De vragen zijn ingedeeld in de volgende categorieën:
1. WATERSTOF – MILIEU EN VEILIGHEID
2. WATERSTOF – OPSLAG EN PRODUCTIE
3. WATERSTOF – DAGELIJKS GEBRUIK/AUTO’S
4. WATERSTOF – ONTWIKKELING
______________________________
1. WATERSTOF – MILIEU EN VEILIGHEID
HOE GEVAARLIJK IS WATERSTOF VERGELEKEN BIJ FOSSIELE BRANDSTOFFEN? WORDEN AUTO’S DIE UIT ZIJN GERUST MET EEN WATERSTOFTANK GEEN RIJDENDE HINDENBURGS (DE ZEPPELIN DIE OOK GEVULD WAS MET WATERSTOF)?
In de waterstoftank van een auto komt waterstof onder grote druk te staan – een druk die 50 tot 100 keer groter is dan de druk in een LPG-tank. De tanks in de prototypes van waterstofauto’s zijn van aluminium, aan de binnen- en buitenkant verstevigd met een laag kevlon (een van de hardste materialen, onder meer verwerkt in kogelvrije vesten).
Maar hoe klein de kans ook is, zelfs harde materialen kunnen kapot gaan. In dat geval is de hoge druk van het waterstof een voordeel, omdat het in minder dan een oogwenk als gas ontsnapt zal zijn. Dat maakt een lekkende waterstoftank veiliger dan een lekkende benzinetank, omdat de vloeibare benzine zich verzamelt op de plaats waar het heenloopt.
Dat de zeppelin Hindenburg in 1937 zo spectaculair ontplofte, was dan ook niet het gevolg van het waterstof. Het probleem was de ‘huid’ van het luchtschip, dat was gemaakt van stof met een uiterst brandbare mengsel van onder meer aluminiumpoeder, nitraten en cellulose.
Vermoedelijk heeft een bliksemflits, of anders een interne kortsluiting het doek in brand gezet. Op de beelden van de ramp is goed te zien dat het vuur zich van de achterkant van de zeppelin naar voren verplaatst. Die verplaatsing zou onzichtbaar zijn als het waterstof zou zijn ontbrand – dat was dan met een enkele plof razendsnel ontploft.
LEIDT DE WATERSTOFECONOMIE NIET TOT EEN NOG GROTER TEKORT AAN DRINKWATER IN DE WERELD?
Nee. Water wordt niet verbruikt, maar gebruikt. De hoeveelheid water die bij de waterstofproductie wordt gesplitst, wordt in de brandstofcellen in dezelfde hoeveelheid weer gecreëerd. Na gebruik van de waterstof houd je zuiver water over, drinkwater dus.
Bovendien zijn er genoeg plaatsen in de wereld waar een wateroverschot is, zoals IJsland. Dat worden exporteurs van waterstof.
VERPLAATS JE BIJ HET GEBRUIK VAN WATERSTOF ALS ENERGIEDRAGER NIET HET MILIEUPROBLEEM: VAN DE VERBRANDING VAN DE ENERGIE IN HET EINDTRAJECT (AANDRIJVING VAN EEN VLIEGTUIG- OF AUTOMOTOR) NAAR HET PRODUCTIEPROCES VAN DE ENERGIE?
Dat ligt er natuurlijk aan hoe je die waterstof produceert. Als je het met schone, duurzame bronnen maakt niet. Zelfs als je het uit olie of gas haalt ben je nog iets schoner (zie vraag 1). De discussie zal ongetwijfeld gaan over de vraag welke primaire bronnen we gaan gebruiken. Sommige mensen zeggen dat we nooit genoeg duurzame bronnen zullen hebben, anderen betwisten dat weer. Weer anderen zien het als een mogelijkheid om kernsplitsing weer op de agenda te zetten, anderen zien grote mogelijkheden voor kernfusie en waterstofproductie. Feit blijft in ieder geval dat waterstof het gebruik van duurzame primaire bronnen vergemakkelijkt omdat met die schone energie behalve electriciteit t.z.t. ook een brandstof kan worden gemaakt.
WATERSTOF IS GEEN BRON VAN ENERGIE MAAR EEN DRAGER. JE MOET ER DUS EERST ENERGIE INSTOPPEN OM HET ER VERVOLGENS WEER UIT TE KUNNEN HALEN. IS HET NIET VREEMD OM EERST OLIE EN GAS TE GEBRUIKEN OM WATERSTOF TE PRODUCEREN, EN VERVOLGENS DIE ENERGIE WEER TE GEBRUIKEN IN AUTO’S DIE TOCH AL OP BENZINE OF GAS RIJDEN?
Dat zou het inderdaad het geval zijn als waterstof naast fossiele brandstoffen bestaat. Het is echter de bedoeling dat waterstof olie en gas gaat vervangen, omdat die op zullen raken. Alleen in de beginjaren van de waterstofeconomie komt waterstof naast de fossiele brandstoffen voor, zo is de verwachting.
Het gebruik van aardgas of olie om waterstof te maken is, in de visie van velen, een mogelijkheid om een soepele overgang naar een waterstof economie te realiseren. Veel mensen denken dat dat onzinnig is, immers het kost energie om de waterstof uit aardgas en olie te halen. Toch is het minder onzinnig dan het lijkt. Als je naar de efficiency van een verbrandingsmotor kijkt dan is die zeer mager, rond de 20%. Een brandstofcel is zeer efficient (rond de 80%) in het omzetten van waterstof in electriciteit. Als je naar de hele waterstofketen kijkt ( het omvormen van olie of aardgas naar waterstof, de opslag en de omzetting van waterstof via een brandstofcel naar electriciteit en de omzetting van electriciteit naar voortstuwing) heb je een efficiency tussen de 24 en de 32%. Dat is dus in zijn totaliteit nog steeds hoger dan de efficiency van een verbrandingsmotor. Zo raar is de gedachte dus niet om waterstof uit olie of gas te halen.
Maar een echte vooruitgang zou pas worden geboekt wanneer de energie die nodig is voor waterstof gehaald wordt uit duurzame energiebronnen: zonne-energie, windenergie, biomassa van energieakkers, golf- en getijdenenergie, aardwarmte en ga zo maar door. Met behulp van waterstof kan de energie uit deze bronnen worden gebundeld en getransporteerd voor gebruik in allerlei verschillende apparaten – op de weg, thuis en in de industrie. De volledige overstap naar schone en duurzame energie ligt nog enkele decennia van ons verwijderd. Maar nu beginnen met waterstof als brandstof, ook al is het met behulp van fossiele energiebronnen, betekent naast een hoger rendement uit die fossiele bronnen, ook dat er alvast veel ervaring wordt opgedaan met de technologie, en bovendien dat een start kan worden gemaakt met de ontwikkeling van de noodzakelijke infrastructuur.
IS HET GEBRUIK VAN WATERSTOF ECHT ZO SCHOON?
De electrochemische 'verbranding' van waterstof zelf is brandschoon omdat brandstofcellen geen schadelijke afvalstoffen produceren. Bij het productieproces – als de elektriciteit door water wordt geleid – ontsnapt zuurstof. Dat is niet geheel onschadelijk (teveel zuurstof in de atmosfeer werkt oxiderend) maar de zuurstof wordt weer gebruikt als de brandstofcellen elektriciteit produceren. In principe komt er dus geen extra zuurstof in de lucht.
Recentelijk echter hebben onderzoekers kanttekeningen bij dit brandschone scenario gezet. In een waterstofeconomie zal veel waterstof worden vervoerd, en het staat vast dat er een deel zal gaan ontsnappen uit lekke pijpleidingen. Het is dus goed denkbaar dat de concentratie waterstof in de atmosfeer zal stijgen. Om precies te zijn, tot in de stratosfeer, de luchtlaag op 10 tot 50 kilometer boven het aardoppervlak, waar de ozon voorkomt die de schadelijke straling uit het zonlicht filtert. Computermodellen geven aan dat een reeks chemische omzettingen als gevolg van extra waterstof het gat in de ozonlaag dieper, groter en hardnekkiger kan maken. Als dat echt staat te gebeuren, is de waterstofeconomie dus niet zo schoon als voorstanders nu zeggen. Zorg is dus dat er eigenlijk geen waterstof weglekt.
VEROORZAAKT DE WATERDAMP ALS UITSTOOT VAN VOERTUIGEN NIET EEN VERHOOGD RISICO OP LEGIONELLA, ZOALS BIJ KOELTORENS?
Die kans lijkt uitgesloten. Legionella ontstaat in water dat stilstaat in een gesloten ruimte alleen bij temperaturen beneden 60 graden. In de brandstofcel ontstaat steriele waterdamp die heter is dan 60 graden, en bovendien direct naar de open lucht wordt afgevoerd. De kans dat daar Legionella bacteriën in komen en kunnen groeien tot een gevaarlijke hoeveelheid lijkt op het eerste gezicht te verwaarlozen. Het water staat dus niet stil, en koelt bovendien snel af – absoluut ongeschikt voor de legionellabacterie.
DRAAGT DE UITGESTOTEN WATERDAMP ZELF NIET BIJ AAN HET BROEIKASEFFECT?
Waterdamp is inderdaad een broeikasgas, en zelfs een broeikasgas dat de temperatuur op aarde sterker beïnvloedt dan kooldioxide. Maar in een waterstofeconomie zal de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer eerder dalen dan stijgen. Dat komt omdat het water steeds weer zal worden hergebruikt: de waterdamp uit brandstofcellen wordt opgevangen of komt als regen naar beneden, en wordt weer gesplitst in waterstof en zuurstof. Die kringloop is bij de verbranding van fossiele brandstof – waarbij water als afvalstof ontstaat – niet aan de orde.
Er is één maar. Waterdamp draagt namelijk wel bij aan het broeikaseffect boven de 12 kilometer. Het valt dan buiten de normale kringloop en blijft hangen. Boven de 12 kilometer moet je dus eigenlijk niet vliegen, zeker niet met een waterstofvliegtuig.
DE CO2 DIE NU DOOR BENZINE MOTOREN WORDT GEPRODUCEERD WORDT DOOR PLANTEN WEER OMGEZET IN O.A. ZUURSTOF. BIJ EEN WATERSTOFMOTOR VERDWIJNT DE ZUURSTOF VOORGOED UIT DE ATMOSFEER. WAT HEEFT DIT OP DE LANGE DUUR VOOR EFFECT?
De zuurstof verdwijnt niet uit de atmosfeer. Het komt in een kringloop. Bij de productie van waterstof wordt water ontleed in waterstof en zuurstof. Bij het verbruik van de waterstof wordt die zuurstof weer gebruikt om er water van te maken.
______________________________
2. WATERSTOF – OPSLAG EN PRODUCTIE
KAN ZEEWATER WORDEN GEBRUIKT VOOR WATERSTOFPRODUCTIE?
Nee, jammer genoeg niet. De opgeloste stoffen in zeewater zouden neerslaan op de elektroden die de elektriciteit het water insturen. Na verloop van tijd zou de waterstofproductie dan tot stilstand komen. Zeewater zal dus eerst gezuiverd moeten worden voor het geschikt is voor waterstofproductie.
HOE EN WAAR KAN WATERSTOF WORDEN OPGESLAGEN? WAT KOST HET OM 100 KG WATERSTOF 1 WEEK TE BEWAREN?
Dit is het cruciale aspect van de waterstof economie. Overal ter wereld buigen wetenschappers zich over manieren van opslag. Er zijn verschillende methoden. Een aantal zweren bij vloeibare opslag, vergelijkbaar met LPG. Anderen zien meer in opslag onder druk, ook daar wordt momenteel ervaring mee opgedaan. De meest recente methode is opslag in kool of speciale poreuze metalen (metaalhydriden); de druk en temperatuur kunnen dan veel lager worden gehouden, wat veiliger is. Maar omdat veel opslagmethoden nog in laboratoriumfase verkeren is het nog wat vroeg om te voorspellen hoe waterstof uiteindelijk zal worden opgeslagen, en wat dat de uiteindelijke kosten daarvan zullen zijn.
_________________________________
3. WATERSTOF – DAGELIJKS GEBRUIK/AUTO’S
IS EEN DOOR WATERSTOF AANGEDREVEN AUTO DUURDER OM TE PRODUCEREN?
Uiteindelijk wordt een heel ander concept auto; in feite is een waterstof-aangedreven auto een elektrische auto, dus geen versnellingsbak en aandrijfstangen en de brandstofcel hoeft niet onder een motorkap. Hij kan zelfs onder de vloer. De productiekosten zijn uiteraard afhankelijk van het volume, maar de verwachting is dat de marktwerking er wel voor zal zorgen dat de prijs vergelijkbaar zal blijven met die van auto’s nu.
KAN EEN BESTAANDE AUTO EENVOUDIG WORDEN OMGEBOUWD TOT EEN WATERSTOFAUTO?
De motor op waterstof laten lopen zou nog kunnen. Maar de echte winst zit in de brandstofcel. Koop dan maar een echte waterstofauto.(Zie vorige vraag).
WATERSTOFAUTO’S STOTEN WATERDAMP UIT. ALS ALLE AUTO’S IN NEDERLAND OP WATERSTOF RIJDEN, WORDT HET DAN BIJ VORST NIET ONTZETTEND GLAD OP DE NEDERLANDSE SNELWEGEN?
Huidige auto’s stoten ook waterdamp uit, en hoewel dat in mindere mate gebeurt dan bij waterstof-aangedreven voertuigen veroorzaakt dit momenteel geen gladheid. Maar het gevaar wordt wel onderkend door de industrie. Fabrikanten van waterstofauto’s willen daarom dat het water uit de brandstofcellen niet zomaar uit de uitlaat wegloopt. Dat dreigt te gebeuren, omdat dat water in de cel niet echt warm wordt, en dus vloeibaar blijft. De fabrikanten werken aan verschillende oplossingen. Een soort kacheltje bijvoorbeeld zou het uitlaatwater kunnen verwarmen, zodat het als waterdamp omhoog stijgt. Een ander idee is om het uitlaatwater in een tank te verzamelen, die je moet leeggooien als je nieuwe waterstof tankt.
HOE MOET JE WATERSTOF TANKEN?
Er is in het laboratorium in Neunburg vorm Wald een automatisch vulstation uitgevonden, dat in principe werkt zoals LPG-tanken. Dit is nu in gebruik op het vliegveld van Munchen als openbaar tankstation. Autogas staat onder een druk van ongeveer acht bar; wat de druk op waterstof wordt is nog onbekend, maar autofabrikanten zouden het liefst zo’n 1000 bar hebben.
In de documentaire zie je het openbare tankstation in IJsland. Dit werkt met waterstof onder druk. Je hoeft dan alleen maar de slang aan te sluiten en op de knop te drukken.
NEEMT WATERSTOF IN DE AUTO MEER RUIMTE IN BESLAG DAN LPG OF BENZINE?
Daar kun je nog weinig van zeggen, men is nog bezig met verschillende methoden van opslag, het gaat dan in het bijzonder om de hoeveelheid waterstof die je per kubieke meter kunt opslaan. Afhankelijk van de druk waarmee het waterstof zal worden opgeslagen, zal een waterstoftank groter of kleiner uitvallen. Met de huidige opslagmethoden is een waterstoftank nog fors groter, maar dat kan dus nog veranderen.
WAT IS DE LEVENSDUUR VAN EEN BRANDSTOFCEL?
De levensduur is nu een paar jaar. Maar door het extra onderzoek door de ontwikkeling van waterstofauto’s is dat naar verwachting wel te verlengen, en zal de brandstofcel net zo lang meegaan als de rest van de auto. De autofabrikanten willen in ieder geval niet dat de brandstofcel in een waterstofauto ooit vervangen moet worden.
LOOPT EEN WATERSTOFTANK NET ALS EEN ACCU LANGZAAM LEEG?
Nee, het zal te vergelijken zijn met een LPG of aardgastank.
ALS WE MET Z’N ALLEN IN WATERSTOF AANGEDREVEN AUTO’S GAAN RIJDEN, WORDT HET DAN NIET VRESELIJK MISTIG IN NEDERLAND?
Nee. Mist ontstaat alleen door weersomstandigheden. Het water dat de brandstofcel produceert, wordt ook weer gebruikt voor de productie van nieuwe waterstof. In een waterstofeconomie zal de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer naar verwachting dalen ten opzichte van nu, omdat het water dat bij de huidige verbranding van fossiele brandstoffen ontstaat, dan niet meer wordt geproduceerd
GAAT HET DOOR MASSAAL WATERSTOFGEBRUIK MEER REGENEN DOOR DE VORMING VAN ‘WATERSTOFWOLKEN’?
Zie ook het antwoord op de vorige vraag. Ook regen wordt veroorzaakt door de weersomstandigheden. Waterstofauto’s zullen daar geen effect op hebben.
HOE ZIET WATERSTOF ERUIT? IN WELKE VORM IS HET TE TRANSPORTEREN?
Een onzichtbaar, reukloos gas, net zoals aardgas(dat ruik je overigens alleen maar omdat ze er een luchtje aan toevoegen). Transporteren kan door pijpleidingen, aangepaste aardgasleidingen bijvoorbeeld, of in een opslagtank of tanker.
_________________________
4. WATERSTOF – ONTWIKKELING
WILLEN DE OLIEMULTINATIONALS ALS SHELL EN BP WEL ÉCHT MEEWERKEN AAN DE ONTWIKKELING VAN DE WATERSTOFECONOMIE. WAT ZOU HUN BELANG DAARBIJ KUNNEN ZIJN?
Ze zeggen in ieder geval van wel. Shell en BP achten zich heden ten dage geen oliehandelaar meer, maar degenen die iedereen van brandstof voorziet. Nu ook zij tot de overtuiging zijn gekomen dat waterstof een belangrijke brandstof zal gaan worden willen zij ook in die markt aanwezig zijn en zitten dus in alle grote waterstofprojecten. Daarbij speelt natuurlijk eigenbelang een grote rol. Mochten de fossiele brandstoffen inderdaad schaars worden, dan zijn deze bedrijven voor hun voortbestaan afhankelijk van alternatieve bronnen
ZIJN ER GEEN VEEL BETERE EN VEILIGER OPLOSSINGEN TE BEDENKEN VOOR WATERSTOF? WAT TE DENKEN VAN PLANTAARDIGE OLIËN (ZONEBLOEM-, MAÏS-, RAAPZAAD-,OLIJF-OLIE), BIODIESEL, ELEKTRICITEIT OF ZELFS SAMENGEPERSTE LUCHT ALS AANDRIJVER VOOR VOERTUIGEN?
Naar biodiesel wordt veel onderzoek gedaan en het zou één van de alternatieven voor duurzame autobrandstof kunnen zijn. Samengeperste lucht heeft te weinig energie om een goed alternatief te zijn. Omdat je elektriciteit niet op kunt slaan en echt grote vermogens zoekt men een alternatief. Waterstof lijkt daarvoor over de beste eigenschappen te beschikken.
__________________________________
Samenstelling van deze lijst:
Marc Koenen - redactie Noorderlicht, Rob van Hattum – maker van de uitzendingen, Stan van Engelen, Martijn Kieft en leden van de Nederlandse Waterstofvereniging (www.waterstof.org)