Barst
25th October 2007, 17:58
Waterstofauto krijgt duw voorwaarts
BRUSSEL - Techniek Nieuwe technologieën moeten waterstof betaalbaar maken en gemakkelijker transporteerbaar in een wagen. De waterstofauto vergt nog veel verbetering voor hij echt gebruiksklaar is. Europese onderzoekers proberen te verhinderen dat de Amerikanen en de Japanners ons straks voorbijsnellen.
Eind vorig jaar pakte BMW uit met een auto die op waterstof rijdt, de BMW Hydrogen 7. Ondanks de enthousiaste commentaren is deze 'auto van de toekomst' nog niet aantrekkelijk voor een breed publiek. De grote waterstoftank neemt de halve kofferbak in en de auto heeft twee soorten brandstof (waterstof en benzine) nodig, want hij kan nog niet genoeg waterstof vervoeren om echt ver mee te rijden (zo'n 200 kilometer). Bovendien kost de wagen een klein fortuin. Het is dan ook nog maar één van de honderd tot tweehonderd demonstratie-exemplaren waarmee BMW het concept wil testen.
In de race naar de commerciële doorbraak proberen onderzoeksgroepen wereldwijd de waterstoftechnologie gebruiksvriendelijker en betaalbaarder te maken. Tijdens een Europese bijeenkomst in Brussel hebben experts eerder deze maand hun recente vorderingen en toekomstplannen voorgesteld. Voldoende waterstof vervoeren zodat de wagen minstens 600 kilometer ver kan rijden, blijft één van de grote uitdagingen.
De Oostenrijkse firma Magna Steyr zoekt de oplossing in lichtgewicht waterstoftanks van koolstofvezel in plaats van roestvrij staal. Zulke tanks kunnen in allerlei vormen gemaakt worden zodat ze bijvoorbeeld netjes passen in vrije ruimten onder de achterbank en in de middentunnel van de wagen. Omdat het koolstofcomposietmateriaal een beetje waterstof doorlaat, testen de ingenieurs of een flinterdunne bekleding van aluminium of koper de tankwand kan dichten. De resultaten zijn bemoedigend, maar nog niet goed genoeg voor commercieel gebruik.
Vloeibaar waterstof is een compacte vorm van waterstof, maar om het vloeibaar te houden, moet het bij min 253 graden bewaard worden. De waterstoftank in de BMW Hydrogen 7 is daarom geïsoleerd met een dubbele wand met een vacuüm ertussen. Maar dan nog neemt de koude vloeistof langzaam warmte op uit haar omgeving, waardoor ze deels verdampt en via een veiligheidsventiel ontsnapt. Bij een stilstaande wagen loopt de brandstoftank op die manier in enkele weken leeg.
De meeste autoconstructeurs mikken op waterstof in gasvorm, en proberen het grotere volume beperkt te houden door het gas onder hoge druk op te slaan. Maar zelfs een tank met een uiterst hoge druk van 700 bar en een volume van 40 liter bevat maar 1,6 liter waterstofgas, waarmee de beste waterstofauto amper tweehonderd kilometer kan rijden. Voor een aanvaardbaar gebruiksgemak streven constructeurs naar een voorraad van zes tot tien kilogram waterstof. Tenzij, zoals bij BMW, een tweede brandstof of energiedrager in de wagen wordt voorzien.
Ondanks de afstandsbeperkingen zijn er toch al heel wat proefprojecten met waterstofvoertuigen, vaak bussen. 'Normen over de luchtvervuiling dwingen grote steden tot maatregelen, en voor vlootvoertuigen als bussen of taxi's is de technologie al beter bruikbaar dan voor particuliere wagens', zegt Volker Strubel van Magna Steyr. 'We blijven zoeken naar tanks voor vloeibaar waterstof die eenzelfde rijafstand toelaten als met diesel.'
Misschien is er nog een andere oplossing voor het opslagprobleem. Verschillende onderzoeksgroepen testen vaste stoffen die tijdelijk een chemische verbinding kunnen aangaan met waterstof, wat een compacte opslag mogelijk zou maken. Zo ontdekte Theodore Steriotis van het Instituut voor Fysische Scheikunde in Athene (Griekenland) dat bijzondere koolstofdeeltjes met een conische vorm waterstof opnemen en afgeven, naargelang van de temperatuur.
De deeltjes kunnen gemakkelijk op een industriële schaal gemaakt worden en blijken al bij relatief 'normale' temperaturen (onder de honderd graden) waterstof af te geven en op te nemen. Maar veel verder staat het onderzoek nog niet. 'En mogelijk is de technologie te duur voor in auto's', erkent Steriotis.
Geregeld melden onderzoeksgroepen dat ze een beloftevolle stof ontdekt hebben voor waterstofabsorptie. Thanos Stubos heeft aan het Milieuonderzoeksinstituut in Griekenland meerdere van die kandidaat-materialen getest, waaronder zogenaamde nanoporeuze stoffen, anhydriden en magnesiumverbindingen. 'Geen enkel systeem voldoet tot nu toe aan de industriële vereisten', besluit hij. 'De vaste opslag van waterstof staat nog in de kinderschoenen en heeft nog een lange weg af te leggen.'
'Er is veel meer fundamenteel onderzoek nodig', vindt ook Theodore Steriotis. 'En dat moeten we niet aan de Japanners en de Amerikanen overlaten.'
De Europese Commissie heeft alvast een Gezamenlijk Technologie-initiatief goedgekeurd dat het onderzoek naar waterstoftechnologie een duw in de rug moet geven. Janez Potocnik, de Europese Commissaris voor onderzoek, kondigde tijdens de conferentie in Brussel aan dat de Europese Commissie de volgende zes jaar 470 miljoen euro van het onderzoeksprogramma investeert in waterstoftechnologie. Daarbovenop zal een even grote bijdrage komen van andere publieke en private bronnen.
Een groot deel van dat geld gaat naar de verbetering van brandstofcellen die elektriciteit winnen uit waterstof. Er rijden al heel wat demonstratieauto's met brandstofcellen rond, maar de technologie is nog te duur voor grootschalige toepassingen. De meeste wagens met een waterstofcel zijn bovendien hybriden die ook nog elektriciteit uit het stopcontact nodig hebben en dan nog niet verder dan drie- tot vijfhonderd kilometer rijden.
In de BMW Hydrogen 7 wordt waterstof net als benzine verbrand in een verbrandingsmotor, waardoor verbrandingsgassen zoals stikstofoxiden ontstaan. 'Door voort te bouwen op het bestaande concept van de verbrandingsmotor, kunnen we de waterstofauto gemakkelijker economisch haalbaar maken dan met brandstofcellen', meent Hans-Christian Fickel van BMW.
Maar brandstofcellen gebruiken de waterstofenergie efficiënter en worden beschouwd als een schonere technologie omdat er alleen waterdamp uit vrijkomt. In een brandstofcel worden zuurstof en waterstof samengevoegd tot water. De elektronen die daarbij overgedragen worden, leveren stroom aan de elektromotoren die de wielen aandrijven. Door de hoge prijs zijn industriële toepassingen op korte termijn misschien dichterbij dan het consumentengebruik. Ook worden de mogelijkheden verkend om schepen en zelfs vliegtuigen van brandstofcellen te voorzien.
De commerciële doorbraak van de waterstoftechnologie wordt al vele jaren voorspeld en laat al even lang op zich wachten. 'Alleen beleidsmaatregelen kunnen het gat dichten', klonk het meermaals tijdens de wetenschappelijke conferentie in Brussel. 'Iemand moet de initiële kosten betalen en dat zal met overheidsgeld moeten gebeuren', zegt Jes Hetland van de Noorse onderzoeksorganisatie Sintef Energy Research.
In een ambitieus plan voor de toekomst ('Implementatieplan') hebben vertegenwoordigers van de industrie, de onderzoekswereld en tal van andere organisaties berekend dat 7,4 miljard euro nodig is om de brandstofcellen en de waterstoftechnologie op de markt te brengen. Veel meer dus dan de tweemaal 470 miljoen die het Europees Gezamenlijk Technologie-initiatief belooft. 'Er zit veel goeds in dat Implementatieplan, maar het is een verlanglijstje van de betrokkenen', zegt Wiktor Raldow van de Europese Commissie. 'We zullen in het werkprogramma wel rekening houden met wat erin staat.'
De toekomstscenario's die de onderzoekers en bedrijfsmensen schilderen, voorzien de grote doorbraak tegen 2015 of 2020. In 2020 zouden in Europa per jaar 400.000 tot 1,8 miljoen waterstofvoertuigen verkocht worden, 100.000 tot 200.000 grote stationaire installaties om stroom en warmte op te wekken, en 250 miljoen brandstofcellen op waterstof in kleine draagbare toepassingen. Voorlopig blijft het nog de vraag of het onderzoek snel genoeg zal vorderen om die toekomstdromen waar te maken.
www.hyweb.de
www.h2cars.de
www.hfpeurope.org
DS, 25-10-2007 (Kim De Rijck)
BRUSSEL - Techniek Nieuwe technologieën moeten waterstof betaalbaar maken en gemakkelijker transporteerbaar in een wagen. De waterstofauto vergt nog veel verbetering voor hij echt gebruiksklaar is. Europese onderzoekers proberen te verhinderen dat de Amerikanen en de Japanners ons straks voorbijsnellen.
Eind vorig jaar pakte BMW uit met een auto die op waterstof rijdt, de BMW Hydrogen 7. Ondanks de enthousiaste commentaren is deze 'auto van de toekomst' nog niet aantrekkelijk voor een breed publiek. De grote waterstoftank neemt de halve kofferbak in en de auto heeft twee soorten brandstof (waterstof en benzine) nodig, want hij kan nog niet genoeg waterstof vervoeren om echt ver mee te rijden (zo'n 200 kilometer). Bovendien kost de wagen een klein fortuin. Het is dan ook nog maar één van de honderd tot tweehonderd demonstratie-exemplaren waarmee BMW het concept wil testen.
In de race naar de commerciële doorbraak proberen onderzoeksgroepen wereldwijd de waterstoftechnologie gebruiksvriendelijker en betaalbaarder te maken. Tijdens een Europese bijeenkomst in Brussel hebben experts eerder deze maand hun recente vorderingen en toekomstplannen voorgesteld. Voldoende waterstof vervoeren zodat de wagen minstens 600 kilometer ver kan rijden, blijft één van de grote uitdagingen.
De Oostenrijkse firma Magna Steyr zoekt de oplossing in lichtgewicht waterstoftanks van koolstofvezel in plaats van roestvrij staal. Zulke tanks kunnen in allerlei vormen gemaakt worden zodat ze bijvoorbeeld netjes passen in vrije ruimten onder de achterbank en in de middentunnel van de wagen. Omdat het koolstofcomposietmateriaal een beetje waterstof doorlaat, testen de ingenieurs of een flinterdunne bekleding van aluminium of koper de tankwand kan dichten. De resultaten zijn bemoedigend, maar nog niet goed genoeg voor commercieel gebruik.
Vloeibaar waterstof is een compacte vorm van waterstof, maar om het vloeibaar te houden, moet het bij min 253 graden bewaard worden. De waterstoftank in de BMW Hydrogen 7 is daarom geïsoleerd met een dubbele wand met een vacuüm ertussen. Maar dan nog neemt de koude vloeistof langzaam warmte op uit haar omgeving, waardoor ze deels verdampt en via een veiligheidsventiel ontsnapt. Bij een stilstaande wagen loopt de brandstoftank op die manier in enkele weken leeg.
De meeste autoconstructeurs mikken op waterstof in gasvorm, en proberen het grotere volume beperkt te houden door het gas onder hoge druk op te slaan. Maar zelfs een tank met een uiterst hoge druk van 700 bar en een volume van 40 liter bevat maar 1,6 liter waterstofgas, waarmee de beste waterstofauto amper tweehonderd kilometer kan rijden. Voor een aanvaardbaar gebruiksgemak streven constructeurs naar een voorraad van zes tot tien kilogram waterstof. Tenzij, zoals bij BMW, een tweede brandstof of energiedrager in de wagen wordt voorzien.
Ondanks de afstandsbeperkingen zijn er toch al heel wat proefprojecten met waterstofvoertuigen, vaak bussen. 'Normen over de luchtvervuiling dwingen grote steden tot maatregelen, en voor vlootvoertuigen als bussen of taxi's is de technologie al beter bruikbaar dan voor particuliere wagens', zegt Volker Strubel van Magna Steyr. 'We blijven zoeken naar tanks voor vloeibaar waterstof die eenzelfde rijafstand toelaten als met diesel.'
Misschien is er nog een andere oplossing voor het opslagprobleem. Verschillende onderzoeksgroepen testen vaste stoffen die tijdelijk een chemische verbinding kunnen aangaan met waterstof, wat een compacte opslag mogelijk zou maken. Zo ontdekte Theodore Steriotis van het Instituut voor Fysische Scheikunde in Athene (Griekenland) dat bijzondere koolstofdeeltjes met een conische vorm waterstof opnemen en afgeven, naargelang van de temperatuur.
De deeltjes kunnen gemakkelijk op een industriële schaal gemaakt worden en blijken al bij relatief 'normale' temperaturen (onder de honderd graden) waterstof af te geven en op te nemen. Maar veel verder staat het onderzoek nog niet. 'En mogelijk is de technologie te duur voor in auto's', erkent Steriotis.
Geregeld melden onderzoeksgroepen dat ze een beloftevolle stof ontdekt hebben voor waterstofabsorptie. Thanos Stubos heeft aan het Milieuonderzoeksinstituut in Griekenland meerdere van die kandidaat-materialen getest, waaronder zogenaamde nanoporeuze stoffen, anhydriden en magnesiumverbindingen. 'Geen enkel systeem voldoet tot nu toe aan de industriële vereisten', besluit hij. 'De vaste opslag van waterstof staat nog in de kinderschoenen en heeft nog een lange weg af te leggen.'
'Er is veel meer fundamenteel onderzoek nodig', vindt ook Theodore Steriotis. 'En dat moeten we niet aan de Japanners en de Amerikanen overlaten.'
De Europese Commissie heeft alvast een Gezamenlijk Technologie-initiatief goedgekeurd dat het onderzoek naar waterstoftechnologie een duw in de rug moet geven. Janez Potocnik, de Europese Commissaris voor onderzoek, kondigde tijdens de conferentie in Brussel aan dat de Europese Commissie de volgende zes jaar 470 miljoen euro van het onderzoeksprogramma investeert in waterstoftechnologie. Daarbovenop zal een even grote bijdrage komen van andere publieke en private bronnen.
Een groot deel van dat geld gaat naar de verbetering van brandstofcellen die elektriciteit winnen uit waterstof. Er rijden al heel wat demonstratieauto's met brandstofcellen rond, maar de technologie is nog te duur voor grootschalige toepassingen. De meeste wagens met een waterstofcel zijn bovendien hybriden die ook nog elektriciteit uit het stopcontact nodig hebben en dan nog niet verder dan drie- tot vijfhonderd kilometer rijden.
In de BMW Hydrogen 7 wordt waterstof net als benzine verbrand in een verbrandingsmotor, waardoor verbrandingsgassen zoals stikstofoxiden ontstaan. 'Door voort te bouwen op het bestaande concept van de verbrandingsmotor, kunnen we de waterstofauto gemakkelijker economisch haalbaar maken dan met brandstofcellen', meent Hans-Christian Fickel van BMW.
Maar brandstofcellen gebruiken de waterstofenergie efficiënter en worden beschouwd als een schonere technologie omdat er alleen waterdamp uit vrijkomt. In een brandstofcel worden zuurstof en waterstof samengevoegd tot water. De elektronen die daarbij overgedragen worden, leveren stroom aan de elektromotoren die de wielen aandrijven. Door de hoge prijs zijn industriële toepassingen op korte termijn misschien dichterbij dan het consumentengebruik. Ook worden de mogelijkheden verkend om schepen en zelfs vliegtuigen van brandstofcellen te voorzien.
De commerciële doorbraak van de waterstoftechnologie wordt al vele jaren voorspeld en laat al even lang op zich wachten. 'Alleen beleidsmaatregelen kunnen het gat dichten', klonk het meermaals tijdens de wetenschappelijke conferentie in Brussel. 'Iemand moet de initiële kosten betalen en dat zal met overheidsgeld moeten gebeuren', zegt Jes Hetland van de Noorse onderzoeksorganisatie Sintef Energy Research.
In een ambitieus plan voor de toekomst ('Implementatieplan') hebben vertegenwoordigers van de industrie, de onderzoekswereld en tal van andere organisaties berekend dat 7,4 miljard euro nodig is om de brandstofcellen en de waterstoftechnologie op de markt te brengen. Veel meer dus dan de tweemaal 470 miljoen die het Europees Gezamenlijk Technologie-initiatief belooft. 'Er zit veel goeds in dat Implementatieplan, maar het is een verlanglijstje van de betrokkenen', zegt Wiktor Raldow van de Europese Commissie. 'We zullen in het werkprogramma wel rekening houden met wat erin staat.'
De toekomstscenario's die de onderzoekers en bedrijfsmensen schilderen, voorzien de grote doorbraak tegen 2015 of 2020. In 2020 zouden in Europa per jaar 400.000 tot 1,8 miljoen waterstofvoertuigen verkocht worden, 100.000 tot 200.000 grote stationaire installaties om stroom en warmte op te wekken, en 250 miljoen brandstofcellen op waterstof in kleine draagbare toepassingen. Voorlopig blijft het nog de vraag of het onderzoek snel genoeg zal vorderen om die toekomstdromen waar te maken.
www.hyweb.de
www.h2cars.de
www.hfpeurope.org
DS, 25-10-2007 (Kim De Rijck)