De perfecte brandstof?
Waterstof als schone brandstof in verbrandingsmotoren
BMW waterstofmotor
Waterstoftankstation
Het gebruik van waterstof als schone brandstof bij verbranding kan een belangrijke stap zijn om lokale emissies zoals CO, CO2, NOx en roet terug te dringen. Ook het mengen van waterstof met aardgas (product: Hythane) zorgt voor een schonere verbranding. Dit kan toegepast worden in bijvoorbeeld bus- en automotoren. Maar ook gasturbines en gasmotoren die als stand-by eenheden ingezet worden voor elektriciteitsproductie kunnen gebruik maken van waterstof en Hythane als brandstof.
Initiatieven
In de tachtiger en negentiger jaren zijn er veel testen uitgevoerd met auto’s en bussen op waterstofgas. Ook werden speciaal voor dit doel nieuwe voertuigen ontwikkeld. BMW voert tegenwoordig een sterke promotiecampagne voor het gebruik van vloeibaar waterstof in verbrandingsmotoren. Bij grootschalige toepassing zal dit zeker voor een belangrijke vermindering zorgen van emissies in het vervoer. Ook elders worden momenteel initiatieven genomen die de voordelen van H2 als schone brandstof in verbrandingsmotoren in kaart brengen.
Waterstof kan in een verbrandingsmotor gebruikt worden op een vergelijkbare manier als bijvoorbeeld LPG. Waterstof wordt ingespoten in een cilinder. Door de verbrandingsreactie wordt de motor aangedreven. Aanpassing en ontwikkeling van nieuwe motoren hebben geleid tot geavanceerde motoren die zowel op waterstof als benzine kunnen presteren
Autoweek schrijft:
BMW is begonnen met de productie van de waterstof aangedreven Hydrogen 7. De op de 7-serie gebaseerde auto komt ook in beperkte aantallen naar Nederland.
Waterstof BMW
De Hydrogen 7 heeft een 6,0-liter V12 motor die zowel op waterstof als op benzine loopt. In beide gevallen levert de V12 260 pk, genoeg om de 7-serie naar een topsnelheid van 230 kilometer per uur te stuwen. Na 9,5 seconden bereikt de Hydrogen 7 vanuit stilstand de honderd kilometer per uur. De actieradius is met waterstof 200 kilometer, met benzine komt de speciale 7-serie 700 kilometer ver. Momenteel zijn er vijf waterstoftankstations in Duitsland. Toch kan de auto ook naar Nederland komen, dankzij een mobiel waterstoftankstation dat kan worden meegeleverd. De Hydrogen 7 is een vierzitter, vanwege de waterstoftechniek is de bagageruimte beperkt tot 225 liter, en de middenarmsteun achterin is niet meer opklapbaar. De achterbank is ten opzichte van de bank in de lange 7-serie 115 mm naar voren geplaatst, maar staat 25 mm verder naar achteren dan in de gewone 7-serie. De V12 die het H2R-studiemodel aandrijft waarmee in 2004 negen records voor waterstofauto’s werden behaald, levert 285 pk. Waterstof kan worden gewonnen uit zonne-, wind- en waterkracht, maar ook uit biomassa, hierdoor stoot de motor geen schadelijk stoffen uit.
De Hydrogen 7 wordt gewoon tussen de 5- en 7-serie geproduceerd, maar komt niet naast die modellen in de showroom te staan. BMW leent de auto’s voor een bepaalde periode uit aan speciaal geselecteerde BMW-rijders, die feedback kunnen geven op de auto. De levering van de waterstof aangedreven 7-serie start in 2007.
Waterstof als brandstof voor brandstofcellen
Waterstoftankstation
Het toepassen van waterstof als energiedrager in combinatie met brandstofcellen in vervoerstoepassingen heeft nog grotere effecten. De genoemde emissies van CO,CO2, NOx en roet in stedelijke gebieden kan belangrijk verminderd worden door de introductie van bussen, distributievoertuigen en gemeentelijke voertuigen die op waterstof rijden. Hiervoor zijn voertuigen en H2 infrastructuur noodzakelijk. Shell heeft hiervoor bijvoorbeeld in Washington en IJsland en andere plaatsen waterstof tankstations geïnstalleerd om de eerste waterstofvoertuigen waaronder de brandstofcelvoertuigen te kunnen voorzien van brandstof.
In Europa is en wordt binnen de Europese programma’s CUTE en HYFLEET CUTE de laatste tien jaar veel ervaring opgedaan met waterstofbussen in o.a. een groot aantal Europese steden. Hierbij wordt vooral gekeken naar de aspecten van productie van waterstof, het tanken van waterstof en het gebruik van de waterstofbussen in het stadsverkeer. De ervaringen zijn technisch positief. De toekomst hangt af van de kosten reductie die in de komende jaren kan worden doorgevoerd.
Energieketen voor de brandstofcellenbussen in Amsterdam
De energiepolitiek van de Europese Gemeenschap is er op gericht om met deze technologie de emissies veroorzaakt door het stadsverkeer sterk te reduceren. Waterstof wordt dan ook gezien als een belangrijke toekomstige brandstof voor het wegtransport Onderstaand wordt een voorbeeld gegeven van de waterstofketen van het Amsterdamse CUTE c.q. HYFleet CUTE project waarbij de waterstof door elektrolyse wordt verkregen.
Opbouw en uiterlijk van een GM waterstofauto
De waterstof auto’s bieden de mogelijkheid een andere design opzet te kiezen voor de aandrijving, plaats voor motoren, combinatie van energie opslag etc. Bovenstaande figuur van een GM voertuig laat zien hoe gebruik kan worden gemaakt van elektrische naaf motoren, verdeling van de componenten voor opslag en energie productie over de gehele lengte van het voertuig etc. De nieuwe ontwikkelingen bieden vele mogelijkheden om voor de toekomst efficiënte voertuigen te ontwerpen en te produceren. De snelheid waarmee het marktproduct kan worden ontwikkeld hangt evenwel van een aantal factoren af zoals het beschikbaar komen van marktconforme componenten, een waterstof infrastructuur, nieuwe regelgeving voor de nieuwe technologieën etc.