6. "WATERSTOF EN ULTRACAPS WORDEN TOEKOMST VOOR ELEKTRISCHE BUS EN AUTOCAR"

Waterstof wordt de toekomstige energiedrager voor zero emissie bussen en autocars en zal de klassieke batterij vervangen. Voor stadsbussen komen daar nog uiterst performante ultracaps bij, aldus Mark Pecqueur, docent-onderzoeksontwikkelaar van de Thomas More Hogeschool.

Deel dit artikel met uw collega's

“Waterstoftechnologie is inmiddels voldoende matuur als energiedrager. De huidige generatie waterstof-brandstofcelbussen is geenszins vergelijkbaar met de voertuigen die een tiental jaar geleden werden voorgesteld”, stelt Mark Pecqueur, docent-onderzoeksontwikkelaar autotechnologie aan de Thomas More Hogeschool in Sint-Katelijne-Waver.

“De technologie is aanwezig en waterstof is even betrouwbaar als diesel. Bovendien is waterstof een universele energiedrager. Je kan waterstof ook gebruiken om er huizen mee te verwarmen in plaats van aardgas.

Reaction Engines en Boeing hebben zelfs aangepaste turbines voor vliegtuigmotoren ontwikkeld. Waar je voor een vlucht Parijs-New York (5.850 km.) zo’n 110 ton kerosine nodig hebt, zou je voor dezelfde afstand maar 36 ton waterstof moeten tanken, wat een ongelooflijke gewichtsbesparing oplevert. Waterstof heeft veel toepassingsmogelijkheden en heeft een veel grotere autonomie dan alle beschikbare batterij-elektrische concepten. Er komen wel nieuwe, meer performante batterijen bij, maar de autonomie blijft enigszins beperkt en de batterijen nemen ook veel plaats in.”

Wie is Mark Pecqueur?

Hij is een referentie in de autotechnologie met uitgesproken meningen over de ontwikkeling van alternatieve aandrijfvormen. Wij vroegen zijn visie op de toekomst in onze sector.

Autocar moet tot 1.500 km kunnen overbruggen met waterstoftank

Ook voor autocars kan waterstof een interessante energiedrager zijn op voorwaarde dat je tanks voldoende groot zijn om er minstens 1.000 tot 1.500 km mee te overbruggen. Ook moeten er verspreid over Europa (zie slide 19) voldoende vulstations zijn. Je verbruikt zo’n 8-9 kg waterstof per 100 kilometer voor een dubbeldekker, voor een standaardbus of -autocar zal dat zo’n 6-7 kg. zijn en kan dat oplopen tot 10 kg in stadsverkeer. Voor 1.000 km heb je zo’n 90 kg nodig, voor 1.500 km wordt dat 135 kg.”, rekent Mark Pecqueur voor.

Waterstof heeft een soortelijk gewicht van 0,09 kg/m3 (veertienmaal lichter dan lucht) en heeft een erg lage dichtheid. 5,6 kg waterstof haalt een volume van 62 Nm3 dat je onder een druk van 700 bar moet comprimeren om het in een 130 litertank te krijgen.

Op een waterstof stadsbus liggen er nu al vijf tot tien tanks om 40 kg op te slaan, waarmee je ongeveer 400 km kan rijden.

“Je moet dus behoorlijk wat tanks plaatsen om 1.000 tot 1.500 km te kunnen overbruggen. Op het dak van een autocar kan je die tanks niet plaatsen zonder de maximaal toegelaten hoogte van 4 meter te benaderen of te overschrijden. Je moet dus denken aan andere opslagmogelijkheden en de tanks eventueel integreren in de dragende structuur van je autocar. Van zodra dergelijk concept bestaat, is een autocar op waterstof-brandstofcel even inzetbaar als één op diesel. Wanneer je gecomprimeerde waterstof kan opslaan in koolstofnanotubes, verdubbel je de autonomie van je voertuig maar het potentieel ervan is nog groter. Men weet dat het kan, maar het is nog niet toegepast.”

China schakelt over van batterij- naar waterstoftoepassingen

Na jarenlang pionier te zijn geweest in elektromobiliteit en geïnvesteerd te hebben in elektromobiliteit op basis van batterijen schakelt China nu over op waterstof. “Zij kennen de batterijtechnologie door en door en weten goed genoeg wat kan en welke beperkingen er zijn”, geeft Mark Pecqueur aan. “In 2020 stoppen zij met incentives voor elektromobiliteit omdat de technologie voldoende matuur is. Zij zetten nu in op waterstoftoepassingen voor elektromobiliteit in die regio’s en routes waar de huidige batterijtechnologie onvoldoende toepasbaar is. Wanneer China gelooft in koolstofnanotubes voor opslag van waterstof, kan het zeer snel gaan.”

“Zij hebben het geld en de kennis in huis voor toegepast wetenschappelijk onderzoek. Weet je dat er jaarlijks in China 6,5 miljoen ingenieurs afstuderen; dat zijn er evenveel als het bevolkingsaantal in Vlaanderen. Als zij een grote groep wetenschappers inzetten op projecten rond waterstof en nanotechnologie in het busvervoer, dan kan het zeer snel gaan.”

“Ook in Japan wordt er volop ingezet op waterstof. Tijdens de Olympische Spelen in 2020 in Tokyo voert Toyota alle transfers uit met auto’s en bussen op waterstof. Wanneer dergelijke, grote, constructeurs zich erachter scharen, kan het zeer snel gaan.”

Performante ultracaps worden troef voor stadsbussen

Naast waterstof-brandstofceltoepassingen voor busvervoer ziet Mark Pecqueur toekomst in de ultracaps, zij het voornamelijk in het stadsvervoer. “Vergelijk de werking van ultracaps met het leeg drinken van een pintje of een vat bier”, legt Mark Pecqueur uit. “Wanneer je weinig tijd hebt, drink je een pintje. Dat is snel gevuld en snel leeg, maar je moet het vele keren na mekaar doen. Wanneer je veel tijd hebt, vul je een vat. Dat verloopt weliswaar snel maar het bier vloeit er slechts langzaam uit. Ultracaps hebben bovendien het voordeel dat je geen zeldzame grondstoffen zoals lithium of kobalt moet gebruiken.”

“Met ultracaps kan je een bus in een paar seconden laden aan een halte om vervolgens een kwartier verder te rijden. Je kan hiermee zelfs een perfect alternatief bieden op de tram die nog altijd aangewezen is op dure en visueel onaantrekkelijke bovenleidingen. Een trambus die door ultracaps wordt aangedreven kan een klassieke tram vervangen.”


Voor autocars zijn ultracaps niet echt aangewezen omdat een autocar lange tijd moet kunnen rekenen op een constant vermogen. Dat heb je niet met ultracaps die perfect kortstondig functioneren bij veelvuldig optrekken en stoppen. Maar, er zijn wel pistes denkbaar waarbij waterstof de voornaamste energiedrager voor de autocar is en je de vrijgekomen energie bij een lange afdaling niet langer recupereert in de retarder maar in ultracaps.”

Ultracaps ?

Ultracaps hebben het voordeel dat zij de energieopslag van een batterij combineren met de levensduur van een condensator. Een condensator slaat minder energie op dan een batterij maar het vermogen ervan is groter en de levensduur is veel langer. Ultracaps kunnen gigantische hoeveelheden energie opslaan bij piekmomenten. Terwijl een batterij in stadsverkeer met constant accelereren en remmen tot vijfduizend keer kan ontladen en geladen worden, hebben ultracaps tot een miljoen laadcycli. Zij laden op in seconden, stockeren en recupereren energie zeer snel.

CONCLUSIE


Geen obstakels meer voor waterstof, enorme mogelijkheden met ultracaps

“Tot vorig jaar zou ik niet gedacht hebben dat wij dit jaar al zo ver zouden staan met waterstofbussen”, besluit Mark Pecqueur. “Als je ziet wat er nu gebeurt, welke projecten er in Nederland worden opgezet rond waterstof, hoe Van Hool en andere constructeurs evolueren naar serieproductie van waterstof-brandstofcelbussen. Er is geen enkel obstakel meer dat de doorbraak van waterstof als energiedrager in de weg staat.”


“Met ultracaps staan wij nog niet zover, maar als ik zie wat eraan komt, welke initiatieven er worden genomen en welke projecten er worden opgezet, ben ik ervan overtuigd dat ultracaps enorme mogelijkheden in zich hebben om een belangrijke rol gaan vervullen in het openbaar vervoer.”