We vinden het altijd prettig, al die cijfers. Handig om snel te vergelijken, keuzes te maken. Maar al die cijfers zijn betrekkelijk. Er worden veel aannames gedaan, technologie blijft verbeteren, en hier en daar spelen vooringenomenheid en eigenbelang allicht een rol. Korte samenvatting : Op Wheel-to-Wheel basis is de efficiency van waterstof 22% en van elektriciteit 70 tot 90%. De race is gelopen zou je zeggen. (voor uitleg van begrippen, zie onderaan de blog).

CO2 emissie, batterijen en brandstofcellen.

Terug filmend gaat al heel lang de strijd tussen BEV(batterij) en FCEV (fuel cell) over uitstoot, nog meer over efficiency. En dit is de achilleshiel  van de FCEV. We kijken dan niet alleen naar de uitstoot, de uitlaat. Maar we kijken naar hoe efficient we waterstof resp. stroom kunnen maken, hoeveel er verloren gaat bij distributie, opslag e.d. En tot slot hoeveel procent van de energie waar we mee begonnen, uiteindelijk op de wielen komt. Dat heet dus heel poëtisch : van bron naar wiel, from Well to Wheel, W2W.
Dag FCEV dus. Daar gaat een aanzienlijk groter deel van de energie verloren in het proces. En dat staat dus haaks  op de doelstelling dat we naar zero emission willen, waarmee het allemaal begon. Het probleem met waterstof is dat we dat moeten produceren. Dat kunnen we doen met gas (de zogenaamde grijze waterstof, de “steam reforming” methode)maar dit is smerig en levert veel CO2 op (wat we eventueel onder de grond kunnen stoppen).Of we kunnen waterstof maken met gebruikmaking van grote hoeveelheden elektriciteit. En dat leidt tot de vraag hoe die opwekking verloopt; via centrales die fossiel stoken, via wind- of zonne-energie (dan spreken we dus over groene waterstof). En dan zitten we echt in “the heart of the matter”. Opwekking met wind en zon kost natuurlijk geld (turbines, panelen, transport), maar is uiteindelijk aantrekkelijk. Bijkomende plus is, vaak genoemd, de mogelijkheid om (een surplus aan)  opgewekte elektriciteit als het ware op te slaan door er waterstof mee te maken. Later kan je dan die waterstof weer splitsen in elektriciteit/energie enerzijds en gewoon water anderzijds. In feite het proces dat op microniveau ook in een auto/ FCEV plaats vindt.

En dan de cijfers.

Al die cijfers zijn betrekkelijk. Er worden veel aannames gedaan, technologie blijft verbeteren, en hier en daar spelen vooringenomenheid en eigenbelang allicht een rol. We blijven op zoek naar die ene ultieme perfecte optimale oplossing voor de eeuwigheid. Maar er zijn teveel variabelen, teveel onzekerheden, teveel aannames. Kennis en technologie evolueren  rondom auto’s en energieopwekking, er is altijd een strijd om volume en dus om schaalvoordelen, kosten en prijskaartjes veranderen, consumenten veranderen in voorkeuren en acceptatie van vernieuwing, politiek is en blijft grillig.  En tot slot zijn er grote belangen, commercieel en politiek ingegeven subjectieve voorkeuren (u kent hem nog wel : wij van WC-eend adviseren WC-eend).

Op Well-to-Wheel basis is de efficiency van waterstof 22% en van elektriciteit 70 tot 90%. De race is gelopen zou je zeggen. (voor uitleg van begrippen, zie onderaan de blog). Dan de cijfers met alle voorbehoud over volledigheid, juistheid.

BEV FCEV
Efficiency/energieverlies
Electrolyse % 30
transport/opslag % 5 26
inverter AD/DC 5
Battery charge % 5
conversie H2 à E 50
inversie DC/AC % 5
motor efficiency % 10 10
Efficiency 73% 22%
efficiency bron/tank/wiel:
Well to Tank     % 42/91  *) 48
Tank to Wheel % 77 49
Well to Wheel  % 32,5/70 23
CO2 uitstoot(in ton)
materiaal/productie 7 12
productie accu 7 0,2
gebruik 7 25,3
totaal 18 37,5
prijs auto € >20.000 >60.000
range km. 250-300 gem. 450-600
400-550 high end
oplaadtijd 30-50 min. < 10 min.
thuis laden ja nee
snel laden ja nee
laadnetwerk/aantal hoog zeer laag
kosten energie/km € 0,08 0,21

*)  er ontstaat een groot verschil door de wijze waarop de energie aanvankelijk wordt opgewekt:
        met een conventionele centrale (fossiel gestookt)  of een centrale op renewables.

Voorbehoud : Cijfers geven een richting. Zie de kanttekeningen eerder in deze blog.

FCEV  groene waterstof maken kost 65 kWh en daarmee rijdt je 100 km. en met 260 kWh rijd je 400 km. Met die 65 kWh rijdt een Hyundai Kona 400 km., ofwel een factor 4. Met 260 kWh produceer je 556 gr per kWh ofwel 144,6 kg CO2 = 362 gram per kilometer. Een BEV produceert zo’n 60 tot bijna 80% minder CO2 dan een ICE, afhankelijk van hoe schoon/groen de elektriciteit is opgewekt. Voor de FCEV ligt dat percentage op 26% minder dan de ICE (grijs) en 76% bij groene productie van de waterstof.

De strijd lijkt gestreden. Maar die FCEV duikt regelmatig weer op. Vaak in combinatie met statements over toepassing in met name zwaardere auto’s(transport),  gebruik als “opslag/buffer” voor elektriciteit. De batterij-auto is dominant inmiddels. Veel producenten, grote aantallen, veel modellen en variatie,  veel vooruitgang in techniek, batterij, verbruik, range. De consument gaat geleidelijk om; veel van de bezwaren zijn inmiddels van tafel.  Range is OK, batterijcapaciteit en levensduur zijn beter, de infrastructuur (opladen) ontwikkelt zich.

De EV wordt geleidelijk meer een onderdeel van een lokaal energiesysteem thuis : opwekking met panelen, bi-directioneel laden, opslaan. Issue is wel dat we voor de winning van grondstoffen voor de batterij duidelijk enkele nadelen zien. De winning is erg vervuilend, arbeidsomstandigheden zijn erbarmelijk.

China heeft een sterke grip op de grondstoffen en op de batterijproductie.  Met een keuze voor andere technologie zoals de FCEV, zou je op het eerste gezicht de afhankelijkheid van China reduceren;  China immers controleert voor een belangrijk deel de grondstoffen, batterijproductie en BEV-productie. Maar een dergelijke “politiek strategische” overweging is  geen zinvol en valide argument om dan de BEV maar op te geven. De EV levert “value for money” maar de prijs is nog een issue. Producenten concurreren inmiddels flink op prijs, mede onder druk van de Chinese producenten. Vraag is nog steeds in hoeverre het wenselijk c.q. nodig is om de EV te blijven stimuleren met subsidies en fiscale faciliteiten. Ook de Europese (en Amerikaanse) industrie is actief, na lange aarzeling over het opgeven van die genetisch vastgelegde voorkeur voor de  auto met verbrandingsmotor.

Los van de vraag of we nu met een batterij of brandstofcel verder door het leven gaan, blijven de bonusvragen : gaan we echt schoner rijden, verlagen we echt de uitstoot, leveren we een bijdrage aan de oplossing van mobiliteitsthema’s (ruimtebeslag, congestie, alsmaar meer en grotere en zwaardere auto’s en meer kilometers). Vragen die in eerdere blogs al voorbij kwamen, en ook in de toekomst aandacht krijgen.

In een volgende blog nog wat cijfers over laden en tanken, energiekosten per km.  En er komt nog een variant in beeld : de synthetische brandstof, e-fuel. Nieuwe ronde, nieuwe kansen.

Hans Groenhuijsen, 6 maart 2024.

T                06-52 58 95 85
M              hans@hansgroenhuijsen.nl
I                 https://www.hansgroenhuijsen.nl
Link           https://www.linkedin.com/in/4fieldshansgroenhuijsen/

Alle artikelen en blogs : https://www.hansgroenhuijsen.nl/4-fields/

. wekelijks mijn blog ontvangen ? Meld je aan  via “aanvraag artikelen” op 

  https://www.hansgroenhuijsen.nl/inschrijven-kennisblogs/

. ©alle rechten voorbehouden Hans Groenhuijsen, 2024.

Afkortingen/begrippen:

BEV         Battery Electric Vehicle                                 batterij, elektrisch
CO2         Koolstofdioxide                                               smerig, broeikas
FCEV        Fuel Cell Electric vehicle                              waterstof  en brandstofcel, elektrisch
H2           waterstof
kWh        kilowattuur                                                        verbruik van apparaat van 1000 watt in 1 uur
OEM        original equipment manufacturer                autofabrikant
TCO         Total Cost of Ownership                                 wat kost het allemaal bij elkaar
Well        de bron                                                                 bron van energie
Tank        de tank (benzine) of batterij €                       opslag van energie in de auto
Wheel     wielen van de auto                                             wiel zet energie om in rollen/bewegen

https://www.hansgroenhuijsen.nl/4-fields/batterij-en-brandstofcel/

https://www.hansgroenhuijsen.nl/4-fields/batterij-of-brandstofcel-winst-en-verlies-of-de-beroemde-win-win/

https://www.hansgroenhuijsen.nl/4-fields/batterij-of-waterstof-wat-kost-dat-wat-levert-het-op/

https://www.hansgroenhuijsen.nl/4-fields/brandstofcel-of-batterij/

https://www.hansgroenhuijsen.nl/4-fields/de-batterij-plus-en-min/

https://www.hansgroenhuijsen.nl/4-fields/de-elektrische-auto-en-ons-brein-veranderen-goed-idee-maar-nu-even-niet/