‘Waarom niet alle auto’s op waterstof rijden’

‘Het toekomstig energiesysteem zal niet bestaan uit één wonderoplossing, maar zal een combinatie zijn van vele technologieën die elk op hun sterktes moeten uitgespeeld worden’, schriijft Pieter Vingerhoets van VITO. Hij reageert op een college van de Universiteit Van Vlaanderen over waterstof.

‘Waarom rijden niet alle auto’s op waterstof?’ vroeg Tom Breugelmans van Universiteit Antwerpen zich af in een college van de Universiteit van Vlaanderen. ‘Waterstof is een prima oplossing om overschotten aan elektriciteit op te slaan’, stak hij van wal. Verderop concludeerde hij: ‘Waterstof, zolang het met hernieuwbare elektriciteit geproduceerd wordt, is een goede oplossing voor personenvervoer, maar er zijn nog een aantal uitdagingen.’

Het bleef wachten op het antwoord op de echt relevante vraag: is waterstof voor personenwagens echt een goed idee?

Is waterstof een uitstekend idee om overschotten hernieuwbare energie mee op te slaan, zoals in de inleiding gezegd wordt?

Zoals wordt uitgelegd, wordt groene waterstof gemaakt met elektriciteit, door water te splitsen in waterstof en zuurstof. En, als dit op basis van hernieuwbare elektriciteit gebeurt, dan is in principe die waterstof een emissievrije brandstof. Maar de hernieuwbare elektriciteit waarmee je groene waterstof produceert, is niet meer voor andere toepassingen in te zetten. Als je groene waterstof maakt terwijl tegelijkertijd ergens anders een aardgascentrale elektriciteit produceert om het avondeten te koken of om de batterij van een elektrische auto te laden, verhoog je zelfs de totale uitstoot. Het ideaalbeeld dat waterstof gebruikt kan worden om overschotten hernieuwbare elektriciteit weg te werken, is momenteel nog verre van realiteit. Ter illustratie, vorig jaar waren er ongeveer 70 uren per jaar met negatieve elektriciteitsprijzen in België (de ‘gratis elektriciteit’ waarvan sprake in de inleiding van het filmpje). Als je dan weet dat een groene waterstoffabriek 4.000 uur per jaar moet draaien om rendabel te zijn, weet je dat échte groene waterstof nog niet voor morgen is, en zeker niet voor het huidige decennium.

Maar stel, we zijn in 2050, en alle waterstof wordt nu gemaakt op basis van emissievrije elektriciteit. Zijn waterstofwagens dan wel een goed idee?

Dat brengt ons bij het tweede probleem van waterstofwagens: energie-efficiëntie. Als je elektriciteit omzet in waterstof, en dan weer in elektriciteit, verlies je meer dan 60% van de oorspronkelijke elektrische energie. Als je rechtstreeks elektrisch kan rijden ben je dus meer dan dubbel zo efficiënt in vergelijking met een waterstofwagen. Anders gezegd: je hebt bij het gebruik van waterstofauto’s dubbel zoveel windturbines of zonnepanelen nodig dan met elektrische equivalenten. Efficiënt omspringen met energie, dat betekent dus ook elektrische energie rechtstreeks inzetten waar mogelijk. Een combinatie van elektrisch vervoer, dat veel efficiënter is dan verbrandingsmotoren, en nieuwe concepten zoals autodelen zullen bijvoorbeeld een belangrijke win-win opleveren voor energie én mobiliteit.

Verder wordt het voorbeeld van verwarming in huizen gegeven. Ook hier geldt het principe ‘elektriciteit als het kan, waterstof als het moet’. Een warmtepomp is ongeveer vier keer zo efficiënt als verwarmen op waterstof, en goed geïsoleerde huizen en warmtenetten kunnen dienen als natuurlijke opslagbuffers.

Is het onderzoek naar waterstof technologieën of afgeleide moleculen dan zinloos? Nee, allerminst. Niet alle toepassingen kunnen immers omschakelen naar elektriciteit. Nu komen we bij een van de meest onmisbare toepassingen voor waterstof: als grondstof in de industrie. Waterstof is bijvoorbeeld in de chemische sector een cruciaal ingrediënt in de productie van meer complexe moleculen, maar kan ook gebruikt worden voor basismolecules zoals methaan, ammoniak, methanol en ethanol.

Een andere toepassing waar elektriciteit niet volstaat is zwaar transport over lange afstanden, bijvoorbeeld internationale scheepvaart, luchtvaart of zwaar wegtransport over lange afstanden. Batterijen zijn zwaar en nemen veel plaats in voor deze mobiele toepassingen. Het is echter nog onzeker of waterstof wel de beste energiedrager is voor deze toepassingen. Mogelijk is het interessanter het verder te verwerken tot bijvoorbeeld methanol of synthetisch methaan. Deze moleculen zijn door hun hogere energiedichtheid zeker in vloeibare toestand geschikter voor zwaar en/of langeafstandstransport. Het maken van methanol of methaan vergt wel weer een extra conversiestap en bijhorend energieverlies. CO₂ zal moeten opgevangen worden uit rookgassen of rechtstreeks uit de lucht gehaald en gecombineerd met waterstof.

Het toekomstig energiesysteem zal niet bestaan uit één wonderoplossing, maar zal een combinatie zijn van vele technologieën die elk op hun sterktes moeten uitgespeeld worden. Bij EnergyVille/VITO ontwikkelen we computermodellen om uit te rekenen wat op lange termijn de meest kostenoptimale combinatie van deze technologieën zal zijn om de maatschappij koolstofneutraal te maken, zowel qua energiegebruik maar ook voor industriële basisgrondstoffen. Kijken naar één energiedrager of technologie, zonder de rest van het energiesysteem mee te rekenen, levert vrijwel altijd foute conclusies op, wat vaak het geval is in waterstofstudies waar men koste wat kost het nut van deze molecule voor alle toepassingen wenst aan te tonen.

Eén ding is zeker, groene waterstof zullen we in de toekomst in massale hoeveelheden nodig hebben; niet in personenwagens, maar als grondstof in de industrie, als ingrediënt voor meer complexe moleculen en als basis van synthetische brandstoffen voor niet-elektrificeerbare toepassingen. En daar zal het werk van de onderzoeksgroep uit Antwerpen en andere kennisinstellingen zonder twijfel een maatschappelijk waardevolle bijdrage in kunnen leveren.

Maar fundamenteel is en blijft: als je elektrische energie uit een hernieuwbare bron maakt en je kan die rechtstreeks inzetten voor een energietoepassing, is het zelden of nooit een goed idee om molecules als tussenstap in te schakelen.

Pieter Vingerhoets is Expert Energie- en Klimaatstrategie bij EnergyVille/VITO.