Krediet: CC0 Publiek Domein
Elke ochtend stoppen er bij een transitfaciliteit in Canton, Ohio, meer dan een dozijn bussen naar een tankstation voordat ze uitwaaieren naar hun routes in deze stad ten zuiden van Cleveland.
De bussen – gemaakt door El Dorado National en eigendom van de Stark Area Regional Transit Authority – zien eruit als alle andere. Maar samen weerspiegelen ze de voorhoede van een technologie die een sleutelrol zou kunnen spelen bij het produceren van schoner interstedelijk vervoer. In plaats van vervuilende dieselbrandstof rijdt een kwart van de bussen van het bureau op waterstof. Ze stoten niets anders uit dan onschadelijke waterdamp.
Waterstof, het meest voorkomende element in het universum, wordt, samen met elektrische voertuigen, steeds meer gezien als een manier om de milieuvernietigende impact van de 1,2 miljard voertuigen op aarde te vertragen, waarvan de meeste benzine en diesel gebruiken. Fabrikanten van grote vrachtwagens en bedrijfsvoertuigen beginnen waterstofbrandstofceltechnologieën te omarmen als een manier om vooruit te komen. Dat geldt ook voor makers van vliegtuigen, treinen en passagiersvoertuigen.
Transport is de grootste bijdrage van de VS aan klimaatverandering. Daarom wordt waterstof op de lange termijn gezien als een potentieel belangrijke manier om de CO2-uitstoot te helpen verminderen.
Zeker, waterstof blijft verre van een magische oplossing. Voorlopig wordt de waterstof die jaarlijks wereldwijd wordt geproduceerd, voornamelijk voor raffinaderijen en de productie van kunstmest, gemaakt met aardgas of steenkool. Dat proces vervuilt de lucht en verwarmt de planeet in plaats van haar te redden. Inderdaad, een nieuwe studie door onderzoekers van de universiteiten van Cornell en Stanford heeft uitgewezen dat de meeste waterstofproductie koolstofdioxide uitstoot, wat betekent dat transport op waterstof nog niet als schone energie kan worden beschouwd.
Maar voorstanders van door waterstof aangedreven transport zeggen dat waterstofproductie op de lange termijn voorbestemd is om milieuvriendelijker te worden. Ze voorzien een groeiend gebruik van elektriciteit uit wind- en zonne-energie, die waterstof en zuurstof in water kan scheiden. Aangezien dergelijke hernieuwbare vormen van energie breder worden gebruikt, moet waterstofproductie een schoner en goedkoper proces worden.
Binnen drie jaar zijn General Motors, Navistar en het transportbedrijf JB Hunt van plan om tankstations te bouwen en waterstoftrucks te laten rijden op verschillende snelwegen in de VS. Toyota, Kenworth en de haven van Los Angeles zijn begonnen met het testen van waterstoftrucks om goederen van schepen naar magazijnen te vervoeren.
Volvo Trucks, Daimler Trucks AG en andere fabrikanten hebben ook partnerschappen aangekondigd. De bedrijven hopen hun onderzoek te commercialiseren door emissievrije vrachtwagens aan te bieden die geld besparen en voldoen aan strengere vervuilingsvoorschriften.
In Duitsland is in 2018 een door waterstof aangedreven trein in gebruik genomen en er komen er nog meer. Het in Frankrijk gevestigde Airbus, ’s werelds grootste fabrikant van vliegtuigen, overweegt ook waterstof.
“Dit is ongeveer het dichtst dat ik ons ​​tot nu toe bij dat echte keerpunt heb zien komen”, zegt Shawn Litster, een professor in werktuigbouwkunde aan de Carnegie Mellon University, die al bijna twee decennia waterstofbrandstofcellen bestudeert.
Waterstof is lange tijd een grondstof geweest voor de productie van kunstmest, staal, aardolie, beton en chemicaliën. Het rijdt ook al jaren met voertuigen: ongeveer 35.000 vorkheftrucks in de Verenigde Staten, ongeveer 4% van het totale aantal in het land, worden aangedreven door waterstof. Het uiteindelijke gebruik ervan op wegen, om zware ladingen vracht te vervoeren, zou dieselvervuilende vervuilers kunnen gaan vervangen.
Niemand weet wanneer, en zelfs niet of, waterstof voor wijdverbreid gebruik zal worden gebruikt. Craig Scott, Toyota’s hoofd geavanceerde technologie in Noord-Amerika, zegt dat het bedrijf misschien twee jaar zal duren voordat een waterstoftruck klaar is voor verkoop. Het bouwen van meer tankstations zal cruciaal zijn voor een brede acceptatie.
Kirt Conrad, sinds 2009 CEO van Canton’s transitautoriteit, zegt dat andere transitsystemen zoveel interesse hebben getoond in de technologie dat Sarta zijn bussen door het hele land neemt voor demonstraties. Het systeem van Canton, dat in 2016 de eerste drie waterstofbussen kocht, heeft er sindsdien 11 toegevoegd. Het heeft ook een tankstation gebouwd. Twee Californische transitsystemen, in Oakland en Riverside County, hebben waterstofbussen in hun wagenpark.
“We hebben aangetoond dat onze bussen betrouwbaar en kostenefficiënt zijn, en als gevolg daarvan doorbreken we barrières die de bredere acceptatie van de technologie hebben vertraagd”, zei Conrad.
De test in de haven van Los Angeles begon in april, toen de eerste van vijf halve vrachtwagens met Toyota-waterstofaandrijflijnen vracht begon te vervoeren naar magazijnen in Ontario, Californië, ongeveer 100 kilometer verderop. Het publiek-private project van $ 82,5 miljoen zal uiteindelijk 10 halve finales hebben.
Waterstofbrandstof is opgenomen in de plannen van president Joe Biden om de uitstoot tegen 2030 te halveren. De infrastructuurwet die de Senaat deze week heeft goedgekeurd, omvat $ 9 miljard voor onderzoek om de kosten van het maken van schone waterstof te verlagen, en voor regionale waterstofproductiehubs.
De langeafstandstransportsector lijkt de beste keuze te zijn voor een vroege adoptie van waterstof. Brandstofcellen, die waterstofgas omzetten in elektriciteit, bieden een groter bereik dan batterij-elektrische vrachtwagens, doen het beter bij koud weer en kunnen veel sneller worden bijgetankt dan elektrische batterijen kunnen worden opgeladen. Voorstanders zeggen dat de korte tanktijd voor waterstofvoertuigen hen een voorsprong geeft op elektrische voertuigen voor gebruik in taxi’s of bestelwagens, die constant in gebruik zijn.
Dat voordeel was belangrijk voor het in Londen gevestigde Green Tomato Cars, dat voor het vervoer van zakelijke klanten 60 Toyota Mirai-auto’s met waterstofbrandstofcellen gebruikt in zijn vloot van 500 auto’s met nulemissie. Mede-oprichter Jonny Goldstone zei dat zijn chauffeurs meer dan 300 mijl (500 kilometer) op een tank kunnen afleggen en in drie minuten kunnen tanken.
Omdat de verdiensten van chauffeurs afhankelijk zijn van de tarieven, zei Goldstone, “als ze midden op de werkdag 40, 50 minuten, een uur of twee uur moeten besteden aan het aansluiten van een auto, is dat voor hen gewoon niet acceptabel.”
Voorlopig is Green Tomato een van de grootste exploitanten van waterstofvoertuigen in wat nog een kleine markt in Europa is, met ongeveer 2.000 brandstofcelauto’s, vuilniswagens en bestelwagens op de weg.
In de VS rijden ongeveer 7.500 auto’s met waterstofbrandstofcellen, de meeste in Californië. Toyota, Honda en Hyundai produceren de auto’s, die duizenden duurder zijn dan auto’s op benzine. Californië heeft 45 openbare tankstations, waarvan er meer gepland zijn of in aanbouw zijn.
Anders dan bij bussen en zware vrachtwagens, zeggen experts dat de toekomst van personenauto’s in de VS voornamelijk ligt bij elektrische accu’s, niet bij waterstof. Volledig elektrische voertuigen kunnen verder reizen dan de meeste mensen nodig hebben op een relatief kleine batterij.
En voorlopig draagt ​​de productie van waterstof bij aan de vervuiling in plaats van te verminderen. De wereld produceert ongeveer 75 miljoen ton per jaar, het grootste deel in een koolstofemissie-creërend proces met stoomreformatie van aardgas. China gebruikt meer vervuilende kolen.
Zogenaamde “blauwe” waterstof, gemaakt van aardgas, vereist een extra stap. Kooldioxide die daarbij vrijkomt, wordt onder het aardoppervlak gestuurd voor opslag. Uit het onderzoek van Cornell en Stanford bleek dat de productie van blauwe waterstof 20% meer koolstof uitstoot dan het verbranden van aardgas of steenkool voor warmte.
Daarom richten onderzoekers uit de industrie zich op elektrolyse, waarbij elektriciteit wordt gebruikt om waterstof en zuurstof in water te scheiden. Waterstof vermengt zich met zuurstof in de brandstofcel van een voertuig om stroom te produceren. De hoeveelheid elektriciteit die wordt opgewekt door wind- en zonne-energie groeit wereldwijd, waardoor elektrolyse schoner en goedkoper wordt, zegt Joe Cargnelli, directeur waterstoftechnologieën voor Cummins, dat elektrolyse- en brandstofcelsystemen maakt.
Momenteel kost het meer om een ​​vrachtwagen op waterstof te maken en de brandstof te produceren dan om een ​​vrachtwagen op diesel op de weg te zetten. Waterstof kost in Californië ongeveer $ 13 per kilogram en 1 kilogram kan iets meer energie leveren dan een gallon diesel. Daarentegen kost dieselbrandstof slechts ongeveer $ 3,25 per gallon in de VS
Maar experts zeggen dat de ongelijkheid kleiner zal worden.
“Terwijl ze de technologie voor productie opschalen, zou de waterstof naar beneden moeten komen”, zegt Carnegie Mellon’s Litster.
Hoewel een diesel-semi ongeveer $ 150.000 kan kosten, afhankelijk van hoe deze is uitgerust, is het onduidelijk hoeveel brandstofceltrucks zouden kosten. Nikola, een startende fabrikant van elektrische en waterstofbrandstofceltrucks, schatte vorig jaar dat het ongeveer $ 235.000 zou ontvangen voor elke waterstofsemi die het verkoopt.
Schone elektriciteit zou uiteindelijk kunnen worden gebruikt om waterstof te maken en op te slaan op een emplacement, waar het locomotieven en semi’s zou kunnen tanken, allemaal zonder uitstoot.
Cummins voorziet het wijdverbreide gebruik van waterstof in de VS tegen 2030, versneld door strengere dieselemissievoorschriften en emissievrije voertuigen van de overheid. Europa heeft al ambitieuze doelstellingen voor groene waterstof vastgesteld om het gebruik ervan te versnellen.
“Dat zal de markt gewoon openblazen en een beetje stimuleren”, zei Cargnelli. “Dan zul je zien dat andere plaatsen, zoals Noord-Amerika, dit voorbeeld zullen volgen.”
