra gas wordt gegeven, omdat de brandstofcel traag reageert op het gaspedaal. De opslagcapaciteit van de batterij is 0,95 kWh.

De acceleratie van 0 naar 100 km/u vergt 12,5 seconden, de topsnelheid bedraagt 160 km/u. Het koppel van 300 Nm is direct beschikbaar.

>Ondanks een redelijk vermogen, is de accelleratie niet heel geweldig door het hoge voertuiggewicht (1.830 kg).

Meer dan twee miljoen testkilometers
De waterstofauto Hyundai ix35 FCEV is het resultaat van veertien jaar testen en vele miljoenen euro's onderzoek door honderden ingenieurs in Hyundai's brandstofcel R&D-centrum in Korea. De auto heeft meer dan twee miljoen testkilometers onder dagelijkse omstandigheden in Europa, Korea en de VS achter de rug.

>Het valt me op dat voor een opzet is gekozen met een brandstofcel die even groot is als de elektromotor. Bij gebruik van extra batterijen kan flink op de duurste component (de brandstofcel) worden bespaard. De Opel Ampera heeft een benzinemotor die 63 kW levert, de range extender van de BMW i3 levert zelfs maar 25 kW. Beiden hebben een elektromotor die meer vermogen kan leveren dan de ix35 en daardoor ook een snellere accelleratie. Met extra batterijen zou je ook gewoon thuis stroom bij kunnen laden, wat flink kan schelen in trips naar het waterstoftankstation.

Ondanks mijn kritiek, ben ik toch wel blij dat deze auto nu beschikbaar is. Ik ben gematigd optimistisch over het langetermijn perspectief van deze technologie.

Visie duurzaam waterstof

Het laatste deelrapport in het kader van de duurzame brandstofvisie waar ik op in ga is het rapport over waterstof. Het voorgaande ging over elektrisch rijden. De Brandstoftafel Duurzame Waterstof (BDW), die hier voor verantwoordelijk is, ziet kansen voor toepassing van waterstof in brandstofcellen, die dienen als generator voor elektriciteit die benut wordt in een elektrisch aangedreven voertuig.

Elektrisch aangedreven voertuigen gevoed door batterijen en/of brandstofcellen op waterstof zijn de enige vorm van automobiliteit die Tank-to-Wheels (TTW) echt nulemissie is. Voortschrijdende technologische ontwikkelingen en de markt zullen uiteindelijk bepalen welke technologie zich het beste waar laat inzetten. Naast nulemissie en het comfort van elektrisch rijden biedt de inzet van brandstofcellen op waterstof gebruikers een actieradius en tankervaring zoals men die gewend is van de huidige voertuigen. Waterstof is verder belangrijk voor het verduurzamen van onze energievoorziening, omdat de productie van waterstof uit water met elektriciteit, gevoegd bij de brede toepasbaarheid van waterstof, een mechanisme biedt dat vergaande integratie van zon en wind in de energievoorziening mogelijk maakt. Dit leidt tot een grotere energievoorzieningszekerheid en energieonafhankelijkheid en biedt kansen voor innovatie en groene groei.

De toekomstige energievoorziening (2050) zal sterk zijn gebaseerd op zon en wind met technieken die elektriciteit opleveren en het wegverkeer gaat hierin mee: tussen 2030 en 2050 zullen elektrische aandrijflijnen ‘main stream’ worden. Tegelijkertijd worden verbandingsmotoren geleidelijk uitgefasereerd. Belangrijke redenen hiervoor zijn:

1. Scherpe CO2-reductiedoelstellingen: alle sectoren -80% in 2050 t.o.v. 1990; verkeer -60% in 2050 t.o.v. 1990.
2. Verder willen terugdringen van de emissies van NOx, fijn stof en geluid.
3. Willen realiseren van een grotere energievoorzieningszekerheid en energieonafhankelijkheid.
4. Zorgvuldig landgebruik: natuurbehoud en voedselproductie.
5. Afnemende beschikbaarheid van fossiele grondstoffen.
6. Beperkte beschikbaarheid van (duurzame) biomassa, die vooral zal worden ingezet voor niet of lastig te elektrificeren verkeersmodaliteiten zoals de scheep- en luchtvaart.

De verwachtingen van de BDW voor de ontwikkeling van de markt voor waterstofvoertuigen verloopt als volgt:
Marktvoorbereiding: 2015-2018: kleinschalige locale experimenten rond de eerste tankstations, met OV-bussen, personenwagens en bestelauto's in locale vloten (bijv. taxi's).
Vroege marktintroductie: 2018-2023/2025: enkele honderden tot duizenden voertuigen en tientallen tankstations
Volledige marktintroductie: 2023/2025-2030: 100.000-200.000 voertuigen en een breder aanbod.
Massamarkt: vanaf 2030: breed aanbod, uitgebreid landelijk netwerk van tankstations, marktaandeel van ca. 40% in 2050.

Analyse
De visie van de BDW is sterk afhankelijk van markt- en technische ontwikkelingen, zoals de kosten van brandstofcelvoertuigen en concurrerende brandstoffen. Het voorgestelde scenario telt dan ook ernstige onzekerheden. Als we geleidelijk inzetten op duurzame elektriciteit uit zon en wind, zal het nog wel een tijd duren voor er genoeg goedkope elektriciteit beschikbaar is om door middel van elektrolyse waterstof te produceren. In de tussentijd wordt waterstof middels reforming van aardgas geproduceerd. Zolang dat het geval is, biedt de investering in waterstoftechnologie weinig voordelen. Het kostenplaatje van de voorgestelde maatregelen is fors, terwijl de pay-off voor Nederland zeer beperkt lijkt. Ik ben er niet van overtuigd dat het voor Nederland loont om hier nu al veel geld in te steken (o.m. decennia lang geen of weinig belasting op waterstof). Deze ontwikkeling kan beter middels Europees beleid worden vormgegeven.