Er rijden al heel wat jaren waterstofauto’s rond. Net als accu-elektrische auto's stoten ze geen schadelijke stoffen uit en zijn ze op dat vlak dus een duurzaam alternatief voor auto’s op fossiele brandstof. Toyota is al sinds de jaren 90 van de vorige eeuw bezig met deze techniek en was een van de eerste autofabrikanten die waterstof omarmde. In 2015 kwam de fabrikant met de eerste Mirai, waarvan recent een nieuwe versie is verschenen. Los van de Mirai is de enige andere waterstofauto in Nederland en België de Hyundai Nexo. Een waterstofauto is een elektrische auto, maar komt in gebruik meer overeen met wat we nu gewend zijn. Je kunt immers 'gewoon' tanken. Los van die overeenkomst zijn er ook grote verschillen met benzine- en dieselauto's. In onderstaande video bespreken we hoe een waterstofauto werkt, wat de verschillen zijn ten opzichte van benzine- en elektrische auto’s, wat het kost en hoe rijden op waterstof in de praktijk gaat.
Hoewel het tanken, dat lijkt op hoe het bij lpg gaat, een belangrijke overeenkomst is met een auto met verbrandingsmotor, zijn de overige verschillen groot. De brandstof is immers een gas dat onder hoge druk (700 bar) wordt opgeslagen, in een drietal cilindrische gastanks die op verschillende plekken in de auto zijn ondergebracht. Door waterstofgas in de brandstofcel te combineren met zuurstof, dat via de voorkant uit de buitenlucht wordt aangezogen, ontstaan elektrische energie en water. De energie wordt tijdelijk opgeslagen in een accu en gebruikt voor de aandrijving van de wielen. De constructie vereist veel complexere onderdelen dan een 'traditionele' elektrische auto en het rendement van rijden op waterstof is ook veel lager (en mede daardoor duurder).
Tanken
Het eerste waterstoftankstation werd in 2014 geopend, in Rhoon onder Rotterdam. Destijds stelde de toenmalige staatssecretaris dat er in 2020 zeker twintig tankstations in Nederland zouden zijn. Anno 2021 zijn het er echter nog maar zeven. België telt er drie. De groei gaat dus heel langzaam en in ieder geval langzamer dan verwacht. Toch is er nu de belofte dat eind dit jaar veertien tankstations in Nederland moeten zijn geopend. In 2025 moeten het er 50 zijn en in 2030 zo'n 210. Dan is er een landelijk dekkend netwerk, al is dat aantal nog steeds maar een fractie van de 4100 huidige tankstations en 2400 snelladers die Nederland nu telt. Aan de subsidie lijkt het niet te liggen: die bedraagt zo'n 1,3 miljoen euro per tankstation. Ook wordt het gebruik van waterstofauto's sterker financieel gestimuleerd dan dat van accu-elektrische auto's: de bijtelling geldt over de gehele catalogusprijs, bedrijven hebben recht op een hogere investeringsaftrek (MIA en Vamil) en er wordt nog geen accijns op waterstof geheven - wat wel het geval is bij elektriciteit en fossiele brandstof.
Wie naar een kaart met de waterstoftankstations kijkt, ziet dat er vier in de Randstad staan. Daarbuiten zijn er stations in Arnhem, Helmond en Delfzijl. Wie op dit moment in een waterstofauto rijdt, moet er dus rekening mee houden dat er vaak moet worden omgereden om te kunnen tanken. Zo begon onze testroute in Raamsdonksveer (Noord-Brabant) niet met een volle tank en moesten we richting Friesland omrijden via een tankstation in Rotterdam om zeker te weten dat we weer terug zouden kunnen komen via een route zonder tankstation. Het wltp-bereik van de Mirai is een indrukwekkende 650km, maar in de praktijk is hij een stuk kleiner - zeker als je veel op de snelweg rijdt. Bovendien is helemaal voltanken niet mogelijk vanwege de hoge druk, zodat de tankvulling wat varieert. Na twee verschillende tankbeurten stond het aantal te rijden kilometers op respectievelijk 459 en 485km. Gemiddeld is een kilo waterstof goed voor zo'n 100km bereik, maar wij reden gemiddeld iets zuiniger omdat we nooit harder dan 100 hebben gereden en ook veel landweggetjes gebruikten. Op basis van ons praktijkbereik rekenen we op zo'n 460 tot 550km als je de tank volledig leeg zou rijden.
Ondanks het bereik is het tanken op dit moment een cruciale factor om rekening mee te houden. Dat maakt een waterstofauto niet echt aantrekkelijk, tenzij je vlakbij een waterstoftankstation woont of werkt. Om dit probleem te tackelen, kan Toyota een slowfill-tankstation leveren, wat interessant kan zijn voor bedrijven die een tiental auto's in de vloot hebben. Het tanken gaat daarmee veel trager en duurt al snel ruim een uur (op basis van 4kg/uur). De kosten voor zo'n tankstation bedragen 200.000 euro en dit wordt in het leasebedrag opgenomen. Ook heeft Toyota een optionele tankservice waarbij het de auto op verzoek kan voltanken, maar dit is wel fors duurder dan zelf tanken.
Wat kost waterstof tanken eigenlijk? Een kilo waterstof kost zo'n 10 euro. Er wordt op dit moment nog geen accijns gerekend, maar wel btw. In totaal komen we dan uit op € 12,10 per kg. Uitgaande van grofweg 100km bereik per kg zou een volledig volle tank uitkomen op 68 euro, wat neerkomt op iets meer dan 12 cent per kilometer. Al met al is het gemiddeld gezien wat duurder en in sommige gevallen vergelijkbaar met de kosten van rijden op benzine. Het is in alle gevallen een flink stuk duurder dan accu-elektrisch rijden, want dat kost ongeveer 3 cent per kilometer als je thuis kunt laden en 6 tot 7 cent per kilometer als je bij een publieke laadpaal staat. Het prijsverschil heeft zowel met de productie van waterstof als met de energie-efficiëntie te maken - zie hiervoor de video.
Brandstofcel, gastanks en ruimte
In de winter
Ten opzichte van accu-elektrische auto's zonder warmtepomp hebben waterstofauto's in de winter een technisch voordeel. Vanwege de hogere luchtweerstand door kou is de actieradius eveneens lager, maar het interieur wordt zowel elektrisch verwarmd als met de restwarmte van de brandstofcel. Die bereikt als hij op stoom is een temperatuur van zo'n 77 graden Celsius. Dit kost wel energie.
Ten opzichte van het oude model uit 2015 maakt Toyota bij de nieuwe versie van zijn waterstofauto gebruik van een ander platform, namelijk dat van de Lexus LS en LE (GA-L). Dit is dus geen ontwerp speciaal voor waterstofauto's, maar een ingekorte variant van een Lexus. Door dit andere platform moesten de waterstoftanks ook op een andere manier worden geplaatst. De brandstofcel zat aanvankelijk onder de voorstoelen, maar nu onder de motorkap. Daardoor is er ruimte in het interieur om een grote gastank van voor naar achteren te plaatsen en een tweede zijwaarts onder de achterbank. Onder de bagagebak is nog een derde - kleinere - tank toegevoegd om een groter bereik te realiseren.
De drie gastanks hebben invloed op de ruimte voor passagiers en bagage. Als chauffeur of bijrijder zit je rondom ruim en comfortabel. Als je lang bent, kan het gebeuren dat je met je haar het plafond raakt, al schijnt dat beter te zijn in de variant zonder glazen dak. Achterin is de ruimte vrij krap, zowel voor de benen als voor het hoofd. Er zit een uitkeping in het plafond waardoor je best comfortabel kunt zitten, maar het voelt claustrofobisch en bij een harde remactie kun je alsnog tegen het plafond stoten. Dit komt vooral door de sportief aflopende daklijn, maar ook doordat de achterbank niet lager kon worden gemaakt omdat er een gastank onder ligt. De vorige Mirai bood plek voor vier personen, waarvan twee achterin. Deze nieuwe Mirai heeft achterin drie plekken, maar de middelste zitplaats is niet geschikt voor een volwassene. Hier loopt een brede middentunnel met de gastank die van voor naar achteren loopt, waardoor je je benen niet kwijt kunt. Er is dus hooguit plek voor een klein kind of baby als vijfde passagier. Ook de bagageruimte houdt niet echt over, met een volume van 278 liter. Voor een auto van bijna vijf meter lang en 1 meter 90 breed is dat opvallend klein. Behalve met de gastanks heeft dat ook weer met het aerodynamische ontwerp te maken. Een alternatief dat meer ruimte kan bieden, is de Hyundai Nexo FCEV suv.
Heden en toekomst
De groeiende waterstofbehoefte
Waterstof wordt in de toekomst steeds belangrijker om te verduurzamen, vooral in sectoren waar geen alternatieven voor zijn. Voor zwaar transport, zoals met schepen en vliegtuigen, en bijvoorbeeld in de staalindustrie, zijn weinig alternatieven voor fossiele brandstoffen; accu’s zijn meestal geen optie. Om daar te vergroenen, is heel veel waterstof nodig. Alleen al het waterstofgebruik in de Nederlandse industrie (800.000 ton), zoals voor kunstmestproductie, is momenteel goed voor 13 miljoen ton CO2 per jaar omdat dit waterstof voor het overgrote deel op basis van aardgas wordt geproduceerd. Dat is veel goedkoper dan via elektrolyse.
In de toekomst zullen er zeker nog verbeteringen volgen voor auto's op waterstof. Denk aan een efficiëntere brandstofcel, meer (en hopelijk goedkopere) duurzame opwekking, een geoptimaliseerd ontwerp om de gastanks beter weg te werken, en uiteraard meer tankstations. Toch rijden er al sinds 2001 waterstofauto's rond en zijn de verbeteringen tot nu toe niet heel groot geweest. Dat komt voor een groot deel omdat het oplossen van knelpunten stuit op natuurwetten. Zo blijft de energie-efficiëntie achter doordat bij productie, distributie, compressie en gebruik van waterstof telkens energie 'verloren' gaat, tot er uiteindelijk grofweg een derde overblijft. Een ander knelpunt is de productie van groene waterstof op basis van elektrolyse met gebruik van duurzame energie uit zon en wind. Overcapaciteit van duurzame elektriciteit is (nog) schaars, dus is de productie duur. De meeste waterstof wordt momenteel geproduceerd middels steam reforming van methaan (aardgas), waarbij CO2 vrijkomt. Voor een kilo groene waterstof middels elektrolyse is 52 tot 64kWh aan elektrische energie nodig, waarmee je vervolgens 100km kunt rijden. Een accu-elektrische auto komt met die energie minimaal drie keer zo ver.
Toyota Mirai 2021 specificaties
Platform | GA-L (Lexus LS/LE) |
Tankinhoud / accu |
5,6kg H2 (700 bar) / 1,2kWh |
Bereik |
650km wltp (460-550km in de praktijk) |
Aandrijving / elektromotor / koppel |
Rwd / 182pk (134kW) / 300Nm |
Acceleratie / topsnelheid |
9,2 sec (0-100km/h) / 175km/h |
Lengte/breedte | 4,98m x 1,90m |
Gewicht ledig / rijklaar | 1800kg / 1975kg |
Bagageruimte | 278 liter |
Vanaf-prijs / gereden uitvoering | € 65.995,- / € 76.495,- |
Rijden op waterstof
Als het om personenwagens gaat, heeft waterstofaandrijving een enorme achterstand. Er rijden momenteel circa 400 waterstofauto’s rond, tegenover bijna 200.000 volledig elektrische auto’s. Laadpalen zijn eenvoudiger en goedkoper te realiseren dan nieuwe tankstations - en de groei daarvan valt tot nu toe erg tegen.
Rijden in een waterstofauto is technisch prima mogelijk en het rijdt vrijwel net zoals een accu-elektrische auto. De nieuwe Toyota Mirai ziet er goed uit, is stil, voelt luxe en rijdt heel comfortabel. Maar waterstof maakt het wel complex - zie ook het eerdere achtergrondartikel dat op Tweakers verscheen. Complex vanwege de benodigde onderdelen zoals de brandstofcel en cilindrische gastanks, de compressie, de energie-efficiëntie, de distributie, het onderhoud, de kosten en natuurlijk de beschikbaarheid van tankstations in Nederland, België en uiteindelijk heel Europa. Mocht je een bedrijf hebben dat toevallig in de buurt van een tanklocatie zit, dan kunnen waterstofauto's onder andere vanwege de fiscale voordelen een interessant alternatief zijn voor fossiele of accu-elektrische auto's. Voor consumenten lijkt dat moment echter nog ver weg.