Ondanks geluiden over lage rendementen en een beperkt brandstofaanbod, lijken waterstofmotoren toch heel stilletjes een trend in de mobiele sector te gaan worden. Als het aan BMW ligt, komt aan die stilte echter snel een einde. Zowel de waterstofbrandstofcel als waterstof-verbrandingsmotor staan voor 2028 op het leveringsprogramma.
Fabrikanten van elektrische voertuigen verwachten dat hun auto tegen 2030 de norm zal zijn. Toch veroveren waterstofmotoren nu al een deel van de markt. Waterstofauto’s zijn vergelijkbaar met EV’s, maar hebben een potentieel sterke troef in handen die waterstofbrandstofcel wordt genoemd en welke alleen waterdamp uitstoot. Veel millieuvriendelijker kan het niet. Tot nu toe zijn er in de Verenigde Staten ongeveer 2,5 miljoen EV’s op de weg gekomen, maar medio 2022 reden er slechts 15.000 waterstofauto’s rond. Die bevonden zich allemaal in Californië. In Duitsland ging het om 2.364 waterstof tegenover 1,4 miljoen elektrische auto’s.
Geen heel groot verschil
Wat is eigenlijk het verschil tussen een EV en een waterstofauto? Minder dan je misschien zou denken. Een waterstof-brandstofcelvoertuig, afgekort als HFCV, maakt namelijk gebruik van een soortgelijke elektromotor als een elektrische auto met batterij. Maar in plaats van te vertrouwen op een grote, zware accu, maakt het gebruik van een brandstofcellen-stack. Hierin stroomt zuivere waterstof (H2) door een membraan, waar het zich verbindt met zuurstof (O2) uit de lucht. Deze gecontroleerde redoxreactie genereert de elektriciteit die nodig is om de wielen van het voertuig aan te drijven en produceert waterdamp als bijproduct. Feitelijk zou je de waterstofauto met brandstofcel dus ook als een hybride EV kunnen zien. Niet verwonderlijk dus, dat hij ook wel eens als HFCEV wordt aangeduid.
Nog meer BMW-waterstof
De waterstofbrandstofcel is niet de enige waterstofaandrijving waar BMW op inzet. De autofabrikant experimenteert ook met verbrandingsmotoren die waterstof als brandstof gebruiken. Deze zouden wel eens in de nieuwe 7-serie terecht kunnen komen. Verder presenteerde Sirius Jet in Zürich ’s werelds eerste VTOL (vertical take of and landing) vliegtuig dat wordt aangedreven door een waterstofbrandstofcel. Ook deze aandrijving blijkt een ontwikkeling van BMW te zijn.
Waterstof als bron
Hoewel waterstof op atomair niveau het meest voorkomende element in het universum is, wordt het zelden in zijn pure vorm gevonden; het combineert meestal met andere elementen. De sterke affiniteit voor binding met andere elementen maakt het een efficiënte energiedrager. Om zuivere waterstof te produceren voor het gebruik in voertuigen is een aanzienlijke hoeveelheid energie nodig om verbindingen zoals aardgas (CH4) te ‘kraken’ tot zuiver H2, met kooldioxide (CO2) als bijproduct.
Grijze en groene waterstof
Momenteel wordt de meeste waterstof gewonnen uit fossiele brandstoffen zoals aardgas. Omdat de vraag naar aardgas en waterstof vanuit de industrie groot is, het rendement laag en de grondstof fossiel, wordt nog wel eens getwijfeld aan de haalbaarheid van echte waterstofmobiliteit. Toch is het op termijn niet ondenkbaar dat middels zonne-energie, wind of witte steenkool waterstof middels electrolyse kan worden geproduceerd. Hoewel ook hier de rendementen aanzienlijk lager zijn dan wanneer de stroom rechtstreeks voor een EV zou worden gebruikt, kan het toch voordelig zijn waterstof te produceren. Zo kan waterstof veel gemakkelijker opgeslagen en vervoerd worden dan electriciteit. Dit maakt waterstof – helemaal wanneer duurzame energieopwekking doorzet – een ideale buffer. Bovendien speelt actieradius een rol. Vanaf een bepaald tonnage hebben batterijen niet genoeg capaciteit om acceptabele afstanden af te leggen. De brandstofcel kent dat probleem niet.
Drie waterstof-pioniers
Sinds 2015 hebben drie autofabrikanten waterstofauto’s op de markt gebracht: Honda met de Clarity Fuel Cell, Hyundai met de Nexo SUV en Toyota met de Mirai. Honda is onlangs gestopt met de productie van alle Clarity-modellen en Hyundai heeft te maken gehad met een beperkte verkoop; er zijn tot nu toe minder dan 1.500 Nexo SUV’s verkocht. Toyota, dat zich sterk heeft ingezet voor waterstof als alternatief voor batterij-elektrische voertuigen, verkocht ongeveer 10.700 Mirai sedans in de VS. Verder kwam Toyota recentelijk op de proppen met een waterstof pickup truck, Hilux genaamd. Hoewel het een concept-car betreft, wordt parallel wel gewerkt aan een productieversie van de pickup.
Marktintroductie BMW iX5 Waterstof
BMW is van plan om tegen 2028 zijn eerste waterstofauto’s op de markt te brengen, een iX5. Op dit moment wordt de auto volop getest in de praktijk. In het nieuwe transporttijdperk ligt de nadruk op snelle prestaties, snel tanken en milieuvriendelijke opties. Waterstofmotoren zijn in opkomst als een potentiële game-changer in de auto-industrie en sluiten aan bij deze prioriteiten. Met slechts een handvol fabrikanten die actief bezig zijn met de ontwikkeling van deze technologie ziet BMW zijn kans schoon. Volgens Oliver Zipse, CEO van BMW, zullen waterstofmotoren op de lange termijn een belangrijke rol gaan spelen in verschillende delen van de wereld. En die van BMW horen daar bij.