Hoe schoon is een auto op waterstof?
Auteur: Wim Schermer
Augustus 2020
Hoe schoon is een waterstofauto?
Samenvatting
Rijden op grijze waterstof levert een CO2 uitstoot op van 100 gram km. Rijden op groene waterstof levert een CO2 uitstoot op van 362 gram per km. De op groene waterstof rijdende Toyota Mirai levert 3,6 maal zoveel CO2 uitstoot op in vergelijking met dezelfde Mirai op grijze waterstof.
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
Iedereen denkt dat een auto op waterstof schoon is. De overheid en milieubeweging denken dit ook. Maar is dat wel zo? Wij maken de sommen en komen tot de schokkende conclusie dat rijden op – groene – waterstof de meest vervuilende manier van autorijden is.
Een auto op waterstof levert tijdens het rijden geen nadelige uitstoot op. Hoewel waterdamp een vervelend broeikasgas is, zijn de hoeveelheden gering en komen er verder geen schadelijke stoffen uit de uitlaat. Maar voordat de waterstof auto gaat rijden moet er natuurlijk wel waterstof worden geproduceerd.
Grijze waterstof, gemaakt met SMR uit aardgas
Waterstof kan gemaakt worden uit aardgas door Steam Reforming, we krijgen dan grijze waterstof die flink vervuilend is. Voor het maken van 1 kg waterstof verdwijnt er 10 kg CO2 in de atmosfeer. Op 1 kg waterstof rijdt een Toyota Mirai of een Hyundai Nexo maximaal 100 km. Dit betekent dat er per km 100 gram CO2 wordt uitgestoten. Daarmee voldoen deze auto’s niet aan de huidige norm van maximaal 95 gram CO2 per km. Dit gaat ‘m dus niet worden. Of … toch wel?
De overheid, de milieubeweging en een aantal belanghebbende bedrijven willen liever dat er met groene waterstof wordt gereden. Groene waterstof wordt gemaakt uit duurzame wind- en zonnestroom. Dat lijkt ideaal, de hele keten van opwekking tot verbruik is dan schoon. Maar de vraag is ook hier weer, klopt het verhaal wel?
Om groene waterstof te maken zijn er zogenaamde electrolysers nodig.
Electrolysers maken van super zuiver water waterstof en zuurstof. De overheid heeft de SDE++ subsidie op electrolysers beperkt tot 2.000 draaiuren per jaar. Er kan dus wel geëxperimenteerd worden maar niet op grote schaal worden geproduceerd. Dat lijkt vreemd omdat de overheid het rijden op waterstof zonder enige bijtelling sterk stimuleert.
Groene waterstof blijft zonder subsidie drie tot vier keer duurder dan grijze waterstof en maakt rijden op waterstof letterlijk onbetaalbaar. Om u een idee te geven hebben wij berekend wat het kost om alle Nederlandse personenauto’s op waterstof te laten rijden. De daarvoor benodigde ruim 1.500 extra windmolens en immense electrolysers, gaan rond 40 miljard euro meer kosten dan de kosten voor opwekking van elektriciteit voor elektrisch rijden.
Waarom wil de overheid die electrolysers niet royaal subsidiëren? Daarvoor moeten we vooral kijken naar het rendement van groene waterstof en de nadelige milieueffecten in de hele keten.
De overheid is natuurlijk niet gek. Het PBL, het Plan Bureau voor de leefomgeving heeft uitgerekend dat tot ver na 2030 groene waterstof veel vervuilender is dan grijze waterstof. Zelfs als de uitstoot van de elektriciteitsmix is verbeterd van de huidige 556 gram CO2 uitstoot (2020) naar 186 gram per kWh (verwachting in 2030), zal er per kg groene waterstof nog steeds 1,6 kg meer CO2 worden worden uitgestoten.
Rendementen
Waterstof aanhangers schermen steevast met hoge rendementen en stellen dat die rendementen nog zullen toenemen. Wat de waterstofadepten niet vertellen is dat thermodynamische wetten bepalen hoeveel elektriciteit er nodig is om een bepaalde hoeveelheid waterstof te maken. Grosso modo komt het erop neer dat bij het maken van waterstof 30% energie verloren gaat. De brandstofcel die van waterstof weer elektriciteit maakt heeft een rendement van 50 tot 60%. Als er 70% van de energie over is na elektrolyse en daarvan verdwijnt in de brandstofcel nog eens 50% dan is het niet moeilijk uit te rekenen dat er maar zo’n 30% netto overblijft. Al die rendementen zeggen niet zo veel, laten we gewoon naar het aantal kilometers kijken dat de waterstofauto en de accu-elektrische auto af kunnen leggen met hetzelfde aantal kWh.
We gaan voor de volgende berekeningen uit van de energie om 1 kg groene waterstof te maken. Dat kost 65 kWh elektriciteit (incl. compressie naar 700 Bar). We zagen al dat de Toyota Mirai en de Hyundai Nexo FCEV hiermee maximaal 100 km kunnen afleggen.
Rechtstreeks gebruiken van de elektriciteit
Als we van die 65 kWh geen waterstof maken maar die stroom rechtstreeks in de accu van een Hyundai Kona of een Tesla Model 3 laden? Dan rijden die twee auto’s, op precies diezelfde 65 kWh, maar liefst 400 km ver. Een factor vier verder. Ofwel je kunt met dezelfde hoeveelheid elektrische energie één waterstofauto laten rijden of vier accu-elektrische auto’s.
Dit betekent dat als wij met de Toyota Mirai en de Hyundai Nexo 400 kilometer willen rijden, daar 4 x 65 kWh is 260 kWh elektrische energie nodig. Dat is maar liefst 195 kWh meer dan voor diezelfde afstand nodig is bij de Hyundai Kona en de Tesla Model 3.
“Iedereen” wil graag op groene waterstof rijden en dus gebruik maken van wind- of zonnestroom. Het is glashelder dat je elektrische energie maar één keer kan gebruiken. Als die 195 kWh die er voor de waterstofauto’s meer nodig is om 400 km te rijden, door de electrolyser is gebruikt, kan die niet meer worden gebruikt voor het laten werken van bijv. een warmtepomp of het direct laden van de accu van een elektrische auto.
Verdringing
Uiteraard is die stroom wel nodig. We hebben in Nederland maar 20% duurzaam opgewekte elektriciteit. 80% van de benodigde elektriciteit komt uit kolen- en gascentrales.
De warmtepompen en de accu’s van elektrische auto’s moeten dan worden gevoed met stroom uit die fossiele energiecentrales.
Dit heet verdringing en is letterlijk onvermijdelijk zolang we nog geen 100% groene elektriciteitsopwekking hebben. We weten nu al dat ook na 2050 aardgas een deel van de elektriciteitsproductie voor zijn rekening zal nemen. Die verdringing zal dus nooit ophouden.
De fossiele energiemix in Nederland, gas- en kolencentrales, stoten voor elke geproduceerde kWh 556 gram CO2 uit.
De 260 kWh die de waterstofauto’s nodig hebben om 400 km te rijden, leveren maar liefst 260 x 556 gram = 144,6 kg CO2 uitstoot op.
144,6 kg CO2 gedeeld door 400 km levert een CO2 uitstoot op van 362 gram per km. We brengen nog even in herinnering dat de maximum uitstoot van een personenauto in Nederland 95 gram CO2 per km is.
Conclusie
Met 362 gram CO2 uitstoot per gereden km behoren de Toyota Mirai of Hyundai Nexo FCEV tot de meest vervuilende auto’s van Nederland. Zelfs een Bentley Flying Spur, een enorme 8-cilinder sportsedan, scoort met 342 gram CO2 uitstoot per km, gunstiger dan beide waterstofauto’s.
Tip voor de overheid.
Het kan toch niet zo zijn dat de overheid een aantoonbaar vervuilende waterstof auto, rijdend op waterstof uit aardgas waarvan ook nog eens 30% verloren gaat tijdens de steam reforming, zonder bijtelling en zonder accijns ondersteunt? We praten dan nog niet over rijden op groene waterstof die per saldo 3,6 maal zo vervuiling oplevert.
De aantoonbaar zeer veel schonere accu-elektrische auto wordt gestraft met steeds hogere bijtelling en hoge belasting op elektriciteit.
