Na vijftien jaar werken in commerciële functies besloot Auke Hoekstra het roer om te gooien. Medio 2008 wilde hij zich storten op de energietransitie, vooral omdat hij zag dat de techniek er klaar voor was en de wereld beter kon maken. Hij was toen nog een roepende in de woestijn. Tegenwoordig werkt hij als onderzoeker voor de TU Eindhoven en kennen twitteraars hem van zijn vele debunks van discutabele publicaties over elektrische auto’s, waterstof en duurzame energie. In dit interview doet hij uit de doeken hoe duurzaam elektrische auto’s nu echt zijn, wat voor rol hij ziet voor waterstof en biofuels, en hoe steden er in de toekomst uit kunnen zien.
Allereerst, kun je iets vertellen over wat voor werk je doet bij de TU Eindhoven?
“Ik ontwerp agent-based modellen waarmee je de toekomst van het energie- en elektriciteitssysteem kunt exploreren. We proberen computersimulaties te maken die er min of meer uitzien als Simcity en vervolgens simuleren we wat er gebeurt als er huizen worden verwarmd via een warmtenet of met warmtepompen. Op basis daarvan kunnen we bepalen hoe snel we elektrische auto’s moeten adopteren, hoe slim laden kan helpen en waar waterstof nuttig voor is. Het project heet NEON Research en ik werk hiervoor samen met 35 PhD’s die allemaal bezig zijn met het versnellen van de energietransitie.”
Computersimulaties van NEON Research / Zenmo
Je groeide op met de ZX81- en TI-9AA-homecomputers, en ging na je studie aan de slag als IT-consultant, gespecialiseerd in netwerken. Medio 2008 maakte je ineens een serieuze carriereswitch richting duurzame energie. Hoe kwam dat?
“Na vijftien jaar werken nam ik een sabbatical. Ik was niet meer tevreden met mijn werkzame leven en wilde mijn kennis en energie stoppen in een betere wereld. Ik vond TCP/IP-netwerken en internet heel gaaf, maar ik zag ook dat zon, wind, batterijen en waterstof zich min of meer net zo ontwikkelen als Moore’s Law. Die technologie werd steeds beter en leidde tot nieuwe mogelijkheden, die tot voor kort niet haalbaar waren. Ik besloot het roer om te gooien en mee te werken aan het versnellen van de energietransitie. Ik wilde iets doen dat het leven zin geeft, iets waar ik goed in was en wat ik leuk vond. De energietransitie is een ingewikkelde puzzel. Tegelijk wil ik jonge generaties niet aanpraten dat er een armageddon aan gaat komen. Ik wil mensen er op basis van inhoud van overtuigen dat er voor vrijwel alles betere oplossingen zijn dan wat we nu normaal vinden.”
'Ik wil mensen ervan overtuigen dat er betere oplossingen zijn voor wat we nu normaal vinden'
Je bent vooral gespecialiseerd in (slimme) mobiliteit en infrastructuur. Soms claimen mensen dat mobiliteit wat CO₂-uitstoot maar een klein deel is en dat het meer zoden aan de dijk zet om vooral op andere vlakken in te zetten op CO₂-reductie, zoals de industrie. Is dat terecht?
“Het gaat toch best om een groot deel. De sector verkeer en vervoer is goed voor 29 procent van de totale CO₂-uitstoot. Als we alleen het wegvervoer meerekenen, is dat 21 procent. Al met al is dat toch een significant aandeel, zeker omdat vervoer via de zee- en luchtvaart niet eens worden meegerekend. De energiesector is weliswaar de grootste uitstoter, maar die is dan ook in hoog tempo aan het verduurzamen. Dat gaat bij mobiliteit een stuk langzamer. Zuinige motoren helpen, maar deze vooruitgang wordt bijna geheel tenietgedaan doordat we in grotere en zwaardere wagens, zoals SUV’s, zijn gaan rijden. Elektrificatie helpt zeker, maar op het totale wagenpark is het aandeel nog maar klein.”
:fill(white):strip_exif()/i/2004672876.jpeg?f=imagemedium)
Waterstof gaat vermoedelijk een grote rol spelen bij de energietransitie, bijvoorbeeld als energiedrager voor vliegtuigen, schepen, de staalindustrie en als opslag voor het overbruggen van perioden van donkerluwte. Zie jij nog andere rollen voor waterstof?
“Ik zit op de lijn van Michael Liebreich, van Liebreich Associates en BloombergNEF, die een uitgebreide waterstofladder heeft gemaakt. Waterstof is schaars, wordt nog niet standaard groen geproduceerd en er is in de toekomst heel veel van nodig. We kunnen dat niet allemaal zelf produceren en zullen het ook moeten importeren. Je moet dus vooral kijken naar onderdelen waarvoor geen alternatieven voor verduurzaming bestaan en doeleinden waarvoor betere oplossingen zijn. Voor het maken van kunstmest, ontzwaveling en het kraken van olie wordt waterstof al decennia gebruikt; daarvoor is het onmisbaar. Ook voor de scheepvaart, lange termijnopslag en de staalindustrie lijkt waterstof essentieel. Onderaan het lijstje staan mogelijkheden waarvoor al betere oplossingen bestaan, zoals waterstofauto’s, vrachtvervoer voor korte tot middellange afstand en kleinschalige verwarming.”
Er is nog altijd veel discussie over waterstof voor personenwagens, hoewel de meeste autofabrikanten zich ondertussen richten op accu-elektrisch. Voorstanders, zoals Toyota, stellen vaak dat een waterstofauto milieuvriendelijker is doordat er een veel kleinere accu in zit. Kan dat kloppen?
“Voor auto’s lossen we volgens mij een probleem op dat er niet is. Rijden op waterstof vergt ruim drie keer zoveel energie en is dus in het kader van duurzaamheid minder logisch, nog los van andere knelpunten als de infrastructuur. Zelfs als waterstof groen geproduceerd wordt, gaat meer dan de helft van de energie verloren door omzettingsverliezen. Het is natuurlijk wel goed om de accu van een elektrische auto af te stemmen op je dagelijkse verbruik, dus geen exemplaar met een onnodig grote accu te kopen. Dat is ook niet nodig, omdat je tegenwoordig nog maar weinig tijd kwijt bent met snelladen. Voor de productie van de accu zijn natuurlijk grondstoffen nodig. Hoe minder daarvan nodig zijn, hoe beter. Aan kobalt kleven ethische bezwaren omdat een klein deel gepaard gaat met kinderarbeid in illegale mijnen. Gelukkig is de accutechnologie ondertussen zover doorontwikkeld dat kobalt steeds minder noodzakelijk is. Voor de kathode van de veel voorkomende NCM- en NCA-batterijen is steeds minder kobalt nodig, en lithiumijzerfosfaat- en NMA-batterijen hebben het helemaal niet nodig. In de toekomst krijgen we waarschijnlijk lithiumsulfaatbatterijen zonder kobalt én nikkel, dus met een lagere milieu-impact. Bovendien: de metalen in accu’s vergaan niet en zijn uiteindelijk via recycling voor 95 procent terug te winnen.”
'Zon, wind en accu’s ontwikkelen zich als
En hoe zit het dan met vrachtwagens? Accu's zouden een bottleneck vormen voor zwaar transport omdat de laadcapaciteit afneemt vanwege het extra gewicht. Heeft waterstof hier niet de beste papieren?
Moore’s Law'
“Er rijden momenteel meer vrachtwagens en bussen op accu’s rond dan op waterstof, maar lang werd inderdaad gedacht dat batterijen te zwaar zouden zijn voor lange afstanden in Europa. Volgens mijn onderzoek rijdt 80 procent van de vrachtwagens echter maximaal 750km per dag, anders heb je al snel een tweede chauffeur nodig en dat is kostbaar. Dat bereik is haalbaar, zeker als er op de eindbestemming geladen kan worden. Overigens mogen waterstof- en accu-elektrische vrachtwagens twee ton meer wegen volgens nieuwe EU-wetgeving. Als ze optimaal ontworpen worden, wat nu nog niet het geval is, hebben ze drie ton minder staal nodig. Dat biedt ruimte voor een flinke accu. Verder gelden de bekende knelpunten hier ook: waterstof kost meer energie en rijden op accu’s is daardoor veel goedkoper. Overigens geldt voor beide varianten dezelfde uitdaging, want voor internationale afstanden binnen Europa is de infrastructuur nog niet op orde. Voor vrachtwagens zijn snelladers van meer dan 1MW ontwikkeld.”
Terug naar personenwagens: los van de grondstoffen wordt vaak ook gezegd dat de productie van accu’s een grote impact op de totale footprint van een auto heeft.
“Dat klopt. De productie van een auto, ongeacht wat voor type, kost erg veel energie door het gebruik van staal en aluminium. Voor een elektrische auto komt daar de productie van de accu nog bij, maar tegelijk zien we dat de productie van accu’s steeds minder belastend wordt, zowel wat materialen als wat de productie betreft. Dat komt deels doordat er meer duurzame energie wordt gebruikt, maar vooral door een efficiëntere productie. Voor de productie is veel warmte nodig, maar thermodynamisch heb je niet veel energie nodig en is het efficiënter om de al geproduceerde warmte opnieuw te gebruiken. Dat kan door een dichte ruimte nog beter te isoleren. Bovendien gebeurt het produceren van accucellen nu veel grootschaliger, waardoor de processen efficiënter geworden zijn. Het scheelt wel een factor tien aan energie in vergelijking met vijf jaar geleden.”
Hoewel de elektrische auto langzaam de nieuwe standaard aan het worden is, is er nog steeds veel weerstand. Sceptici schermen met onderzoeken waaruit zou blijken dat elektrische auto's helemaal niet beter zouden zijn voor het milieu dan auto's op benzine of diesel. Jij reageert vaak op dergelijke claims en legt dan uit wat er verkeerd gaat. Welke fouten worden vaak gemaakt in dergelijke berekeningen?
“Het is vaak een kwestie van variabelen; welke cijfers gebruik je als bronmateriaal? Vaak wordt er voor de impact van de accuproductie sterk verouderde data gebruikt, uit de tijd dat er nog amper sprake was van massaproductie. In onderzoeken wordt vaak uitgegaan van 175kg CO₂ voor iedere kWh van een accupakket, terwijl het tegenwoordig zo rond de 65kg ligt. Ook wordt de levensduur van een accu sterk onderschat, door er bijvoorbeeld van uit te gaan dat hij slechts 150.000km meegaat. Dat heeft natuurlijk een enorm negatieve invloed op het geheel. Empirische data tonen aan dat moderne accu’s makkelijk 500.000km mee kunnen gaan. Tot slot wordt voor het gebruik vaak uitgegaan van grijze stroom, waarbij dan vaak ook nog een oude waarde wordt gebruikt. Met de enorme groei van het aantal zonnepanelen en windmolens wordt de stroommix ieder jaar groener en het gebruik dus ook. Die toekomstige vergroening wordt meestal niet meegerekend en vaak wordt zelfs de productie van benzine en diesel ook niet meegenomen in de cijfers. Al met al zorgt dat voor een scheef beeld.”
In 2019 was er een Belgisch tv-programma waarin een hoogleraar berekende dat een EV pas na 700.000km 'beter' is dan een auto op fossiele brandstof. Jij hebt die claim vervolgens snel gedebunked. Toch hoor je dit nu nog steeds op sociale media of verjaardagsfeestjes.
“Ja, dat was de bekende Belgische hoogleraar Damien Ernst, die een belangrijke rol heeft gespeeld op het gebied van supergrids voor de energietransitie. Hij maakte een bierviltjesberekening voor een tv-programma, maar hij gebruikte daar verkeerde brongegevens voor, wat hij ook vrij snel heeft toegegeven. Zo ging hij voor de accuproductie aanvankelijk uit van 312kg CO₂-uitstoot per kWh. Verder nam hij als uitgangspunt een grote elektrische wagen met een 60kWh-accu en een relatief hoog verbruik van 23kWh per 100km, die hij vergeleek met een kleine, zuinige benzineauto. Voor de uitstoot van benzine werd alleen het rijden meegerekend en niet de productie ervan, terwijl de productie van stroom wel in zijn berekening zat en gebaseerd was op oude Belgische cijfers die twee keer zo hoog waren dan in werkelijkheid. Ik heb destijds contact met hem gehad en sindsdien volgen we elkaar op Twitter. Hij heeft ook een nieuwe berekening gemaakt, maar desondanks zie je deze onrealistische claim inderdaad nog steeds vaak opduiken.”
Na hoeveel kilometers is een EV dan wel beter? En hoe bereken je dat?
'Al na 20.000 tot 50.000km is een elektrische auto schoner'
“Het hangt van de auto’s af die je vergelijkt, maar over het algemeen is dat al na 20.000 tot 50.000 kilometer het geval. Stel dat we een Volkswagen Golf met een eGolf vergelijken. Met een praktijkverbruik van 7,52 liter benzine per 100km verbruikt deze 0,74kWh per kilometer. De eGolf heeft een praktijkgebruik van 0,175kWh per km en is dus een factor vier efficiënter wat het energiegebruik betreft. Omgerekend naar CO₂-uitstoot komt dat neer op 77g per kilometer voor de eGolf, uitgaande van de Nederlandse grijze stroommix inclusief transmissieverliezen. Voor de benzineversie is dat 206g, waarbij de productie wordt meegerekend. Als de productie van de accu wordt meegerekend, komt de eGolf uit op 102g per kilometer. Omdat de stroommix steeds groener wordt, zou de impact per km in 2030 dalen naar 44g per kilometer, inclusief de accuproductie. Dat cijfer kan nog lager worden als ook gerecycled staal en aluminium worden gebruikt, evenals gerecyclede grondstoffen uit oude accu’s. Oftewel gedurende zijn leven stoot de benzine-Golf zes keer zoveel uit als zijn elektrische evenknie.”
Los van accu-elektrisch worden ook biobrandstoffen, zoals biodiesel of bioLNG een alternatief genoemd. Dat wordt geproduceerd van biologisch materiaal. Er wordt weliswaar CO₂ uitgestoten, maar het bronmateriaal neemt ook CO₂ op. Is dat een alternatief voor fossiele brandstoffen?
“Nee, dat is een misvatting. Het is prima dat mensen en bedrijven met biobrandstof bezig zijn, maar CO₂ is niet het enige probleem. We moeten ook onze leefomgeving in balans houden. Vruchtbaar oppervlak is misschien wel het schaarste dat we hebben op aarde. We zijn met veel mensen en die moeten allemaal eten. Dan moeten we geen voedsel gaan verbouwen om het vervolgens als biobrandstof in voertuigen te verbranden. In een niche, dus op kleine schaal, zijn er scenario’s denkbaar, maar grootschalig gewassen inzetten als brandstof is onwenselijk.”
We horen regelmatig over problemen met het elektriciteitsnet. In veel regio's kunnen geen nieuwe bedrijven meer worden aangesloten, maar ook geen windmolens of eventuele zonneparken. Hoe groot is dit probleem, mede in het kader van de groeiende stroombehoefte door elektrificatie?
“Die twee dingen moet je los van elkaar zien. Zonneparken, windmolens en laadinfrastructuur staan vaak op verschillende plekken. De laadinfrastructuur is geen probleem als we slim gaan laden. Een elektrische auto is dan eerder positief dan negatief voor netcongestie, omdat het laden dan vanzelf tijdelijk stopt of in vermogen daalt als er een piek in de vraag is. Een groot deel van de tijd is er flink wat capaciteit op het net over, dus de uitdaging is om dat een beetje te spreiden. Als we gaan laden als er weinig vraag is, is dat ook het efficiëntst en goedkoopst. Toen EV’s slechts een bereik van 120km hadden, moest je iedere dag laden, maar nu niet meer.”
“Wat wel een probleem is, zijn zonnepanelen en warmtepompen in oudere wijken. Het net zal dus verzwaard moeten worden, met dikkere kabels en nieuwe transformatorstations. Tegelijk worden er steeds grotere vermogens opgewekt op zee met windmolens. Die stroom moet aan land komen en verder getransporteerd worden. De complete gebouwde omgeving opknappen gaat zo’n 150 miljard euro kosten, maar als je daar slim mee omgaat, kun je daar miljarden op besparen. Wat daarbij gaat helpen, zijn thuisaccu’s en auto’s die stroom kunnen terugleveren via vehicle-to-grid. Zolang er een salderingsregeling is, zijn die financieel niet echt interessant, maar het spreekt wel veel mensen aan. Steeds meer fabrikanten maken hun auto’s geschikt om stroom te kunnen terugleveren. Nissan was er al vroeg bij, maar Hyundai, Kia, Sono en Volkswagen zijn er ook concreet mee bezig. Als we die auto’s kunnen gebruiken voor het net, hoeft het netwerk minder drastisch te worden verzwaard. Bovendien wordt het dan praktisch onmogelijk om het net nog onderuit te trekken.”
Is het aantal laadcycli van accu’s daar wel op berekend?
“Technisch is dat geen probleem. Met de verdere ontwikkeling van accuchemie moeten vijfduizend tot tienduizend cycli haalbaar zijn, zeker met een modern battery management system. Bovendien gaat het slechts om piekmomenten, dus enkele kWh’s; de accu wordt niet volledig leeggetrokken. Eén e-auto kan een huishouden ruim vier dagen van stroom voorzien.”
'We zijn de hype van solid state nu wel voorbij'
Over nieuwe accuchemie gesproken… Er wordt veel verwacht van solid state, een accutechniek met een vast elektrolyt. Daar zijn legio bedrijven mee bezig, waaronder SolidPower, QuantumScape, Samsung en Toyota. We horen al jaren dat dit de toekomst is, maar toch verschuiven de roadmaps steeds naar achteren. Is dit een hype of kunnen we echt een kleine revolutie verwachten?
“Het is het allebei, zoals ook benoemd in de bekende hypecycle van Gartner doorloopt nieuwe technologie meestal verschillende stadia. We zijn de hype van solidstatebatterijen nu wel voorbij, dus zitten we in het stadium van de teleurstelling. Ik ben geen chemicus, maar ik hoor wel dat het er nu echt aan zit te komen. Waarschijnlijk eerst in smartphones binnen nu en drie jaar en over drie tot vijf jaar in auto’s. Tegelijk spelen er nog allerlei andere ontwikkelingen, zoals een anode van silicium, wat eveneens tot een hogere energiedichtheid leidt. Onder andere het Nederlandse Leydenjar is daar al ver mee. Solid state is de volgende stap.”
Tot slot. Je bent ook betrokken bij organisaties die kijken naar de verduurzaming van steden, zoals ESO-X. Zij kijken onder andere of en hoe er meer ruimte kan worden vrijgemaakt voor groen, voetgangers en fietsers, bijvoorbeeld door parkeerplaatsen voor auto’s op te offeren. Dit zou de leefbaarheid in steden ten goede komen, evenals de ruimte voor recreatie. Dat betekent wel dat de auto uit bepaalde delen verbannen wordt, waar niet iedereen om zou juichen. Zou dat geen enorme weerstand opleveren?
'We moeten meer leren omdenken'
“Ik denk dat die weerstand vaak wordt overschat. Mensen gaan vaak uit van de technologie en stand van zaken van nu. We verwarren iets als privébezit met de behoefte om van A naar B te gaan. Ik snap heel goed dat je in luxe naar je bestemming wilt, maar dat hoeft niet per se via autobezit. Het kan ook bijvoorbeeld door auto’s te delen en meer te fietsen. Als we dat meer zouden doen, zouden er veel minder auto’s en parkeerplaatsen nodig zijn. Ooit hechtten we ook heel veel waarde aan fysieke cd’s en lp’s, maar tegenwoordig hebben we allemaal Spotify. Muziek luisteren is makkelijker en fijner dan ooit, zonder dat we iets fysieks bezitten. Exact datzelfde kan ook met auto’s. De meeste mensen houden niet zozeer van auto’s zelf, maar van de vrijheid die ze bieden. Als er voldoende deelauto’s in de buurt zijn, werkt dat net zo goed. Dat levert dan tegelijk veel meer speelruimte op voor kinderen, die veiliger voor de deur zouden kunnen spelen. Als auto’s over enige tijd zelfrijdend worden, is het helemaal een no-brainer. Je bent dan gek als je met je eigen auto ergens heen rijdt, want dan ben je altijd de bob. Het centrum van Amsterdam telt 28.000 parkeerplaatsen; wat zouden we met een deel van die ruimte allemaal kunnen doen? We moeten meer leren omdenken. Het is niet de bedoeling om auto’s van mensen af te pakken, maar om de wereld mooier en beter te maken.”