Waterstofauto

Waterstoflogo Tankstation Bigstock 348243766
Het aantal elektrische auto’s groeit snel. Naast elektrische auto’s met een batterij, zijn er ook elektrische auto’s die rijden op waterstof. Ze zijn allebei stiller, schoner en klimaatbewuster dan auto’s op benzine of diesel. Hoe verschillen de verschillende soorten auto’s? Milieu Centraal vergelijkt de milieu-impact, de kosten, en het gebruiksgemak van de waterstofauto en elektrische personenauto.

In Nederland rijden twee soorten volledig elektrische auto’s: veruit de meeste zijn batterij-elektrische auto’s, een heel klein deel zijn waterstof-elektrische Beide hebben een elektromotor. Het verschil zit in waar de elektriciteit om vooruit te komen vandaan komt. In een elektrische auto zit een batterij die de elektromotor voedt. Die batterij kan worden opgeladen met stroom uit het elektriciteitsnet. In een waterstofauto zit een tank met waterstof. De waterstof wordt in een brandstofcel omgezet in elektriciteit, die de motor aandrijft.

Een waterstofauto heet ook wel een Hydrogen Fuel Cell Elecric Vehicle (FCEV). Een elektrische auto met batterij is in vaktermen een Battery Electric Vehicle (BEV). Milieu Centraal gebruikt de term elektrische auto voor een auto die werkt op een batterij en de term waterstofauto voor een auto die rijdt op waterstof.

Hoe werkt een waterstofauto?

De brandstofcel is een apparaat waarin de waterstof reageert met zuurstof. Bij die reactie ontstaat elektriciteit. Er komt tijdens het rijden geen CO2, stikstof en fijnstof vrij, zoals bij het verbranden van benzine en diesel, maar alleen een beetje waterdamp. Die verlaat de auto via de uitlaat.

De elektriciteit drijft de elektromotor aan, die ervoor zorgt dat de auto gaat rijden. Net als bij een elektrische auto met een batterij wint een waterstofauto energie terug bij het remmen. Deze energie wordt opgeslagen in een kleine batterij.

Waterstof moet gemaakt worden

Om waterstofauto’s te laten rijden is natuurlijk waterstof nodig. Waterstof is geen grondstof die je op aarde kunt vinden. Het moet eerst gemaakt worden, voordat we het kunnen gebruiken. Om waterstof te maken is energie nodig, bijvoorbeeld aardgas of stroom. Vaak is ook nog water nodig. De meeste waterstof in Nederland wordt geproduceerd met aardgas. Bij die productie komt het broeikasgas CO2 vrij. Wanneer er CO2 in de lucht vrijkomt bij de productie van waterstof, wordt gesproken van grijze Een andere productiemethode is elektrolyse, waarbij stroom wordt gebruikt om waterstof te maken. Is dit volledig groene stroom (uit bijvoorbeeld windmolens of zonnepanelen), dan komt er bij de productie van de stroom én de waterstof geen CO2 vrij. Dan wordt er over groene waterstof gesproken. Lees meer over de productie van waterstof.

De kleuraanduiding van de waterstof zegt niets over de kleur van de waterstof, enkel iets over de CO2-uitstoot tijdens de productie. Hoe je waterstof ook maakt: waterstof is een kleurloos en geurloos gas.

Milieu-impact waterstofauto

Waterstofauto’s zijn op de weg net zo schoon als elektrische auto’s: tijdens het rijden wordt er geen CO2, fijnstof of stikstof uitgestoten. Er komt alleen fijnstof vrij door het slijten van de banden en het gebruik van de remschijven, net als bij elektrische auto’s.

CO2-uitstoot

Het toekomstperspectief voor de waterstofauto en de elektrische auto is ‘nul CO2-uitstoot’. Daarvoor is groene waterstof en groene stroom nodig. Zover is het nog niet. Maar ook op dit moment (met de huidige grijze waterstof en grijsgroene stroom) zorgen ze over de hele levensduur voor minder CO2-uitstoot dan een benzineauto.

De CO2-uitstoot over de hele levensduur van de elektrische auto is lager dan die van een waterstofauto. Weliswaar kost het maken van de accu van de elektrische auto meer CO2 dan het maken van een brandstofcel. Maar de CO2 per gereden kilometer (indirect, bij maken van stroom en waterstof) is bij elektrisch lager dan bij waterstof, uitgaande van de huidige grijsgroene stroom en grijze waterstof.

  Materialen en productie Productie accu Gebruik Totaal (kilo CO2)
Elektrische auto (grijsgroene stroommix) 10.200 5.100  18.000 33.300
Waterstofauto (grijze waterstof) 12.000 200 25.300 37.500
Benzineauto 10.200 n.v.t. 42.900 53.100

Toekomst

De verwachting voor de toekomst is dat de stroommix de komende jaren snel groener wordt. Dat zorgt er voor dat de 18.000 kilo CO2 voor het rijden van een elektrische auto ook snel daalt. Als er in Nederland meer groene waterstof beschikbaar is, zal ook de CO2 impact voor het rijden met een waterstofauto dalen. 

Berekende CO2-uitstoot voor de productie, onderhoud en uiteindelijke sloop van een middenklasser, inclusief 220.000 gereden kilometers. In het geval van de elektrische auto met de stroommix wordt gerekend met de Nederlandse stroommix uit 2018 (CO2-emissiefactor 0,475 kg CO2/kWh). In het geval van de waterstofauto is gerekend met de CO2 uitstoot voor het opwekken van grijze waterstof.

Energieverbruik waterstofauto

In de toekomst worden de accu’s van elektrische auto’s geladen met groene stroom en wordt waterstof gemaakt van groene stroom. Een vergelijking op CO2 heeft dan als uitkomst: allebei heel laag. Waar het dan om gaat is welke soort auto het zuinigst met de groene stroom omgaat. Een elektrische auto is een stuk zuiniger. Om een waterstofauto hetzelfde aantal kilometers te laten rijden als een elektrische auto is ongeveer drie keer zoveel energie nodig.

Op twee momenten tussen het opwekken van de energie en het rijden gaat veel energie verloren: bij de productie van waterstof en bij de omzetting van waterstof naar elektriciteit in de auto. Deze tussenstappen zijn niet nodig bij een elektrische auto, waardoor het energieverlies uiteindelijk veel lager is. Ook het transport van elektriciteit is efficiënter en zorgt voor minder energieverlies dan de transport van waterstof.

Kosten waterstofauto

Aanschaf

De nieuwprijs van waterstofauto’s is hoog: de prijs is bijna dubbel zo hoog als die van elektrische auto’s met een vergelijkbaar formaat. Op dit moment zijn er in Nederland nog weinig verschillende modellen waterstofauto’s te koop. 

Onderhoud

De onderhoudskosten voor een waterstofauto zijn te vergelijken met die van een benzine- en dieselauto. Een elektrische auto vraagt veel minder onderhoud omdat er minder onderdelen in zitten die slijten of kapot kunnen gaan.

De brandstofcel in een waterstofauto vraagt minder onderhoud wanneer er schone waterstof wordt gebruikt: waterstof met zo min mogelijk onzuiverheden. Waterstof gemaakt via elektrolyse levert de zuiverste waterstof. Daarbij wordt stroom gebruikt om water te splitsen in waterstof en zuurstof.

Gebruikskosten

Waterstofauto’s zijn ook in gebruik duurder dan elektrische auto’s. De hoeveelheid waterstof die nodig is om 100 kilometer te rijden is ongeveer twee keer zo duur als de stroom om een elektrische auto dezelfde afstand te laten De waterstofauto is daarmee qua brandstofkosten ongeveer even duur als een gemiddelde benzineauto.

Uitgaande van een mix van thuisladen, publiek laden en snelladen

Gebruiksgemak waterstof

Bereik

Het bereik van een auto wordt actieradius genoemd: de afstand die de auto op een volle tank of batterij kan rijden. Een gemiddelde waterstofauto heeft een bereik van zo’n 500 kilometer. Dat is fors meer dan de gemiddelde elektrische auto: 300 kilometer. Wel zitten er wat bereik betreft grote verschillen tussen elektrische auto’s. Hoe groter de auto, hoe groter de ruimte voor de accu en daarmee ook hoe groter de actieradius. Er is al een beperkt aantal elektrische auto’s met een bereik boven de 500 kilometer. Dat aantal neemt de komende jaren toe.

Tanken of opladen

Om een waterstofauto te laten rijden moet je waterstof tanken. Dat gebeurt ongeveer net zoals bij LPG: je koppelt een slang luchtdicht aan je auto. Daarna wordt de waterstof onder hoge druk naar de tank overgebracht. Dat gaat snel: in een minuut of 5 heb je een volle tank met waterstof. In een gemiddelde waterstoftank kan ongeveer 5 kilogram waterstof, waarmee je 500 kilometer kan rijden.

Een elektrische auto op batterij moet je opladen aan een laadpaal. Dat duurt veel langer dan het tanken van waterstof. Aan een laadpunt thuis of een publieke laadpaal in de buurt, moet je ongeveer 5 uur laden om zo’n 100 tot 300 kilometer aan bereik te winnen. Bij snelladers langs de snelweg kan dat in zo’n 40 minuten. Een voordeel is dat je de auto kan opladen terwijl je de auto niet gebruikt.

Tankstations en laadpalen

Eind 2020 waren er 6 plekken in Nederland waar je waterstof kunt tanken. Er zijn plannen om dat aantal uit te breiden. Ter vergelijking: het aantal publieke laadpalen voor elektrische auto’s in Nederland is ongeveer 56.000, inclusief 1370 snellaadpalen (cijfers mei 2020).

Voor een vakantie met een waterstofauto moet je goed plannen. In Duitsland en Denemarken zijn relatief veel waterstoftankstations, in Frankrijk, Engeland en de rest van Scandinavië zijn er ook enkele. Ook hier is de elektrische auto in het voordeel: in Europa zijn zo’n 170.000 laadpunten, waarvan 20.000 snellaadpunten (Cijfers maart 2020).

Balans opmaken: waterstof of elektrisch

01

De waterstofauto en elektrische auto zijn allebei stiller, schoner en klimaatbewuster dan auto’s op benzine of diesel.

02

De CO2-uitstoot van de elektrische auto is over de hele levensduur bekeken lager dan die van een waterstofauto, gerekend met de huidige grijsgroene stroom en grijze waterstof.

03

De verduurzaming van de energievoorziening heeft twee paden: meer duurzame energie opwekken én minder energie verbruiken. Het is efficiënter om groene stroom direct in een elektrische auto te gebruiken, dan er eerst waterstof van te maken en die vervolgens te gebruiken in een waterstofauto.

04

Gezien het verschil in efficiëntie is het de vraag of het verstandig is de (schaarse) groene waterstof in te zetten voor personenauto’s. Elektrische auto’s bieden namelijk prima mogelijkheden voor personenvervoer. Ook in de industrie, scheepvaart, het vliegverkeer en vrachtverkeer liggen grote opgaven om zonder fossiele brandstoffen te kunnen. Daar is de inzet van groene elektriciteit niet altijd een optie en is de rol van waterstof belangrijker. Lees meer over de toekomst van waterstof.

05

Een waterstofauto heeft een groot bereik. En met een waterstofauto kun je snel tanken en weer verder rijden. Voor speciale gebruikersgroepen die veel rijden zijn dit belangrijke voordelen.  Voor grote groepen automobilisten zijn deze voordelen niet zo belangrijk. De meeste automobilisten hebben geen groot bereik nodig, en hoeven onderweg niet te laden. Bovendien neemt het aantal snelladers in Nederland snel toe.

06

Een elektrische auto is financieel voordeliger. De aankoopprijs van een waterstofauto is flink hoger dan van een vergelijkbare elektrische auto, de kosten van het tanken van waterstof zijn bijna twee keer zo hoog in vergelijk met opladen en een waterstofauto heeft meer onderhoud nodig.