Even mijn mobieltje bijtanken

Beter voor het milieu, efficiënt en flexibel – brandstofcellen op waterstof Je kunt er auto’s, mobieltjes en bussen op laten werken Waarom schakelen we niet helemaal over op waterstof?

Stel je eens voor – nooit meer je mobiele telefoon opladen. Geen gedoe meer met die oplader die altijd kwijt is en waar je buiten niets aan hebt. Nee, in plaats daarvan gewoon even wat brandstof in je toestel spuiten en je kunt weer bellen. De brandstof, bijvoorbeeld waterstof, komt uit een gasflesje dat je bij elke sigarenzaak of supermarkt kunt kopen. In plaats van een oplaadbare accu zit er een brandstofcel in de telefoon, die ter plekke elektriciteit produceert door de waterstof met zuurstof te laten reageren.

Probleem is alleen dat er op dit moment (nog) geen mobieltje verkrijgbaar is waarin een dergelijke brandstofcel geïntegreerd is opgenomen. Wel zijn er kleine losse brandstofcellen in de handel, waarop een mobiele telefoon aan te sluiten is. Het kán dus al wel, bellen op waterstof.

Waterstof wordt inmiddels dan ook gezien als een potentiële energiebron van de toekomst. Er zijn veel routes om waterstof te maken. Uit fossiele brandstoffen bijvoorbeeld – maar dat kost energie en leidt tot CO2-uitstoot. Waterstof is ook als bijproduct uit de chemische industrie te winnen. En wind- en zonne-energie kunnen ook als bron dienen.

Waterstof is – in tegenstelling tot fossiele brandstoffen als aardolie, aardgas en steenkool – geen energiebron, maar een energiedrager. Dit betekent dat de energie die vrijkomt bij gebruik als brandstof in bijvoorbeeld een auto, er eerst in gestopt moet zijn. In de praktijk komt het erop neer dat voor de productie van waterstof – door middel van elektrolyse – elektriciteit nodig is. De duurzaamheid van waterstof hangt dus af van de duurzaamheid van die elektriciteit.

Waterstof is te gebruiken in een verbrandingsmotor, maar efficiënter is het om een brandstofcel te gebruiken. Het principe van de brandstofcel lijkt op dat van de batterij. Hij werkt op waterstof en zuurstof, en levert elektriciteit. Het enige wat hij uitstoot is onschuldige waterdamp. Dus net als bij de elektrische auto komen er geen fijn stof, stikstofoxiden of CO2 vrij. En net als de elektrische auto ronkt een auto met brandstofcel niet. Hij is stil.

Eén tankstation in Nederland

Autofabrikanten zien hier natuurlijk kansen. Het Japanse Hyundai heeft onlangs de op waterstof rijdende versie van de Tucson ix op de markt gebracht. Ook BMW en Toyota gaan nieuwe systemen van brandstofcellen produceren. Toyota start in 2015 met de productie van waterstofauto’s. Samen met BMW, dat in het verleden al investeerde in auto’s met brandstofcellen, gaat nu gewerkt worden aan de volgende stap in deze technologie. De bedoeling is om uiterlijk in 2020 een auto met revolutionaire techniek te presenteren.

Daimler, Nissan en Ford zien eveneens toekomst in het ontwikkelen van brandstofcelauto’s. „Deze technologie heeft de grootste potentie als het gaat om emissieloos rijden”, stelde Thomas Weber, hoofd van de ontwikkelingsafdeling van Daimler afgelopen maand. Het plan is om tegen het jaar 2017 gezamenlijk 100.000 brandstofcelauto’s op de markt te brengen.

Maar stel, je hebt zo’n brandstofcelauto. Hoe kom je dan aan de benodigde waterstof? Op dit moment is er in Nederland slechts één tankstation, in Arnhem, dat deze brandstof levert aan enkele vaste klanten, waaronder een streekbus van Connexxion. Maar daar gaat verandering in komen. Binnenkort komt er ook in de regio Eindhoven een waterstofstation, dat 70 kilo waterstof per dag gaat produceren – voldoende om tien auto’s of twee stadsbussen te laten rijden. Verder krijgt ook Rotterdam dit jaar nog een waterstoftankstation van Air Liquide Benelux Industries, dat naar verwachting per dag aan vijftig brandstofcelvoertuigen waterstof kan leveren.

En er is nóg een alternatief: maak de waterstof gewoon thuis. Dat kan bijvoorbeeld met een thuisinstallatie die de Amerikaanse onderzoeksafdeling van Honda heeft ontwikkeld. De elektriciteit die nodig is voor het produceren van de waterstof komt van een stel zonnepanelen. In acht uur tijd kan het apparaat 0,5 kilogram waterstof leveren; in de meeste gevallenvoldoende voor één dag woon-werkverkeer.

Voor het openbaar vervoer zou waterstof een belangrijke energiebron kunnen worden. In Amsterdam rijden sinds ruim een jaar twee Phileas-waterstofbussen van het Nederlandse bedrijf APTS. Voordeel: er zijn geen rails en bovenleidingen nodig.

Geen dure infrastructuur, dat is ook het idee achter het Amerikaanse Vehicle Projects LLC. Als auto’s en bussen op een brandstofcel kunnen rijden, waarom dan niet een trein? Het bedrijf heeft inmiddels een locomotief ontwikkeld, die door een brandstofcel van 250 kilowatt elektrisch wordt aangedreven.

Einde van de oplader

Binnen afzienbare tijd kan waterstof een belangrijke transportbrandstof worden, maar het kleinste, meest eenvoudige chemische element kan natuurlijk ook worden gebruikt om elektriciteit en warmte te produceren voor gebouwen.

Deze ontwikkeling staat nog in de kinderschoenen; een van de eerste projecten begint dit jaar in Londen. Het Duitse bedrijf Fuel Cell Energy Solutions (FCES) gaat een brandstofcelcentrale bouwen voor een kantoorpand aan de Fenchurch Street in Londen. De verwachting is dat bij dit kantoorgebouw van 38 verdiepingen de brandstofcel in een jaar de uitstoot aan CO2 met 1.800 ton zal verminderen ten opzichte van een conventionele, op fossiele brandstof gestookte elektriciteitscentrale.

Volgens een rapport van Pike Research, dit jaar gepubliceerd, neemt de belangstelling voor dergelijke ‘stationaire brandstofcellen’, die op één plek staan, wereldwijd sterk toe. Als alle aangekondigde overheidsplannen op dit gebied door zullen gaan, zal het aantal verkochte stationaire systemen groeien van 21.000 in 2012 naar meer dan 350.000 installaties in 2022. Het vermogen zal volgens Pike Research wereldwijd toenemen van 3 gigawatt in 2013 tot meer dan 50 gigawatt in 2020.

De grootste belemmering voor een grootschalige toepassing van brandstofcellen is de kostprijs en de levensduur. Om de industrie te prikkelen stelde het Amerikaanse Department of Energy (DOE) begin februari aan fabrikanten de vraag wanneer er op dit terrein concrete resultaten te verwachten zijn. Het ging vooral om brandstofcellen voor auto’s.

Het streefdoel is dat de kostprijs op hooguit 40 dollar per kilowatt komt te liggen, terwijl de levensduur minimaal 5.000 uur moet bedragen.

Of de streefdoelen op korte termijn haalbaar zijn is de vraag. Maar ervaringen uit het verleden leren dat de prijs van ingewikkelde technieken snel kan dalen, als de vraag maar toeneemt. Computers daalden tussen 1996 en 2008 92 procent in prijs; tv’s en fototoestellen met 70 procent.

Als het met de brandstofcellen ook die kant uit gaat, valt er op afzienbare termijn een flinke technologische verschuiving te verwachten. En betekent een mobiele telefoon met brandstofcel het einde van de traditionele oplader.