Waterstofauto's, brandstofcellen, enz.: wat u moet weten | BMW. com (2023)

1.

Waterstofauto's worden aangedreven door een elektromotor en worden daarom geclassificeerd als e-auto's. De gebruikelijke afkorting is FCEV, een afkorting van "Fuel Cell Electric Vehicle" - in tegenstelling tot elektrische auto's op batterijen, of Battery Electric Vehicles, afgekort BEV.

Er is één cruciaal verschil met andere elektrische voertuigen: voertuigen op waterstof produceren zelf de elektriciteit. Dit betekent dat hun stroom niet afkomstig is van een ingebouwde batterij, zoals het geval is bij puur elektrische voertuigen of plug-in hybride voertuigen, die kunnen worden opgeladen via een externe stroombron (➜ Lees ook:Alle soorten elektrische auto's). In plaats daarvan hebben waterstofauto's in feite hun eigen efficiënte energiecentrale aan boord, die de waterstof in de brandstoftank omzet in elektriciteit. En deze energiecentrale is de brandstofcel.

In een brandstofcel vindt een proces plaats dat bekend staat als omgekeerde elektrolyse. Waterstof reageert daarbij met zuurstof. De waterstof komt uit één of meerdere tanks in de auto terwijl de zuurstof uit de omgevingslucht komt. De enige dingen die door deze reactie worden geproduceerd, zijn elektrische energie, warmte en water, die als waterdamp door de uitlaat naar buiten komen - zonder enige uitstoot.

De elektriciteit die in de brandstofcel wordt opgewekt, volgt twee routes, afhankelijk van wat de specifieke rijsituatie vereist. Het stroomt naar de elektromotor en drijft het voertuig rechtstreeks aan, en/of het laadt een batterij op die als tijdelijke opslag fungeert totdat de energie nodig is voor de aandrijving. Deze "buffer"-batterij is aanzienlijk kleiner dan de batterij van een volledig elektrische auto, wat betekent dat hij ook lichter is. Het wordt ook constant opgeladen door de brandstofcel.

Net als andere e-auto's (➜ Lees ook:Alles over het opladen van e-auto's), kunnen waterstofvoertuigen ook remenergie recupereren of "recupereren". Daarbij zet de elektromotor de kinetische energie van de auto weer om in elektrische energie en voert deze naar de bufferbatterij.

2.

• Waterstofauto's worden puur op elektriciteit aangedreven en rijden lokaal emissievrij. De rijervaring is daarmee vergelijkbaar met die van elektrische auto's. Namelijk: dynamische, vrijwel geruisloze acceleratie, aangezien elektromotoren al bij lage snelheden hun volledige koppel leveren (➜ Lees ook:Alles over koppel in auto's).

• De belangrijkste pro – en het grootste concurrentievoordeel – is de korte tanktijd. In tegenstelling tot de oplaadtijd van e-auto's, die afhankelijk zijn van zowel het model als de infrastructuur, duurt het slechts drie tot vier minuten om de waterstoftank van een BMW iX5 Hydrogen (pilootvloot) bij te vullen. Dit brengt de beschikbaarheid en flexibiliteit van voertuigen in lijn met die van een gewone auto

• Waterstofvoertuigen hebben een vergelijkbare actieradius als e-auto's met een zeer grote batterijopslag. Een enkele waterstoftankbeurt in de BMW iX5 Hydrogen kost je 504 kilometer (volgens WLTP (➜ Lees ook:WLTP uitgelegd)). De actieradius van voertuigen op waterstof is niet afhankelijk van de buitentemperatuur en verslechtert dus niet bij koud weer.

• Waterstofaandrijvingen kunnen helpen om de infrastructuur op een bredere basis te krijgen om te voldoen aan de toenemende vraag naar elektrische laadstations voor alle BEV's. Waterstof is ook een van de meest efficiënte manieren om hernieuwbare energie op te slaan en te transporteren, dus het speelt een belangrijke rol in de toekomstige energievoorziening.

• FCEV's gebruiken dezelfde elektrische aandrijving als BEV's, maar verschillen in de manier waarop ze energie opslaan. Dit betekent dat het op de markt brengen van waterstofauto's zowel brandstofcel- als batterijtechnologieën in gelijke mate ten goede komt, wat op de lange termijn de kosten voor iedereen zal verlagen.

3.

De weinige modellen op brandstofcellen die al op de markt verkrijgbaar zijn, kosten nog steeds meer dan vergelijkbare e-auto's met batterijen of verbrandingsmotoren.

Er zijn verschillende redenen waarom waterstofauto's momenteel duurder zijn. De industrialisatie in de productie is nog niet volledig ontwikkeld en ook de vraag naar platina speelt een rol. Het edelmetaal werkt als katalysator bij de opwekking van elektriciteit. De hoeveelheid platina die nodig is voor brandstofcellen voor auto's is echter al sterk verminderd; bovendien keert ook platina dat via recyclingkatalysatoren wordt teruggewonnen steeds vaker terug in de materiaalkringloop. Lage productievolumes spelen ook een rol, zij het tijdelijk. Waterstoftechnologie lijkt erg op elkaar in de manier waarop het voor veel toepassingen wordt gebruikt – bijvoorbeeld commerciële voertuigen, treinen, vliegtuigen of zelfs oplossingen op vaste locaties – dus kan worden aangenomen dat grotere productievolumes voordelen zullen opleveren. Het is ook veelbetekenend dat er minder grondstofafhankelijkheid is dan bij BEV's.

Naast aanschafkosten spelen bedrijfskosten een belangrijke rol bij de rentabiliteit en acceptatie van een aandrijftechniek. In het geval van een waterstofauto zijn deze niet in de laatste plaats afhankelijk van de prijs van de brandstof. Een kilo waterstof kost momenteel zo'n 14 euro. Een brandstofcelauto kan ongeveer 100 kilometer rijden op één kilogram waterstof. Hierdoor zijn de kosten per kilometer van een waterstofauto op dit moment ongeveer gelijk aan die van verbrandingsauto's. Als de waterstofproductie wereldwijd toeneemt, zoals nu wordt voorzien, kan de prijs per kilogram in Duitsland in 2030 mogelijk dalen tot zo'n 4 tot 6 euro.

4.

Een auto die alleen regeneratieve energie gebruikt en geen schadelijke uitstoot genereert, zou vanuit ecologisch oogpunt ideaal zijn. Hoe dicht komt de brandstofcelauto bij het bereiken van dit ideaal in vergelijking met andere vormen van aandrijving?

• Volgens de wet moeten alternatieve aandrijvingen worden ontworpen om de uitstoot van verontreinigende stoffen, met name het klimaatbelastende CO2, te verminderen, maar ook andere gassen die schadelijk zijn voor de gezondheid, zoals stikstofoxiden. De uitlaatlucht van een waterstofauto bestaat uit zuivere waterdamp. De brandstofcelaandrijving is dus plaatselijk emissievrij. Dit betekent dat het de lucht in steden schoon houdt. Maar beschermt het tegelijkertijd het klimaat?

• Dat hangt af van hoe de waterstof is geproduceerd. Voor de productie van waterstof is elektrische energie nodig. Tijdens het elektrolyseproces breekt de elektrische energie water af in zijn afzonderlijke waterstof- en zuurstofcomponenten. Als de gebruikte elektriciteit afkomstig is van hernieuwbare energiebronnen, heeft de productie van waterstof een neutrale ecologische voetafdruk. Als daarentegen fossiele brandstoffen worden gebruikt, heeft dat uiteindelijk een negatieve impact op de klimaatvoetafdruk van een waterstofauto. Hoe sterk deze impact is, hangt af van de gebruikte energiemix. In dat opzicht verschilt de waterstofauto niet van andere elektrische voertuigen.

• Het nadeel van waterstofproductie is hoeveel er verloren gaat bij elektrolyse. De efficiëntie van de hele energieketen – van de productie van de elektriciteit tot de werking van het voertuig – is momenteel nog maar de helft van die van een BEV. Hoewel als je naar de hele levenscyclus van FCEV's en BEV's kijkt, ze niet ver uit elkaar liggen.

• De waterstof kan echter worden geproduceerd op momenten dat er een overaanbod is aan elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen, omdat de wind- of zonne-energie die nu wordt opgewekt, niet ergens anders wordt gebruikt. Het potentieel hiervoor is enorm. Waterstof is ook een bijproduct in tal van industriële processen – en wordt maar al te vaak als afval behandeld, d.w.z. niet verder gebruikt. Brandstofcelaandrijvingen bieden hier een manier om waterstof te upcyclen. In het geval van waterstofproductie uit fossiele brandstoffen is er ook de mogelijkheid om de resulterende CO2 op te slaan ("carbon capture and storage") of zelfs te gebruiken ("carbon capture and utilisation") - deze waterstof wordt "blauw" genoemd waterstof.

• Bij de energiebalans van brandstofcelauto's hoort ook het vervoeren en opslaan van de waterstof. Afhankelijk van de gebruikte transporttechnologie (vloeibaar vs. gasvormig) ontstaan ​​er verschillende kosten voor compressie, koeling, transport en opslag. Toch is het nog steeds een stuk complexer en energie-intensiever om waterstof te transporteren en op te slaan dan voor benzine of diesel. In tegenstelling tot fossiele brandstoffen kan waterstof echter overal worden geproduceerd waar er toegang is tot elektriciteit en water, zelfs direct bij de tankstations zelf, zoals voorbeelden in Antwerpen (België) en Fürholzen (Duitsland) laten zien. Transportafstanden kunnen in de toekomst aanzienlijk worden verkort naarmate de infrastructuur verder uitbreidt.

Tot slot hebben waterstofaandrijvingen de potentie om ecologisch duurzame mobiliteit mogelijk te maken. Dit hangt echter met name af van het gebruik van hernieuwbare energie bij de productie van waterstof en de uitbreiding van de technische infrastructuur om kortere transportroutes te realiseren.

CO2 uitstoot0 g/km (gecombineerd)

Brandstofverbruik1,19 kg l/100 km (gecombineerd)

Elektrische actieradius504 km (WLTP)

5.

Wat gebeurt er als waterstof ongecontroleerd reageert met zuurstof? Zoals veel mensen weten uit de scheikundeles: er treedt een knalgasreactie op. Dit betekent dat waterstof brandbaar is. Om te voorkomen dat waterstof en zuurstof ongecontroleerd reageren tijdens het rijden met een brandstofcelauto, wordt de waterstof in het voertuig in gasvorm opgeslagen in dikwandige tanks, die bijzonder veilig zijn. Talrijke crashtests hebben de veiligheid van dit ontwerp bevestigd: de tanks waren onbeschadigd en er lekte geen waterstof uit.

En niet te vergeten: waterstoftechnologie is niet nieuw, maar op allerlei gebieden beproefd. Raffinaderijen gebruiken bijvoorbeeld al grote hoeveelheden waterstof als procesgas bij de verwerking van ruwe olie. Ook pijpleidingen en opslagfaciliteiten voor waterstof zijn al tientallen jaren in gebruik. Zoals altijd bij BMW: veiligheid staat bij ons voorop. Waterstofvoertuigen voldoen aan dezelfde hoge veiligheidsnormen als alle voertuigen van de Groep.

6.

BMW is ervan overtuigd dat waterstof een steeds belangrijkere bijdrage kan leveren aan duurzame mobiliteit, als aanvulling op batterijaangedreven voertuigen – mits de juiste waterstofinfrastructuur met een gunstige waterstofprijs beschikbaar is en de voertuigprijs daalt. Wanneer dit gebeurt, kunnen FCEV's de emissievrije technologie zijn waarmee gebruikers hun flexibele rijgewoonten kunnen behouden. Het is belangrijk op te merken: BMW ziet FCEV's als een aanvulling op elektrische auto's op batterijen, niet als een concurrent. En: een FCEV is een geschikte oplossing voor chauffeurs die veel reizen en een hoge mate van flexibiliteit nodig hebben. BMW onderzoekt ook het gebruik van waterstoftechnologie in productie en logistiek.

Ook de Hydrogen Council, een wereldwijd initiatief van leden van toonaangevende energie-, transport- en industriële bedrijven, deelt ons geloof. DeWaterstof Raadziet waterstof niet alleen als een duurzame aandrijving voor voertuigen in de toekomst, maar ook als schone energiebron voor warmte, elektriciteit en industrie.

Volgens eenIEA-rapport (Internationaal Energieagentschap)., heeft waterstof een groot potentieel als energiedrager van de toekomst in het kader van wereldwijde activiteiten voor de energietransitie. De opslag- en transportmogelijkheden maken waterstof geschikt voor gebruik in een breed scala aan toepassingen.

7.

Elke bestuurder heeft andere behoeften en ambities op het gebied van mobiliteit. Oliver Zipse, voorzitter van de raad van bestuur van BMW AG, verwoordt het zo: “Voor ons is de centrale vraag: welke aandrijvingen en technologieën zullen onze klanten in de toekomst willen? En hoe bereiken we daarbij het beste klimaatresultaat?”

Het antwoord van BMW is technologische openheid voor de verschillende aandrijfconcepten, en waterstof zal als veelzijdige energiebron een sleutelrol spelen in de energietransitie. “We moeten het potentieel van waterstof benutten om ook de transformatie van de mobiliteitssector te versnellen. Waterstof is het ontbrekende puzzelstukje voor emissievrije mobiliteit; geen enkele technologie zal immers volstaan ​​om wereldwijd klimaatneutrale mobiliteit mogelijk te maken”, zegt Zipse.