‘Als het over elektrische voertuigen gaat, denken veel mensen direct aan auto’s, maar er zijn ook veel industriële toepassingen waarvoor elektrificatie interessant is’, aldus Bas Verkaik van ELEO Technologies.
De ontwikkelingen in de markt voor elektrificatie en waterstof gaan hard. Tijdens de vierde bijeenkomst van het Link Magazine Platform Elektrificatie/Waterstof bij TNO in Helmond passeerde een aantal mooie innovaties de revue: van gestandaardiseerde batterijpakketten tot een compleet waterstofsysteem en een off-grid laadinfrastructuur op basis van hydrozine. Omdat de toepassingsgebieden een lappendeken aan eisen en randvoorwaarden met zich meebrengen, kan er voor alle technologieën een plek zijn. Sowieso zijn alle mogelijkheden nodig om fossiele brandstoffen te vervangen. Conclusie: er valt nog niet te voorspellen welke technologie straks gemeengoed wordt.
– ‘In elk elektrisch voertuig is de batterij heel specifiek voor het voertuig of de toepassing.’
– ‘Zelfs traditionele energiebedrijven hebben nu serieuze interesse in waterstofgas en fuel cells.’
– ‘Onze oplossing met hydrozine is CO2-neutraal.’
– ‘Feit is dat er nog heel veel rek zit in de ontwikkeling van fuel cells.’
Veel opties om af te komen van fossiel
Begin dit jaar reed bijna 80 procent van alle personenauto’s in Nederland op benzine. Diesel komt met 11 procent op de tweede plaats. Het aantal elektrische en hybride auto’s haalt dat niveau nog niet, maar de verkoopcijfers gaan in rap tempo omhoog. In januari telde Nederland 725.000 elektrische en hybride auto’s, bijna 40 procent meer dan het jaar ervoor. Daarmee is inmiddels 1 op de 12 personenauto’s in Nederland elektrisch of hybride, becijferde het CBS. Zeker als de wet- en regelgeving in die richting blijft duwen, is de kans groot dat er over een jaar of tien nauwelijks nog auto’s op fossiele brandstof de Nederlandse garages uitrijden. In de EU mogen benzine- en dieselauto’s überhaupt niet meer worden verkocht vanaf 2035. Bij vrachtwagens en bussen is een vergelijkbare trend zichtbaar. In Nederland bouwen Ebusco en VDL bijvoorbeeld al jaren stads- en streekbussen die hun trajecten volledig elektrisch afleggen. Die markt is booming omdat veel Europese landen en steden toe willen naar emissievrije zones.
Wereldwijd schiet de verkoop van batterijaangedreven auto’s eveneens de lucht in. China heeft bijvoorbeeld de ambitie uitgesproken dat in 2030 40 procent van de verkochte auto’s in dat land elektrisch is. Dat klinkt natuurlijk mooi, maar evengoed blijft dan 60 procent gewoon vervuilend. Ook andere landen geven niet altijd evenveel gas om auto’s te elektrificeren. Het is stilaan de vraag of de switch naar elektrische auto’s wereldwijd snel genoeg gaat om alle klimaat- en emissiedoelen te halen. De vraag stellen is hem beantwoorden: daar lijkt het voorlopig niet op.
Uitdagingen industriële toepassing
Het speelveld voor elektrificatie in de mobiliteit reikt verder dan alleen het wegvervoer. Tijdens de bijeenkomst van het Link Magazine Platform Elektrificatie/Waterstof eind oktober bij gastheer TNO presenteerde een aantal bedrijven op de Automotive Campus in Helmond hun technologie en visie. ‘Als het over elektrische voertuigen gaat, denken veel mensen direct aan auto’s, maar er zijn ook veel industriële toepassingen waarvoor elektrificatie interessant is’, zegt Bas Verkaik van ELEO Technologies. ‘De uitdagingen liggen daar anders. Bij auto’s gaat het om grote aantallen, met hooguit kleine vormverschillen en vrijwel dezelfde eisen. Bij industriële toepassingen zijn de aantallen eveneens groot, maar dat geldt ook voor de variatie. Er gelden steeds andere eisen aan het formaat, de capaciteit en nog heel wat andere kenmerken.’
‘Er moet een oplossing komen om meer waterstofgas te genereren’
ELEO – een spin-off van het TUE-studententeam Storm dat in 2016 de wereld rondreed op een elektrische motor – legt zich toe op juist die industriële toepassingen. Daarvoor ontwikkelde het bedrijf een flexibel batterijsysteem. Verkaik: ‘In elk elektrisch voertuig is de batterij heel specifiek voor het voertuig of de toepassing.’ Een grote graafmachine, een landbouwvoertuig, een boot of een klein elektrisch gemeente-autootje, ze stellen allemaal andere eisen aan hun batterij. ‘Dat kun je niet af met een standaard batterijpakket’, weet Verkaik.
Productie opschalen
ELEO baseert zijn pakketten op gestandaardiseerde batterijmodules waarvan het de productie in Helmond volledig heeft geautomatiseerd. ‘Dezelfde batterijcellen, dezelfde productieprocessen en dezelfde certificering’, somt Verkaik op. Met die modules kan ELEO een turn-key batterijpakket samenstellen dat precies voldoet aan de klantwensen qua capaciteit en grootte. ‘Vrijwel altijd is de ruimte beperkt, dus maken we gebruik van cellen met een hoge energiedichtheid.’ Begin dit jaar nam het Japanse conglomeraat Yanmar een meerderheidsaandeel in het Helmondse bedrijf. ‘Met die steun schalen we de productie flink op’, vertelt Verkaik in het nagelnieuwe ELEO-pand op de Automotive Campus. ‘We zetten nu de laatste puntjes op de i voor de productielijn van onze tweede generatie batterijen waarin we de energiedichtheid met zo’n 30 procent verhogen.’
Ter illustratie van de systemen waarvoor ELEO de flexibele batterijoplossing levert, toont Verkaik een grote graafmachine op het scherm. ‘We hebben het batterijsysteem opgedeeld in vier pakketten die onderling kunnen worden uitgewisseld en apart kunnen worden opgeladen, zodat de graafmachine ook op twee pakketten zijn werk kan blijven doen.’
Waterstof als bron
Een andere optie voor aandrijving van voertuigen is waterstofgas. Nuvera Fuel Cells uit het Amerikaanse Boston beschouwt zichzelf als pionier op dat gebied. Op de Automotive Campus vertelt de Nederlandse ceo Lucien Robroek: ‘We zijn voor vorkheftrucks ooit begonnen met een battery box replacement-unit. Zo’n BBR bevat een compleet waterstofsysteem, inclusief de tanks.’ Tegenwoordig is Nuvera gespecialiseerd in fuel cell-engines voor mobiele toepassingen. In eerste instantie mikt het bedrijf op toepassingen waarmee een heavy-duty operatie moet worden uitgevoerd. ‘Denk aan vorkheftrucks, maar ook aan heavy duty-voertuigen die acht uur achter elkaar echt werk moeten verzetten. Daarin komen onze fuel cells goed tot hun recht.’
Lucien Robroek is ceo van Nuvera: Een mooi voorbeeld zijn de toploaders van Nuvera’s zusterbedrijf Hyster waarvan de eerste sinds kort rondrijden in de haven van Los Angeles.’ Foto’s: Nuvera
Een mooi voorbeeld zijn de toploaders van Nuvera’s zusterbedrijf Hyster waarvan de eerste sinds kort rondrijden in de haven van Los Angeles. De speciale voertuigen die grote containers kunnen oppakken en verplaatsen, worden aangedreven door twee 45 kW waterstof fuel cell E45-engines van Nuvera. De cellen werken samen met de ingebouwde lithium-ionbatterij om de machine rechtstreeks van stroom te voorzien of de batterij op te laden. Het tanken van de toploader met waterstof duurt een kwartiertje, waarna hij acht tot tien uur ononderbroken vooruit kan.
‘Ik leg nooit meer uit hoe we ten opzichte van diesel presteren’, merkt Robroek op. ‘Duidelijk is: hoe meer waterstofgas er wordt gebruikt, hoe beter het is voor de ontwikkeling van de infrastructuur en de kosten van groene waterstof. De grote vraag is vooral wanneer het loont om een fuel cell-motor toe te voegen aan je batterijpakket. Het worden namelijk complexere hybride systemen met meer componenten.’ Het omslagpunt hangt af van de prijs van waterstofgas. ‘Daar durf ik op dit moment geen model op los te laten’, zegt Robroek. ‘Maar in zwaardere voertuigen die veel werk moeten verrichten, kom je sneller bij fuel cells uit.’
Uitdagende infrastructuur
Zouden fuel cells, bijvoorbeeld in de vorm van een BBR, ook geschikt zijn voor personenauto’s? ‘Technisch gezien kan dat, maar ik vermoed dat de infrastructuur een grote uitdaging zal zijn voor massagebruik’, antwoordt Robroek. ‘Kijk, in een havengebied zoals in Los Angeles is het relatief eenvoudig te regelen. Daar kun je de waterstof centraal aanleveren en verdelen. En als de infrastructuur er eenmaal ligt, kunnen ook andere voertuigen er gebruik van maken. Maar voor het wegvervoer ligt dat veel minder voor de hand.’ Wellicht kan Nederland profiteren van het bestaande aardgasnetwerk. Met wat aanpassingen moet dat ook geschikt zijn voor de verdeling van waterstofgas.
Robroek ziet nog een hoge drempel. ‘Die betreft de ontwikkeling van auto’s. Nuvera kan fuel cell-engines uit productie leveren; als je nu bestelt, staan ze binnen een paar weken op je stoep. Maar ik heb nog geen klant gezien die niet onderschat hoe lang het duurt voordat je bent overgestapt van een mechanische verbrandingsmotor naar een geëlektrificeerde aandrijving.’
Nuvera helpt zijn klanten daarbij en stimuleert bovendien de productie van waterstofgas, om een snelle opschaling mogelijk te maken. ‘We realiseren ons dat er een oplossing moet komen om meer waterstofgas te genereren. Nieuwe bedrijven zien het als een goed businessmodel om bijvoorbeeld mobiele oplossingen te leveren. De ontwikkelingen gaan enorm hard’, zegt Robroek, die sowieso alleen maar bevestiging in de markt ziet voor de adaptatie van waterstof als energiedrager. ‘Er wordt gewerkt aan de infrastructuur en aan de regelgeving. Zelfs traditionele energiebedrijven die de boot lang hebben afgehouden, hebben nu serieuze interesse in waterstofgas en fuel cells.’
We moeten groot durven denken, vinden de aanwezigen op de Link-bijeenkomst. Het aardgasnetwerk is er ook gewoon gekomen, waarom dan geen waterstofnetwerk?
Auto’s op waterstofcellen liggen dus niet direct voor de hand, maar fuel cells kunnen wel op een andere manier bijdragen. Denk aan een fuel cell thuis, die je oplaadt met de zonnepanelen op je dak – terugleveren aan het net brengt toch steeds minder op – en waarmee je vervolgens de batterij van je auto weer oplaadt. Of op grotere schaal: een zonneveld achter een elektrisch oplaadstation waar lokaal waterstof wordt opgewekt voor de elektrische auto’s die voorbijkomen. Misschien is dat in het kleine Nederland niet praktisch, maar zoiets zou in Australië of Texas kunnen werken voor oplaadstations die ver off-grid zitten.
Energie van A naar B
Off-grid laadinfrastructuur is ook waar DENS (Dutch Energy Solutions) uit Helmond zich op richt. Want als je nu met elektrische machines aan de slag wilt op een bouwplaats ver van de bewoonde wereld, heb je een dieselaggregaat nodig om stroom op te wekken. Dat schiet natuurlijk niet op. DENS beschikt over de technologie om lokaal stroom te genereren vanuit hydrozine, ofwel mierenzuur, een organische, vloeibare waterstofdrager. Voor de productie ervan is water, CO2 en elektriciteit nodig, verklaart Max Aerts, ceo van DENS. ‘Hydrozine maakt het mogelijk om grote hoeveelheden waterstof op te slaan en te transporteren in standaard verpakkingseenheden. De vloeistof kun je tanken, gewoon op dezelfde manier als je nu gewend bent aan de pomp. De hydrozine wordt in het aggregaat omgezet in waterstof en vervolgens in elektriciteit door een fuel cell.’
De oplossing is CO2-neutraal, benadrukt Aerts. ‘We lenen als het ware water en CO2 om energie van A naar B te brengen. De oorsprong van de gebruikte CO2 is uiteraard van belang; deze dient air-captured te zijn zodat er geen extra CO2 wordt toegevoegd aan de atmosfeer. Want emissieloos bouwen betekent in onze optiek dat je zowel binnen als buiten de bouwhekken geen gebruikmaakt van fossiele bronnen.’
Tijdens de bijeenkomst presenteerde een aantal bedrijven op de Automotive Campus in Helmond hun technologie en visie.
Vooral off-grid
Om de voordelen van hydrozine te duiden, trekt Aerts de vergelijking met andere energiebronnen. ‘Als je 2 MWh wilt opslaan, heb je daar vier à vijf halve zeecontainers aan batterijen voor nodig. En het kost je vier keer zestien flessen waterstofgas. Een dieselvat van tweehonderd liter levert al genoeg; daar kunnen we niet aan tippen. Maar met 1.200 liter hydrozine troeven we waterstof en batterijen wel af’, aldus Aerts.
DENS ziet voor zijn technologie vooral off-grid toepassingen. ‘Als je het met batterijen elektrisch kunt doen, is dat het meest efficiënt en daardoor ook het goedkoopst’, stelt Aerts. ‘Kun je daarmee niet uit de voeten en zit je buiten de bebouwde kom, dan zijn waterstoftankstations een goede oplossing. Zit je ver off-grid of in een omgeving zoals de binnenstad waar je geen waterstofgasflessen kwijt kunt, maar waar wel heel veel energie nodig hebt, dan heb je veel aan onze powerhubs op basis van hydrozine.’
Qua infrastructuur ligt er nog een uitdaging
De technologie is er, nu nog de distributie. Hydrozine is een veelgebruikt additief in de voedingsindustrie, dus de productiecapaciteit was reeds aanwezig. ‘Het ontbrak alleen aan het laatste stukje van de keten, dat moesten we zelf opzetten’, vertelt Aerts. Inmiddels rijdt er één vrachtwagen in Nederland rond die de aggregaten op bouwplaatsen en eventlocaties voorziet van brandstof.
Niet te onderschatten
Batterijen, waterstof, hydrozine of zelfs zonnecellen op het dak. Waar de toekomst van mobiliteit en elektrificatie ligt, is nog ongewis. Daarnaast ligt er qua infrastructuur ook nog een uitdaging. Door de groei van het aantal elektrische auto’s schieten de oplaadpunten als paddenstoelen uit de grond. En hoe beter de batterijen worden, hoe minder noodzakelijk de overstap lijkt naar de nog groenere waterstofoptie. ‘Elke elektrificatie is goed maar je komt er vanzelf achter dat je toch fuel cells nodig hebt’, zegt Robroek met een knipoog. ‘Feit is dat er nog heel veel rek zit in de ontwikkeling van fuel cells.’
We moeten groot durven denken, vinden de aanwezigen op de Link-bijeenkomst. Het aardgasnetwerk is er ook gewoon gekomen, waarom dan geen waterstofnetwerk? Eén van hen merkt op: ‘Mensen onderschatten altijd hoe lastig het is om technologie te ontwikkelen, maar als die er eenmaal is, onderschatten ze het effect. Met batterijen en fuel cells zal dat ook gebeuren. Die zijn er nu misschien nog niet, maar gaan straks met enorme snelheid op ons afkomen.
Link magazine editie december 2022 | jaargang 24 thema: B2B-marketing: veel meer dan goede klantrelatie opbouwen. Lees Link digitaal of vraag een exemplaar op: mireille.vanginkel@linkmagazine.nl’
Ronald van den Putte van TNO Traffic & Transport
Energiemanagementtool TNO wijst de weg
Een uitdaging bij alle elektrisch aangedreven mobiele toepassingen is de beperkte ruimte. De capaciteit van de batterij moet daarom zo goed mogelijk wordt benut en de levensduur ervan geoptimaliseerd. Essentieel daarvoor is het batterijmanagementsysteem, waaraan TNO in Helmond veel ontwikkelt. ‘Van cel- tot packniveau modelleren en valideren we hoe een batterij zich gedraagt, zodat we de juiste kunnen selecteren en aansturen voor een bepaalde toepassing’, vertelt Ronald van den Putte, senior business development manager automotive bij TNO Traffic & Transport. ‘Ook hebben we een modulair energiemanagementsysteem ontwikkeld om alle componenten in een aandrijflijn zo optimaal mogelijk te kunnen samenstellen en benutten op basis van het energieverbruik.’
TNO heeft de ambitie om voor de volgende generatie voertuigen het energieverbruik te optimaliseren. ‘Voor alle opties: traditionele verbrandingsmotoren, volledig elektrisch, fuel cells, hybrides, waterstof’, benadrukt Van den Putte. ‘We hebben een softwaretool gebouwd waarmee je voor uiteenlopende toepassingen snel optimaal kunt gebruikmaken van de beschikbare hoeveelheid energie, vanaf het design van de aandrijflijn tot aan het dagelijkse gebruik.’
Het energiemanagement voor elk voertuig en elke applicatie is anders. Van den Putte legt uit: ‘De optimale energieverdeling verschilt immers bij een graafmachine en bijvoorbeeld een mobiele kraan.’ TNO heeft een tool ontwikkeld die helpt de juiste keuze te maken en energiemanagementsoftware voor de implementatie in de mobiele toepassing te genereren. ‘Je ontdekt snel welke configuratie het meest relevant is om verder te ontwikkelen. Daarna vul je de details in en krijg je het optimale design’, legt Van den Putte uit. ‘Vervolgens kun je de controlesoftware voor in de mobiele toepassing genereren.’ TNO heeft zowel de tool als een simulatieomgeving beschikbaar voor klanten, maar helpt ook bij de integratie in een bestaande toolchain.
In maart bezoekt het Link Magazine Platform Elektrificatie/Waterstof Terberg Benschop. Informatie over het platform kunt u terecht bij John van Ginkel, john.vanginkel@linkmagazine.nl.
