De elektromotor bestaat al langer dan de verbrandingsmotor. Door de komst van technologieën waarmee energie in flinke hoeveelheden kan worden opgeslagen, zoals de lithiumbatterij én de combinatie waterstofbrandstofcel/waterstoftank, kreeg de elektromotor toekomstperspectief. Dusdanig dat velen dit als dé aandrijflijn van de toekomst zien. Maar is dat ook zo?
Nadelen lithiumbatterij
De lithiumbatterij heeft als voordeel dat ie efficiënt met elektrische stroom opslaan en afstaan omspringt. Daar zijn echter helaas ook een hoop kanttekeningen bij te plaatsen. Wil je veel energie opslaan dan betekent dat veel massa. Die massa moet weer worden versneld (kost extra energie) en worden afgeremd (remenergie, fijnstof). Behalve dat die massa flink wat geld en grondstoffen kost, kost het ook heel veel energie om zo’n batterij te maken. Dat wordt voor het gemak nog al eens vergeten.
Nadelen waterstofbrandstofcel
Een brandstofcel heeft ook zijn nadelen. De belangrijkste is wel zijn kostprijs. Die kostprijs kan worden gereduceerd door volumevoordelen. Ballard, een grote producent, geeft aan dat een kostprijsreductie van 70 tot 80% haalbaar kan zijn.
Een andere manier om kosten flink te reduceren is door een systeeminnovatie. Volkswagen werkt samen met Kraftwerk aan een ander type brandstofcel, dat zowel goedkoper als lichter is dan een aandrijflijn met een lithiumbatterij.
Complexer
Helaas is de werkelijkheid veel complexer. Het elektrificeren van aandrijflijnen is helaas geen panacee of een duizenddingendoekje. Op dit moment zijn er productiestraten ingericht en geoptimaliseerd om tegen zo laag mogelijke kosten voertuigen te produceren met klassieke aandrijflijnen. Dat zijn ook nog eens voertuigen die aansluiten bij wat de afnemers willen. Als je deze voertuigen in één klap zou elektrificeren ontstaan er nieuwe problemen. Ik noem er enkele:
- De hele keten van leveranciers van koppelingen, versnellingsbakken en differentiëlen valt om.
- Wat doe je met het bestaande wagenpark (met een gemiddelde verwachte technische levensduur van meer dan 17 jaar?). Hoe houd je dat rijdend?
Tussenweg?
Bestaat er dan een tussenweg? Daar lijkt het wel op. Qua motorenbouw bestaan er verbeteringen als de ‘free piston engine’. Daarbij is de verbrandingsmotor mechanisch gezien enorm vereenvoudigd, wat een efficiencywinst oplevert. En tegen alle verwachting in blijkt de verbrandingsmotor op waterstof niet dood. Toyota racet met een verbrandingsmotor op waterstof.
Nadelen verbrandingsmotor op waterstof
Ook deze kent nadelen: het rendement van een aandrijflijn met een waterstofbrandstofcel is hoger dan die van een verbrandingsmotor op waterstof. En een verbrandingsmotor op waterstof heeft naast water helaas ook schadelijke uitstoot in de vorm van verbrande smeerolie en NOx. Maar dat is vele malen minder dan van een verbrandingsmotor met fossiele energie.
Het grote voordeel is dat het bouwen van een verbrandingsmotor op waterstof een fractie kost van de kosten van een brandstofcel. Een ander voordeel is dat je veel eenvoudiger aandrijflijnen kunt verduurzamen: een verbrandingsmotor op waterstof combineer je gewoon met bestaande componenten (koppelingen, versnellingsbakken). Daardoor kun je geleidelijk aan opschalen.
Toekomstmuziek?
Ik noemde Toyota al, maar in Duitsland wordt hier hard aangewerkt. Keyou claimt dat ze tegen de kostprijs van een dieselaandrijflijn een groene oplossing op waterstof kunnen bieden. Dat kan een belangrijke impuls geven voor de transportsector. Die hikt nu nog aan tegen het forse prijsverschil tussen een dieseltruck en een waterstoftruck, waarbij de aanschafprijzen soms wel een factor vijf hoger liggen. Hun oplossing is gekozen tot de Top 100 energy start-ups van 2020.
En de petrolhead?
Keyou werkt aan een oplossing voor bussen en vrachtwagens. Wij denken dat petrol heads blijer worden van de soundtrack van een sportmotor dan het gesuis van een brandstofcel. Zouden er kansen zijn voor personenauto’s? Toyota denkt alvast van wel, volgen er nog meer merken?
Reacties