Voertuigen met waterstofbrandstofcellen floreren in Californië

Waterstof is niet alleen het meest voorkomende element in het universum, maar ook het meest voorkomende element hier op aarde. Toch heeft de beperkte beschikbaarheid van zuivere waterstof in gasvorm waterstofbrandstofcellen tientallen jaren tegengehouden.

In de kosmos bestaan ​​sterren meestal uit waterstof. Hier thuis wordt onze waterstof grotendeels gebonden aan zuurstof om water te maken. Om waterstof in een brandstofcel te kunnen gebruiken om elektriciteit te maken, moet je een watermolecuul afbreken of een complexe koolwaterstof zoals aardgas afbreken. Als je het aardgasmolecuul breekt, krijg je waterstof, maar ook koolstofdioxide, wat leidt tot opwarming van de aarde. Bovendien gebruikt u een niet-hernieuwbare hulpbron. Dan blijft er water over, wat een geweldige bron is, behalve dat je meer energie moet steken in het afbreken van het molecuul dan je terugkrijgt als je waterstof gebruikt om elektriciteit op te wekken.

De oplossing die waterstof tot een werkbare brandstof maakt, is deze: hernieuwbare energie gebruiken om voldoende overtollige elektriciteit te creëren, zodat je het water kunt afbreken en die energie kunt opslaan in de vorm van waterstof. Het is niet zo elegant als het zou kunnen zijn, maar het is best goed als je bedenkt wat er moest gebeuren om zonne-energie op te slaan in de vorm van olie, steenkool en aardgas.

Dat is één kant van het waterstofraadsel. De andere problemen zijn het bouwen van auto's die op waterstof kunnen rijden en het creëren van een infrastructuur die groot genoeg is om waterstof te leveren aan die auto's waar en wanneer ze het nodig hebben. Om daar meer over te weten te komen, gingen we naar San Francisco SEMICON West, en we gingen zitten met de Brandstofcelpartnerschap in Californië om erachter te komen waar de zaken vandaag staan ​​en wat er in de nabije toekomst gepland staat.

Het gaat over infrastructuur

Het vinden van de financiering voor elk infrastructuurproject is altijd een uitdaging. Als een staat een project financiert om waterstofstations te bouwen en het netwerk om deze bij te vullen, ook faciliteiten voor de opwekking van waterstof, komt dat geld doorgaans uit andere projecten, wat de groei heeft vertraagd adoptiepercentage. Maar nu besluiten verschillende staten en nationale regeringen dat waterstof een plaats in hun plannen zal krijgen.

“Ik denk dat het echte grote probleem is om de infrastructuur gebouwd te krijgen, want wat we tot nu toe hebben laten zien is dat als je een waterstofstation kunt openen, autofabrikanten een auto kunnen verkopen”, zei hij. Keith Malone, wetgevende outreach en communicatiefunctionaris voor het California Fuel Cell Partnership.

De organisatie van Malone werkt samen met autofabrikanten en beleidsmakers van de overheid om de argumenten voor waterstofinfrastructuur te bepleiten, en ze boeken niet alleen resultaten in Californië, maar over de hele wereld.

“In het noordoosten worden twaalf waterstofstations gebouwd in de corridor New York naar Boston”, onthulde Malone. “Het is een particuliere inspanning, maar verschillende regio’s vereisen een verschillende aanpak. In Californië hadden we in 2013 wetgeving die de eerste mijlpaal vaststelde, namelijk 100 strategisch gelegen stations en de financiering om dat te doen. Op dit moment zijn we op 35 stations die open en operationeel zijn. We hebben meer dan 30 stations in ontwikkeling. Dit najaar hebben we weer een financieringscyclus die ons hoogstwaarschijnlijk boven de 100 stations zal brengen.”

Op dit moment heeft Californië de meeste waterstofstations van alle Amerikaanse staten, maar het is nog maar een begin.

“Om dit allemaal in perspectief te plaatsen in termen van het aantal stations dat nodig is: op dit moment hebben we in Californië 8.000 benzinestations”, vertelde Malone ons. “Maar slechts ongeveer 1.800 van hen leveren 50% van de brandstof aan de consumenten. De gouverneur zei zojuist dat we tegen 2025 200 waterstofstations willen hebben. Vervolgens komt onze leden binnen een paar weken met een routekaart om tegen 2030 duizend stations te bereiken.”

De gedachte is dat door waterstofstations strategisch te plaatsen, een paar stations effectief een grote gemeenschap van waterstofauto’s kunnen bedienen.

‘Duizend stations en een miljoen auto’s’, zei Malone. “Het is een lastig doel, maar dat is de visie die we hebben. Het gaat niet alleen om personenauto's. Je hebt ook de middelzware plicht/zwaar voertuig categorie omdat ze met die grotere voertuigen en wagenparken ook volume aan de waterstofkant genereren. Je begint dus te zien dat de kosten per eenheid dalen.”

Het creëren van vraag naar grote hoeveelheden waterstof is van cruciaal belang om waterstof zuinig te maken, en steun komt van over de hele wereld.

“Toen ik zes jaar geleden voor het eerst begon, hadden we het over Californië, Duitsland, Japan en Zuid-Korea”, herinnert Malone zich. “Het afgelopen jaar hebben we China aan de lijst toegevoegd omdat zij het volume zullen stimuleren. Op dit moment hebben Duitsland en Japan zelfs meer waterstofstations dan wij. Maar we hebben meer auto's op de weg. Vanaf 1 juli hebben we ruim 5.000 waterstofvoertuigen op de weg in Californië.”

Het gaat ook over het opslaan van energie

Het voordeel van het tanken van een auto met waterstof is dat autofabrikanten het magische kunnen bereiken Actieradius van 300 mijl tussen het tanken en het bijvullen van een waterstofbrandstofcelauto duurt het niet langer dan het tanken van benzine. Net als benzine wordt de energie voor het aandrijven van de auto opgeslagen in waterstof, in plaats van volledig in een batterij te worden opgeslagen.

“Het interessante is dat we in Californië een beetje voorop lopen met brandstofcelauto’s en waterstof infrastructuur,’ legde Malone uit, ‘en ik blijf maar grapjes maken dat Californië het model gaat lanceren, maar Texas zal het bewijzen.”

Kunnen waterstofbrandstofcelvoertuigen echt verkopen in het olieland van Texas?

“Ik denk dat Texas via een andere route brandstofcelvoertuigen zal gaan gebruiken omdat ze zoveel windenergie hebben, wat betekent dat ze een overschot hebben,” merkte Malone op. “Ik ben er vrij zeker van dat ze overcapaciteit hebben en niet weten wat ze ermee moeten doen. Maar een van de dingen die je kunt doen is water splitsen om waterstof te maken. In Texas kun je die waterstof opslaan in ondergrondse zoutgrotten. We hebben het niet over kilowatt of gigawatt aan vermogen; we hebben het over terawatt aan stroom die kan worden opgeslagen. Waterstof wordt in veel opzichten de batterij.”

Wanneer grote hoeveelheden energie kunnen worden opgeslagen en toegankelijk zijn wanneer dat nodig is, zijn nieuwe toepassingen mogelijk.

“Waterstof kan een netbalancer worden”, zegt Malone. Netbalancers helpen energiedistributiesystemen de opwekking af te stemmen op de vraag. Omdat brandstofcellen vrijwel onmiddellijk op en neer gaan, kunnen de opgeslagen waterstofvoorzieningen de productie van moment tot moment afstemmen op de vraag.

“Als je naar het soort markt voor stationaire brandstofcellen kijkt, is deze een beetje onder de radar gebleven,” zei Malone, “maar deze is zeer actief geweest. Telecombedrijven gebruiken brandstofcellen als back-upgeneratoren omdat de tanks de waterstof vrij lang kunnen vasthouden. Toen superstorm Sandy aan de oostkust plaatsvond, waren er langs de oostkust ongeveer 80 reservegeneratoren met brandstofcellen in bedrijf. Eén van hen ging naar beneden, dat is alles. Hij viel uit omdat hij ongeveer vier uur onder water stond, en ging toen weer online.”

Een westkustcorridor

Terwijl Californië zijn waterstofinfrastructuur uitbouwt, is de volgende stap het verbinden van de grote steden aan de westkust beschikbare waterstofstations om zowel personenvoertuigen als zwaar vrachtverkeer langs de kust te laten bewegen handig.

“Ze hebben zojuist hun eerste staatswaterstofstation in Canada geopend”, vertelde Malone aan Digital Trends. “Brits-Columbia financierde een onderzoek en vroeg een groep bedrijven om te kijken naar het gebruik van hun hernieuwbare netwerk en het maken van hernieuwbare waterstof voor export naar Japan en Californië. Dan heb je Californië en eigenlijk Oregon, Washington moeten samenkomen omdat je het een niet zonder het ander kunt doen.

In het afgelopen decennium hebben Californië, Oregon, Washington en British Columbia zich gecommitteerd aan het opzetten van een netwerk van oplaadstations voor elektrische voertuigen, bekend als de West Coast. Elektrische snelweg. Dankzij dit netwerk kunnen elektrische voertuigen de hele westkust bereizen, van de Mexicaanse grens tot Canada. Een waterstofnetwerk zou er waarschijnlijk vrijwel hetzelfde uitzien.

De volgende stappen

Vanaf vandaag zijn er twee brandstofcelvoertuigen te koop in Californië. Zowel de Honda Clarity als de Toyota Mirai genieten van verkoopsucces in gebieden waar waterstofinfrastructuur bestaat. Hyundai had in 2017 een Tucson SUV met brandstofcel en is van plan terug te keren met de Nexo cross-over in 2019.

“BMW komt op de markt”, zei Malone. “In ongeveer 2019 heb je dat gedaan Mercedes-Benz met zijn plug-in brandstofcelauto. Audi komt met een auto op de markt. Er werd gesproken over een serieuze productierun. Onlangs had je dat Honda en GM kondigen een gezamenlijke dochteronderneming aan om brandstofcellen te bouwen in Michigan of Ohio. Als je naar die aankondiging kijkt zoals ik het me herinner, sprak GM ook over het feit dat dit een krachtbron is en behield hij zich het recht voor om deze te gebruiken voor niet-voertuigdoeleinden of niet-transportdoeleinden.

Een gepland voorbeeld van waterstofenergie zijn de Olympische Spelen van 2020 in Tokio.

“Tokio geeft meer dan $300 miljoen uit om deze technologie onder de aandacht te brengen,” zei Malone. “We hebben het over duizenden voertuigen en waterstofstations die worden gefinancierd door Honda, Toyota en Nissan. Je krijgt ook honderd bussen en die gaan het atletendorp van stroom voorzien met stationaire brandstofcellen en waterstof.”

Malone heeft advies voor mensen die geïnteresseerd zijn in de technologie, maar niet in gebieden wonen met een actief waterstofinfrastructuurplan.

‘Ik ga hier een beetje politiek worden’, waarschuwde hij. “Voor degenen die brandstofcelvoertuigen in hun staat willen zien, moet je je wetgevers bellen en met ze gaan praten. Als ze de informatie niet hebben, breng mij dan met hen in contact en ik zal met de wetgevers en hun medewerkers praten.”

Het zal waarschijnlijk veel moeilijker zijn dan simpelweg een telefoontje plegen, maar het is een begin.

Aanbevelingen van de redactie

• Hyundai’s waterstofbrandstofceltruck maakt het vervoeren van vracht groen en glamoureus
• Waterstof was de brandstof van morgen, dus wat gebeurde er?
• Toyota Mirai van de volgende generatie bevestigt dit ondanks aanhoudende problemen met waterstoftechnologie
• BMW plaagt opnieuw waterstofauto's met brandstofcel X5-concept
• Hyundai Nexo is het eerste brandstofcelvoertuig dat door de IIHS aan een crashtest is onderworpen