Wordt waterstof de brandstof van de toekomst?

Hyundai Construction Equipment kondigde eerder dit jaar een beetje onverwacht aan te starten met de ontwikkeling van graafmachines op waterstof. Die zouden dan vanaf 2023 kunnen geleverd worden aan de klanten. Het was onverwacht omdat de meeste materieelproducenten nu nog inzetten op elektrisch-oplaadbare batterijen. Maar waterstof maakt opgang, ook bij transport van personen en goederen en als energiebron voor woningen.

Hyundai Construction Equipment zal samenwerken met Hyundai Motors (producent van auto’s en bestelwagens) en Hyundai Mobis voor de ontwikkeling van vorkliften en graafmachines uit het midden- en zware segment. De systemen met brandstofcellen op waterstof worden ontwikkeld door Hyundai Motors en Hyundai Mobis, terwijl Hyundai CE zal instaan voor het ontwerp en de productie van de vorkliften en de graafmachines en de evaluatie ervan. Als de evaluatie positief uitvalt, start de serieproductie in 2023.

Kort samengevat produceert een brandstofcel elektriciteit op basis van de chemische reactie tussen waterstof en zuurstof. Er komt geen enkele schadelijke uitstoot vrij en dat is waar de hele energiesector naar op zoek is. Brandstofcellen op waterstof garanderen voor machines en voertuigen bovendien een lange werkcapaciteit.

Voor grote en zware bouwmachines blijft het een uitdaging om bv. de breekkracht en het zichzelf kunnen verplaatsen te combineren met een herlaadbare batterij die een volledige werkdag volmaakt en die na die werkdag snel volledig kan herladen worden. De hoge kostprijs en het volume van de batterij-oplossing, doorgaans lithium-ion, speelt eveneens mee. Ongeveer dezelfde uitdagingen spelen mee bij het transport van goederen (vrachtwagens) en van personen. De ontwikkelaars van accu’s zetten evenwel nog elke dag nieuwe stappen inzake vermogen en capaciteit. Dat het mogelijk is, bewees Volvo Trucks recent nog bij de voorstelling van een operationele bouwtruck op litium-ion-batterijen. Machines op waterstof kunnen voorlopig misschien niet op alle uitdagingen een antwoord bieden, maar benaderen op het eerste zicht wel het dichtst de vertrouwde handelingen (operationele tijd, tanken, …) waarmee de gebruikers vertrouwd zijn.

Hoewel de producenten en ontwikkelaars van diesel- en benzinemotoren de jongste jaren meer dan een tandje bijsteken in het reduceren van de uitstoot, lijkt het erop dat de publieke opinie en de politiek die brandstof geen kans meer geven. Motoren op gas (zowel cng als lng en methaan) lijken voor heel wat producenten een overgangsfase naar batterij-elektrisch, omdat er nog altijd een klein deeltje uitstoot blijft. Wat uiteindelijk de juiste keuze is, wordt mee bepaald door een hele reeks factoren: beschikbaarheid, kostprijs, een tank/laadnetwerk, veiligheid, milieu-impact over de volledige levenscyclus, …

Cng en waterstof hebben voor machines en vrachtwagens voorlopig het nadeel dat ze nog geen uitgebreid netwerk van tankpunten hebben en dat de massaproductie nog moet starten. Hoe moeilijk het is om een netwerk uit te bouwen, bewijst de langzame uitbouw van laadpunten voor elektrische voertuigen op batterij in ons land. Hoewel we in België zowat overal elektriciteit beschikbaar hebben, gaat de uitbouw van een publiek laadnetwerk voor personenauto’s traag en is er hier nog bijna geen publiek laadnetwerk op maat van vrachtwagens.

Plannen

Voorlopig blijft het waterstofverhaal in België nog vooral steken in testen, prototypes en goede bedoelingen, maar de vooruitzichten zijn goed en het kan snel gaan. Zoals in Nederland, waar Shell, Gasunie en Groningen Seaports plannen hebben om in zee meer dan 1.000 windturbines te plaatsen die groene energie zullen leveren voor een gigantische waterstoffabriek (op termijn 10 GW) in de buurt van Groningen. Het waterstof zou dan via de uit gebruik genomen aardgasleidingen naar bv. gezinnen, bedrijven en tankstations kunnen gaan. In oktober 2019 gaven Colruyt en Fluxys al hun plannen aan om in de haven van Zeebrugge een waterstofproductieplant van 25 MW te willen gaan bouwen. Nog in januari kondigden de Haven van Oostende, DEME Concessions en PMV hun samenwerking aan om tegen 2025 een fabriek operationeel te hebben in het havengebied van Oostende die groene waterstof produceert. Die zou werken op het overschot aan opgewekte energie van de windparken voor de Belgische kust (als er minder vraag is naar elektriciteit dan de windturbines produceren).

De Belgische waterbouwgroep DEME is geen onbekende inzake waterstof. DEME Concessions denkt ook aan de ontwikkeling van een installatie voor de productie van groene waterstof in Duqm in Oman. Die productiesite zou groene waterstof en/of afgeleiden (zoals groene methanol of ammoniak) kunnen leveren aan internationale klanten in bv. de haven van Antwerpen. De geplande elektrolysecapaciteit in de eerste fase wordt geraamd op 250 tot 500 MW. Na deze eerste fase kan er nog opgeschaald worden.

DEME bundelt overigens de krachten met Engie, Exmar, Fluxys, de Haven van Antwerpen, de Haven van Zeebrugge en WaterstofNet de krachten voor een gezamenlijke studie voor het produceren, transporteren en opslaan van waterstof. De uitkomst van de analyse moet een roadmap zijn die aangeeft wat de beste manier is om waterstof te vervoeren voor de verschillende toepassingen in de energie- en chemiesector.

“Gas vervoeren en opslaan is de kern van ons metier als gasinfrastructuurbedrijf. Vandaag is dat aardgas en op termijn zullen dat in toenemende mate andere gassen zijn als waterstof en biomethaan. Door onze infrastructuur maximaal te hergebruiken voor koolstofneutrale energiedragers geven we vorm aan het energiesysteem van de toekomst”, stelt CEO Pascal De Buck van Fluxys.

Het distributie- en/of tanknetwerk voor waterstof staat bij ons nog steeds in de kinderschoenen. Het eerste Belgische tankstation voor waterstof werd reeds in 2016 geopend in Zaventem. Afgaand op de kaart van netwerk- en kennisorganisatie WaterstofNet, zijn er vandaag in België nog maar twee openbare tankstations (in de omgeving van Brussel) en één niet-openbaar in de Antwerpse regio. Wel staan er nog drie gepland in Vlaanderen (regio’s Gent, Antwerpen en Leuven) en één in Wallonië (Luik). Voor het zuiden werd reeds een tweede initiatief genomen in de regio Luik en een ander in de buurt van Charleroi. Maar er is dus nog heel wat werk.

Aan de aanbodzijde gaat het schijnbaar sneller. Bij de vrachtwagenproducenten hebben o.m. VDL en Iveco het steeds vaker over waterstof als ideale brandstof voor lange wegtransporten. De Belgische transportbedrijven BE-Trans en Aertssen Logistics bestelden reeds verschillende exemplaren van de Amerikaanse waterstoftruck Nikolai Tre. Aertssen Logistics plande daarbij om zelf waterstof te produceren uit zonne- en windenergie die opgewekt wordt op zijn eigen sites. In Nederland loopt een test met huisvuilwagens op waterstof, technologie van E-Trucks Europe uit Lommel.

Deze Renault Kangoo ZE heeft een brandstofcel die als ‘range extender’ fungeert en een elektrisch vermogen van 10 kW levert om het rijbereik uit te breiden tot meer dan 350 kilometer. © Renault

Een aantal producenten van bestelwagens heeft of test reeds een (hybride) model op waterstof (o.m. de Kangoo en Master van Renault en de Crafter van Volkswagen) en enkele autoproducenten testen reeds modellen op waterstof. De Toyota Mirai en de Hyundai Nexo staan reeds in de catalogus, Daimler heeft de eerste Mercedes GLC in Duitsland rijden en Honda, BMW en Audi kondigen auto’s op waterstof aan voor de komende jaren. De Belgische busbouwer Van Hool heeft al zowat 100 bussen op waterstof geleverd en heeft onlangs in Frankrijk zijn eerste acht trambussen op waterstof geleverd. Daarnaast zijn er wereldwijd plannen voor trams, treinen en hogesnelheidstreinen met deze brandstof. In de Haven van Antwerpen vaart passagiersschip Hydroville van CMB rond en vorig jaar meerde de Energy Observer aan.

Buiten de transportsector hebben o.m. Viessmann (brandstofcel) en Remeha (ketel) toestellen op waterstof ontwikkeld voor het verwarmen van woningen.

In de bouwsector is Hyundai CE één van de eerste die zijn plannen in die richting aankondigt. Doosan toonde eerder dit jaar wel al een drone op waterstof die kan ingezet worden voor een reeks taken in de bouwsector.

Niet altijd groen

Als waterstof (H2) door middel van elektrolyse met elektriciteit wordt geproduceerd, komt hierbij geen CO2 vrij. Maar de ontstane waterstof is pas groen te noemen als de gebruikte elektriciteit ook groen is opgewekt. Men spreekt van groene waterstof als er groene stroom beschikbaar is die water via elektrolyse omzet in waterstof. Groene waterstof is dus waterstof die geproduceerd wordt op basis van hernieuwbare energie (zon, wind, …).