Opinie

De grond-, weg- en waterbouwsector werkt veel met dieselaggregaten. Rijkswaterstaat wil het gebruik van deze vervuilende en lawaaierige aggregaten terugdringen en riep een pilot Waterstoftechnologie in het leven. De pilot is onderdeel van het innovatieprogramma Wegen naar de toekomst. Zes bedrijven/consortia deden een gesubsidieerde haalbaarheidsstudie voor een door henzelf ontworpen apparaat. Op 1 november 2007 honoreerde minister Eurlings van Verkeer en Waterstaat drie van deze studies door geld beschikbaar te stellen voor de ontwikkeling van een prototype. De verkozen voorstellen komen van een consortium rond Brinkmann & Niemeijer (B&N) uit Twello, Brimos uit Hattem en van een combinatie van Nedstack Fuel Cell Technology en HyGear Fuel Cell Systems uit Arnhem.

Een installatie met een bijna-nul-emissie

Enorme gastank

B&N is gespecialiseerd in de (in)bouw van aggregaten, pompsets, hydraulieksets en geluidsgedempte omkastingen en containers. Ook importeert het bedrijf dieselmotoren. B&N ontwierp een autonoom brandstofcelsysteem voor verkeersinformatiewagens. Deze wagens, aanhangwagens voorzien van een aggregaat en een informatiebord, worden onder andere bij wegwerkzaamheden ingezet. Zij functioneren dag en nacht zelfstandig, onbeheerd en onbewaakt.

Voor dit project werkt B&N samen met de Voller Energy Group uit Hampshire, JD Nederland (mobiele bebakening en verkeerstechniek) uit Apeldoorn en het Utrechtse adviesbureau Ecofys. Directeur techniek Jaap Lankhaar van B&N: "Hiermee hebben we alle belangrijke competenties in huis. JD Nederland verkoopt informatiewagens en levert de displaytechniek; ook bouwen en assembleren zij het geheel. B&N levert het totale energiesysteem, zoals het batterijpakket en alle beveiligingstechniek. Ecofys is onder andere projectmanager en technische denktank. Voller levert de Emerald, een reformer met brandstofcel in één module, samen met de bijbehorende sturingselektro-nica. Daarnaast zijn er meer gerenommeerde toeleveranciers."

"Onze belangrijkste overweging bij het ontwerp," zo zegt Lankhaar, "was dat de energiedichtheid van waterstof veel te klein is om met flessengas te kunnen werken. Je hebt een enorme gastank nodig om eenzelfde hoeveelheid energie op te slaan als in een klein LPG- of dieseltankje. Vergelijk: een 10 liter drukcilinder H2 onder 200 bar heeft dezelfde energie-inhoud als een dieseltankje van 0,6 liter. Dat schiet dus niet op. LPG ligt volumetechnisch niet zo ver van diesel af. Flessengas wordt bovendien voor deze toepassing veel te duur. Volgens onze berekeningen maar liefst 21 keer zo duur als LPG. We zijn daarom uitgekomen op een LPG-gestookte unit met accupack, met een reformer die LPG omzet in waterstof van voldoende zuiverheid voor de voeding van de brandstofcel. Daarnaast werken we voor het informatiebord met de nieuwste led-techniek, waardoor ook minder elektriciteit nodig is."

Het mooie van LPG is dat het in vrijwel elk tankstation beschikbaar is. Later kan overgeschakeld worden op ethanol of methanol als brandstof. "We kunnen de unit daar gemakkelijk op aanpassen."

“LPG is misschien minder 'sexy' dan waterstof, maar het is natuurlijk wel erg praktisch én goedkoop”

Voor de reformertechniek koos men voor steamreforming. "Dat betekent dat er geen 100 procent waterstof wordt geleverd maar 70 procent (zogenaamd reformaat). De rest is CO2. Dit mengsel is voor veel brandstofcellen voldoende zuiver. Maar de installatie heeft dus wel een zekere uitstoot, namelijk van CO2. In elk geval geen roet, fijnstof, CH, zoals bij diesel. En het proces is weer veel schoner dan bij toepassing van een LPG-motor. Daarom spreken we bij onze installatie van een bijna-nul-emissie."

Ambitieus

De door B&N ontworpen installatie heeft een aantal voordelen. ‘Er kan altijd ergens in de buurt getankt worden. Verder praten we bij LPG over bestaande, beproefde tech-niek,’ zegt Lankhaar. 'Dat betekent dat we bij het maken van ons prototype snel kun-nen werken. Dat moet ook, want we hebben toegezegd de wagen op de beurs Intertraf-fic te presenteren. Dat is begin april 2008, in de Amsterdam RAI. Minister Eurlings komt kijken. Dan moet er een goed functionerende installatie klaar staan. En voor het zover is, moet er nog veel gebeuren.’

Verder is de installatie veel schoner dan de traditionele dieselvariant. Voor NOx, CO, PM en SOx bedraagt de uitstootreductie 98 procent, voor CO2 24 procent. Andere voordelen zijn het hoge rendement van de brandstofcel en het feit dat de technologie geluidsarm is. "Bovendien is de hoeveelheid waterstof in de installatie op alle momenten heel klein, omdat de energiebuffering in de LPG-tank en in het accupack zit en niet in een waterstoftank. Dat verhoogt de veiligheid, zeker zolang er nog relatief weinig regelgeving is rond waterstof. Ook hebben we diverse systemen ontwikkeld voor de beveiliging van de goede werking van het apparaat."

Een bijkomend voordeel is nog dat het informatiebord op 24 Volt gelijkstroom werkt. Dat bespaart een DC/AC-omvormer, waardoor het installatierendement weer iets gunstiger is.

Ook bij de toegepaste full colour led-techniek van het matrix display gebruikt B&N de nieuwste technologie. Dat zorgt voor veel lichtopbrengst bij een relatief gering stroomgebruik, al vraagt een full colour paneel meer stroom dan één- of twee kleurentechniek. De ledtechniek maakt nadrukkelijk onderdeel uit van het project.

Als nadeel van het gebruik van LPG ziet Lankhaar het feit dat LPG ‘niet sexy’ is. "Minder sexy dan waterstof. Marketingtechnisch is dat een nadeel. Maar LPG is natuurlijk wel erg praktisch én goedkoop."

Sneeuwbal

Hoe ziet Lankhaar de verdere ontwikkelingen rond dit onderwerp? "LPG maakt in combinatie met reformertechniek de toepassing van brandstofcellen gemakkelijker. Dat betekent dat het aantal toepassingen zal groeien. Daarnaast zullen we geleidelijk aan installaties met een groter vermogen kunnen bouwen. We praten nu, met de Emerald, over 800 tot 1000 Watt. Maar dat vermogen neemt in de toekomst toe. Deze ontwikkelingen samen leiden tot een grotere omzet en daardoor tot dalende prijzen. Dat veroorzaakt een sneeuwbaleffect. En dat is belangrijk. Willen we een goede marktintroductie van dit soort wagens realiseren, dan moet er een goede kostprijs ontstaan. Anders willen de aannemers, de groep die hiermee aan het werk moet, er niet aan. En dat moet wel, want er valt flink te besparen: als alle informatie- en pijlwagens in de verkeerssector in Nederland voorzien worden van brandstofcellen voor de elektriciteitsvoorziening, vermindert de CO2-uitstoot met 10.000 ton per jaar, zo heeft Rijks-waterstaat berekend. En als alle nood- en tijdelijke verlichting stroom krijgt uit een brandstofcelaggregaat neemt de CO2-uitstoot zelfs met 1 miljoen ton af."