In dit kennisdossier kom je alles te weten over waterstof.
We duiken er gelijk in.
Waterstof (H) is het meest voorkomende, lichtste en kleinste element dat we in de scheikunde kennen. Bij normale temperatuur en druk is waterstof een kleurloos, reukloos en zeer licht ontvlambaar gas (H2). Hierin zijn twee waterstofatomen met elkaar verbonden. In de natuur komt waterstof (H) alleen voor in combinatie met andere elementen, zoals zuurstof en koolstof.
Als waterstof moet worden ingezet als brandstof moet deze dus kunstmatig geproduceerd worden. Dit gebeurt bijvoorbeeld door watermoleculen (H2O) te splitsen in waterstof en zuurstof.
Dat gebeurt middels onderstaande scheikundige reactie, genaamd elektrolyse:
2 H2O –> O2 + 2 H2
Als de elektrolyse met behulp van duurzame elektriciteit in gang wordt gezet, spreekt men van groene waterstof.
Een waterstof auto is een elektrische auto die waterstofgas (H2) als brandstof gebruikt voor het aandrijven van een elektromotor. Om dit te bereiken wordt waterstof met zuurstof omgezet in water. Hierbij komt energie vrij.
Een waterstofauto heeft vaak de volgende onderdelen aan boord:
Maar hoe werkt een waterstofauto dan?
Een waterstofauto maakt gebruik van een brandstofcel om de waterstof om te zetten in bruikbare energie.
Dit zijn de enige waterstofauto’s die in Nederland worden verkocht.
Op de planning voor Europa staat verder de BMW Vision iNEXT, iX3 en i4.
De waterstofauto kent een aantal interessante voordelen, maar er zijn ook veel nadelen.
Een overzicht:
| Voordelen | Nadelen |
|---|---|
| Een waterstof auto kun je in 5 tot 10 minuten voltanken, iets langer dan bij benzine of diesel. | Het maken van waterstof is niet efficiënt, omdat er heel veel stroom voor nodig is. Bovendien gaat er bij het gebruiken van waterstof als brandstof (onnodig) energie verloren. |
| De actieradius van een waterstof auto is vergelijkbaar met de meeste benzine- en dieselauto’s (500 – 800 km). | Waterstof is alleen milieuvriendelijk als waterstof wordt geproduceerd met behulp van duurzaam opgewekte stroom. |
| De accu’s waar waterstofauto’s gebruik van maken zijn veel kleiner dan die van een normale elektrische auto. Er hoeft dus minder gebruik te worden gemaakt van kostbare en schaarse grondstoffen, zoals kobalt en lithium. | Er zijn nog maar weinig stations waar je waterstof kunt tanken. Nederland telt er zo’n vijf (peildatum: september 2019). Stroom voor een elektrische auto is overal verkrijgbaar (ook thuis of op het werk). |
| Het grootschalig opslaan van energie in de vorm van waterstof is efficiënter dan opslaan van energie in accu’s. | Waterstof kent een lage energiedichtheid. Dat betekent dat er zeer grote tanks nodig zijn om waterstof op te slaan. Duur en onhandig. |
| Water is in grote hoeveelheden aanwezig op aarde, waardoor het een oneindige energiebron is | Een auto op waterstof is duur om te produceren, omdat de brandstofcel bestaat uit een aantal zeldzame elementen, zoals platinum. |
Door de genoemde nadelen is rijden op waterstof op dit moment nog erg duur. Dat zie je vooral terug in de prijs van de auto’s. Ook waterstof tanken is ongeveer even duur als benzine tanken.
Bij het kijken naar de mogelijkheden van een waterstofauto wordt vaak een vergelijking gemaakt met een elektrische auto. Het verschil met een elektrische auto is dat een waterstofauto zijn energie haalt uit waterstof in plaats van een accu die via het stroomnet moet worden opgeladen.
Als puur wordt gekeken naar technisch rendement is een waterstof auto veel minder efficiënt dan een auto die rijdt op accu’s.
De efficiëntie gaat verder omlaag door het transport van de waterstof waar energie voor nodig is. Dat betekent dat er ongeveer 2,5 tot 3 keer zoveel wind- of zonneenergie moet worden opgewekt om dezelfde hoeveelheid stroom uit waterstof te krijgen als bij een accu.
Onderstaande infographic van wattisduurzaam.nl laat dat goed zien.
Minister Wiebes van Economische Zaken stelde in juni 2020 dat er meer aandacht moet komen voor het gebruik van waterstof. Ook verscheen er in 2020 een rapport van TNO en zo’n 30 bedrijven, waaronder Gasunie, Shell, Boskalis en Van Oord. In dat rapport staat dat waterstof ook op grote schaal op zee kan worden geproduceerd en kan worden gebruikt voor de stroomvoorziening van de industrie, als verwarming in huizen en wellicht ook als brandstof in auto’s en vliegtuigen.
De grootste knelpunten bij waterstof zitten volgens het rapport in de infrastructuur en in de efficiëntie van het systeem.
Zodra het aanbod duurzame energie groter wordt dan de vraag, kan waterstof echt interessant gaan worden, want dan is er overcapaciteit over om de brandstof te produceren. Soms zijn die overschotten er tijdelijk.
Als het hard waait, draaien de windmolens op volle toeren: ze leveren dan tijdelijk meer stroom dan dat er vraag is naar stroom. Dit overschot kan dan (tijdelijk) worden benut om waterstof te produceren en op te slaan als groene energiereserve (brandstof). Op die manier werkt het systeem efficiënt.
Naarmate de techniek van waterstofauto’s beter wordt en er meer duurzame energie beschikbaar is, zullen de nadelen van waterstof kleiner worden en komen de voordelen duidelijker naar voren. Op dit moment is er van structurele overschotten van duurzame energie echter nog lang geen sprake.
Voor vliegtuigen kan waterstof op kortere termijn al een interessante brandstof worden, omdat het gebruik van accu’s daar niet rendabel is en er in de vliegtuigbranche een grote urgentie om te verduurzamen.
Voor auto’s en veel andere voertuigen lijkt de toekomst weggelegd voor elektrisch rijden op accu’s. De uitdagingen die hier liggen, lijken door technologische ontwikkeling en innovaties overwonnen te worden. Zo worden er accu’s ontwikkeld die grotendeels kunnen worden hergebruikt, waardoor nieuwe kostbare en schaarse grondstoffen zo min mogelijk nodig zijn.
Ondertussen worden er door bedrijven en universiteiten de komende jaren vele tientallen miljarden geïnvesteerd in onderzoek naar nieuwe accu’s die:
Voor het samenstellen van dit dossier is gebruik gemaakt van onderstaande bronnen:
Ondertussen worden er door bedrijven en universiteiten de komende jaren vele tientallen miljarden geïnvesteerd in onderzoek naar nieuwe accu’s die:
