De toekomst van de waterstoftruck
Waterstoftrucks worden beschouwd als een veelbelovend alternatief voor emissievrij vrachtvervoer over de weg. Maar voordat ze in grote aantallen kunnen worden ingezet, moeten er nog verschillende technologische en economische vragen worden beantwoord.
Waterstof (H₂) kan worden gebruikt om zware bedrijfsvoertuigen praktisch emissievrij aan te drijven - met andere woorden, zonder directe uitstoot van broeikasgassen (vooral CO₂) en luchtverontreinigende stoffen (stikstofoxiden, roet, enz.). Daarom zijn waterstoftrucks in de EU wettelijk gedefinieerd als emissievrije voertuigen, wat betekent dat ze voorrang krijgen als het gaat om zaken als tolheffing voor vrachtwagens of toegangsverboden tot stadscentra.
Toch lopen waterstoftrucks qua technologie en implementatie nog steeds achter op batterij-elektrische voertuigen (BEV's). E-trucks komen geleidelijk beschikbaar als productievoertuigen voor transport over korte afstanden; vanaf 2025 zullen er ook e-trucks zijn voor lange afstanden met een bereik tot 500 kilometer. Waterstofvoertuigen zijn daarentegen alleen beschikbaar als prototypes of, in het beste geval, geproduceerd in zeer kleine series. Het is nog onduidelijk welke waterstofaandrijving en welke tankmethode de overhand zullen krijgen.
Er wordt een fundamenteel onderscheid gemaakt tussen waterstoftrucks met een verbrandingsmotor (HICEV's) en die met een elektrische aandrijflijn op waterstofcellen (FCEV's). HICEV's maken gebruik van bestaande verbrandings- en dieseltechnologie: waterstof wordt in een zuigermotor geïnjecteerd en ontstoken, en de vrijgekomen energie wordt omgezet in beweging en warmte. Deze technologie heeft voor- en nadelen. Het voordeel is dat het gebaseerd is op de huidige volwassen verbrandingstechnologie. Op dit moment is dit een voordeel, maar met de toenemende verschuiving naar elektrische voertuigplatforms kan het uiteindelijk een nadeel blijken te zijn, omdat voertuigfabrikanten zich op de lange termijn op één platform zullen richten. Bovendien stoten HICEV's minimale resthoeveelheden CO₂ en luchtverontreinigende stoffen uit. Van de grote fabrikanten van bedrijfsvoertuigen hebben MAN, Volvo en DAF aangekondigd dat ze de ontwikkeling van waterstof-ICEV-technologie willen doorzetten.
Speciale focus: de brandstofcel
Wat waterstoftechnologieën betreft, kiezen de meeste toonaangevende fabrikanten van commerciële voertuigen voor brandstofcellen. In een brandstofcel vindt een katalytische reactie plaats die waterstofatomen van één elektron ontdoet. Dit genereert elektriciteit die ofwel rechtstreeks door de elektrische aandrijflijn wordt verbruikt of in een back-upbatterij wordt opgeslagen. In combinatie met de aangezogen zuurstof produceert de reactie waterdamp (H₂O) en warmte als afvalproducten. De FCEV-truck is gebaseerd op e-mobility platforms en de technologie is efficiënter dan vergelijkbare waterstof ICE-aandrijvingen. Vooral Daimler Trucks, Volvo en Iveco werken aan FCEV-concepten voor vrachtwagentrekkers en hebben al prototypes op de weg. Echte productievoertuigen met een bijbehorend servicenetwerk zullen echter niet voor het einde van dit decennium worden aangekondigd. De Zuid-Koreaanse fabrikant Hyundai produceert momenteel een kleine serie FCEV-trucks met de XCIENT Fuel Cell en DACHSER gebruikt al meer dan een jaar een waterstofvoertuig en trailer van Hyundai in tweeploegendienst. Met een bereik van meer dan 400 kilometer pendelt het voertuig meestal zonder problemen tussen zijn thuisbasis in Maagdenburg en Berlijn.
DACHSER gebruikt al meer dan een jaar een waterstofvoertuig en trailer van Hyundai in tweeploegendienst.
De brandstofceltechnologie zelf is al behoorlijk volwassen in vrachtwagens; wat nog ontbreekt is een standaard voor de opslag van waterstof in het voertuig. Hier strijden drie systemen om een positie: Gasvormige waterstof opslaan in gascilinders met een druk van 350 bar is standaard in stadsbussen en bijvoorbeeld ook in Hyundai-trucks. De 350-bar-technologie is beproefd en het aantal tankstations dat deze technologie gebruikt is navenant hoog. Er is echter één groot nadeel: de gascilinders nemen veel ruimte in beslag, waardoor het met de gegeven afmetingen van het voertuig vrijwel onmogelijk is om een actieradius van meer dan 500 kilometer te bereiken zonder dat dit ten koste gaat van de laadruimte. Dit betekent dat er bij 350 bar geen direct actieradiusvoordeel is ten opzichte van BEV's.
Fabrikanten zoals Daimler en Iveco kijken daarom naar de 700-bar technologie. Opgeslagen in gascilinders met een hogere druk, maakt de waterstof een bereik van ongeveer 750 kilometer mogelijk zonder verlies van laadruimte. Het vereiste netwerk van 700-bar tankstations voor vrachtwagens moet op basis van de AFIR-verordening tegen 2030 worden gebouwd op het belangrijkste snelwegennet van de EU.
Daimler volgt de meest ambitieuze technologie voor de opslag van waterstof. Waterstof dat onder druk vloeibaar is gemaakt bij koude temperaturen (LH₂) kan als vloeistof worden opgeslagen in speciale containers. Het is vergelijkbaar met LNG-technologie, waarbij aardgas onder vergelijkbare omstandigheden vloeibaar wordt gemaakt. De hoge energiedichtheid van LH₂-technologie zou vrachtwagens in staat moeten stellen om afstanden van meer dan 1.000 kilometer af te leggen. Maar omdat het vloeibaar maken zoveel energie kost, is deze technologie voor waterstofopslag momenteel nog het verst verwijderd van algemene beschikbaarheid.
Kosten maken het verschil
Waterstoftechnologie loopt ook nog steeds achter op BEV-trucks in een directe kostenvergelijking. Omdat ze nog niet in volumeproductie zijn, kosten FCEV-vrachtwagens meer dan twee keer zoveel in aanschaf (capex) als vergelijkbare BEV-vrachtwagens. Wat de bedrijfskosten (opex) betreft, zijn vooral het energieverbruik van de voertuigen en de prijs van groene waterstof of elektriciteit relevant, inclusief de kosten van de tank- en oplaadinfrastructuur. De prijsniveaus variëren echter sterk in Europa.
Als de gebruiksduur of een actieradius van meer dan 500 kilometer een rol spelen in de berekening, dan zouden waterstoftrucks een economisch voordeel kunnen hebben ten opzichte van BEV's. Als bijvoorbeeld een gebrek aan beschikbare snelladers kostbare tijd van de bestuurder in beslag neemt voor het opladen van BEV's, of als het niet mogelijk is BEV's 20 uur per dag te gebruiken, dan zou de waterstoftruck het voordeel kunnen hebben in termen van totale kosten vanwege de korte oplaadtijd van ongeveer 15 minuten.
Aanbieders van waterstoftrucks moeten dringend de normen voor het tanken verduidelijken, zodat er in de uitbreiding van de infrastructuur kan worden geïnvesteerd en de volumeproductie kan beginnen. Dit is de enige manier waarop de waterstoftruck zijn steentje kan bijdragen aan het verminderen van de opwarming van de aarde. Volgens DACHSER heeft de logistiek alle emissievrije technologieën nodig die zijn goedgekeurd voor vrachtvervoer over de weg in de EU. De discussie over de verdiensten van BEV's versus waterstofvoertuigen kan vaak verhit raken, maar één ding blijft waar: het is geen kwestie van “of/of”, maar eerder van “ allebei, alstublieft”.
Auteur: Andre Kranke, Head of Corporate Research & Development at DACHSER