Uit de auto komt straks alleen nog maar schoon water

Samen met de drie Nederlandse technische universiteiten ontwikkelt de Stichting Natuur en Milieu een brandschone auto van de toekomst. Op de AutoRAI tonen ze volgende week de c,mm,n, een duurzaam en zuinig concept.

Rob Biersma

Net zoals enkele jaren geleden Greenpeace met een ultrazuinige Twingo naar buiten kwam – en daarmee afstand nam van zijn autohatend imago – zo zal op deze AutoRAI de Stichting Natuur en Milieu in het hol van de leeuw vertegenwoordigd zijn met de c,mm,n, . Hierin worden allerlei nieuwe technieken toegepast. Mirjam de Rijk, directeur van Natuur en Milieu, zegt hierover: „We willen eens een keer te midden van al die glanzende bolides laten zien hoe het ook kan.” Het concept, waarvan het exterieur, het interieur en de aandrijving op ware grootte worden getoond, zal vooral duurzaam zijn. Anders dan bij de gewone nieuwe automodellen gaat het om mobiliteit in haar geheel, in samenwerking met andere autogebruikers, geïntegreerd met openbaar vervoer, routeplanning en een vouwfiets.

De auto van de toekomst rijdt op waterstof in een brandstofcel, dat staat vast. Maar wanneer die toekomst precies begint, is minder zeker. De technische universiteiten mikken op 2020. „Maar het kan natuurlijk wel een jaartje schelen”, zegt Bart de Vries, student werktuigbouwkunde van de TU Eindhoven, die samen met Gilbert Peters veiligheidshalve een platte viercilinder boxermotor ontwerpt, die in de plaats kan komen van de brandstofcel.

De c,mm,n wordt modulair van opzet: belangrijke onderdelen zijn uitwisselbaar. Ook met de boxermotor krijgt de c,mm,n een hybride aandrijving, waarbij een elektromotor onder bepaalde omstandigheden ondersteuning biedt. De Vries: „De motor moet bij laag vermogen op drie, twee of zelfs één cilinder lopen, waarbij de elektromotor ervoor moet zorgen dat er geen hinderlijke trillingen ontstaan.”

Maar hoofddoel is toch de brandstofcel op waterstof met zero-emissie: er komt alleen schoon water uit de uitlaat. „Met een brandstofcel rijd je helemaal elektrisch”, zegt student Stefan van Loenhout, ook van de TU Eindhoven. „De brandstofcel genereert elektriciteit en levert die aan de elektromotoren in de wielen, een versnellingsbak is niet nodig. Ook het remmen gaat elektrisch, de energie wordt teruggeleverd aan een accu en aan supercaps (ook wel ultracap genoemd), condensatoren met een zeer hoge capaciteit. Die supercaps zijn nodig, omdat bij het remmen zo’n grote stroom ontstaat, dat de accu dat alleen zo snel niet kan opnemen.”

Waarschijnlijk zullen als reserve toch wel ‘gewone’ remmen worden aangebracht, al was het maar voor een noodstop. „Maar echt nodig is dat niet”, zegt Van Loenhout. „Ook een elektrische rem kan heel krachtig zijn. Het mooie is dat je je bewegingsenergie niet kwijt bent. Bij een gewone auto gaat bij het remmen alle bewegingsenergie verloren als warmte. Bij de c,mm,n wordt die in de supercaps opgeslagen en weer hergebruikt bij accelereren.”

De onderdelen van de c,mm,n zijn normaal verkrijgbaar. De brandstofcel komt van het Nederlandse bedrijf Nedstack in Arnhem, die een ‘polymeercel’ produceert. Bij deze brandstofcel, die werkt bij 60 tot 80 graden Celsius, gaan er waterstof en lucht in en komt er water uit. In de chemische reactie die daarbij plaatsheeft, ontstaat rechtstreeks elektriciteit.

Het maximum vermogen is gekozen op 30 kilowatt, waarmee 135 kilometer per uur bereikt kan worden. Van Loenhout: „Dat is natuurlijk geen geweldig hoge snelheid. Maar daarop wordt de c,mm,n ook niet ontworpen. We gaan geen zware motor inbouwen voor hoge snelheden, als je juist op zuinigheid mikt. Maar de c,mm,n is wel een pittige auto. Dat komt door de supercaps, waardoor je extra elektrisch vermogen hebt voor snel optrekken.”

De brandstofcel zelf is niet groot: 76 x 19 x 27 centimeter. Van Loenhout: „Daar staat dan tegenover dat er wel 55 supercaps nodig zijn, samen zo’n 25 kilogram, en twee hogedruktanks van 700 bar voor de opslag van 90 liter waterstof. Je bent dus toch wel heel wat ruimte kwijt. Maar goed, de motoren zitten in de wielen.”

Volgens Natuur en Milieu is het belangrijk dat de waterstof met duurzame middelen wordt geproduceerd. Door elektrolyse van water met stroom uit windmolens of uit zonne-energie. Misschien is bacteriële winning zelfs mogelijk.

Maar waterstof kan niet alleen elektrolytisch, maar ook rechtstreeks door thermische splitsing worden opgewekt. In een hogetemperatuurkerncentrale gaat dat met een hoger rendement dan via de omweg van elektriciteit. Is de c,mm,n daarmee voorbereid op op kernenergie? Mirjam de Rijk van Natuur en Milieu wil daar niet van horen. „Kernenergie is niet duurzaam, het is gevaarlijk en het afvalprobleem is niet opgelost. Laat dat duidelijk zijn. Maar inderdaad, je kunt waterstof ook op andere wijzen produceren. Maar dat is hetzelfde als met de elektrische auto. Die kan op duurzaam opgewekte elektriciteit rijden of op atoomstroom.”

Een nieuwtje van de c,mm,n is de wielophanging. Er is een actief veersysteem dat door sensoren uit de auto wordt aangestuurd. Student Martin Leegwater van de TU Eindhoven: „Het hoofdveersysteem ziet eruit als van een lelijke eend. Maar daarnaast is er een zware voorgespannen hulpveer, die kan worden verdraaid door een servomotor, waardoor het koppel groter of kleiner wordt. Daardoor kan de auto vlak blijven rijden. Veel hangt af van de sensoren in de auto, bijvoorbeeld dat er een scherpe bocht wordt gesignaleerd. Ze moeten wel het juiste signaal naar de wielophanging sturen.”

De Universiteit Twente ten slotte verzorgt de automatisering van de c,mm,n. Docent Kasper van Zuilekom van de vakgroep Verkeer, vervoer en ruimte ziet ook in de sensoren de bottleneck: „Ze moeten wel betrouwbaar zijn. En daarnaast speelt de vraag hoe ver je moet gaan in het wegnemen van de rijfunctie van de bestuurder. Ik denk dat je de c,mm,n heel goed in treintjes kunt laten rijden. Maar of de voorste wagen zonder besturing kan… We mikken er in eerste instantie op dat de automatisering ondersteunend werkt, dus dat de bestuurder een waarschuwing krijgt als er wat verkeerd dreigt te gaan. Daarbij denken we aan geheel nieuwe mens-machine interface: een mannetje met gelaatsuitdrukkingen dat je uit je ooghoeken waarneemt. Op de RAI zal zo’n ding gedemonstreerd worden. De automatisering zal het comfort en de veiligheid vergroten, maar ook de capaciteit: je kunt meer auto’s kwijt op de weg.”

Met een brandstofcel als motor moet er ook een heel nieuw display komen. Van Zuilekom: „Je wilt niet alleen weten hoeveel waterstof er in de tanks zit, maar ook hoe hoog je supercaps zijn geladen als je snel wilt accelereren bij een inhaalmanoeuvre. Beter is het zelfs om dat door de sensoren te laten meten en door de boordcomputer uit te laten rekenen of dat goed kan. Daarnaast wil je weten wat je optimale snelheid is voor een gunstig brandstofverbruik, afgemeten tegen de reistijd. Bij een brandstofcel ligt dat toch anders dan bij een benzinemotor.”

Ten slotte is een moeilijke vraag blijven liggen. Is de lichtgewicht c,mm,n met zijn waterstoftanks van 700 bar, zijn supercaps barstensvol elektriciteit en zijn internettende bestuurder niet een rijdende bom? Mirjam de Rijk van Natuur en Milieu: „Het is natuurlijk alleen de bedoeling dat de bestuurder kan internetten als de auto ingehaakt is in een treintje. En die hogedruktanks en supercaps... Kijk, de veiligheid moet natuurlijk voorop staan. Als het niet veilig is, dan moet je dat niet doen. Maar vergeet niet: de c,mm,n is een concept, iedereen moet erover kunnen meedenken. Wij nemen aan dat er toch wel een veilige oplossing valt te bedenken.”