Brandstofcellen en microturbines moeten automotive CO2-neutraal maken

Bosal onderzoekt wat de snelste weg is naar een CO₂-neutrale automotive-industrie en hoe er sneller meer auto’s met nieuwe en schonere technologie in de markt kunnen worden gezet. Batterijen hebben namelijk beperkingen: de accu’s zijn zwaar en duur. Het bedrijf werkt hard aan een oplossing voor zowel de personenwagens als de zwaardere voertuigen. Met TNO, Rijksuniversiteit Groningen, VDL-ETS, Drive Line Systems (DLS), Circonica, Ginaf en Vialle onderzoekt Bosal hoe de huidige technologie geschikt kan worden gemaakt voor de automotive-industrie.

‘Zowel de vrachtwagenindustrie, als de landbouw- en bouwsector geven aan: we kunnen niet omschakelen naar een volledig op accu’s aangedreven machine- en wagenpark’, zegt Ted Straten, vicepresident Technology, Strategy and New Business bij Bosal. ‘Ze vragen om een technologie die ze kan helpen op een betaalbare manier CO₂-neutraal te worden.’ Voor die sectoren is Bosal bezig met de ontwikkeling van specifieke brandstofceltechnologie.

Voor de energiesector levert Bosal al onderdelen voor brandstofcelsystemen. ‘We hebben de techniek in huis om de complete warmtehuishouding rondom de brandstofcel te regelen’, aldus Straten. ‘De kern van de cel zijn de fuel cell stacks, maar alles eromheen heeft te maken met het terugwinnen van warmte en het voorverwarmen van lucht en brandstof. Zo hebben we de afgelopen twintig jaar warmtewisselaars ontwikkeld die heel efficiënt, duurzaam en compact zijn.’ Deze techniek wordt al volop ingezet bij de transitie van de energiesector.

De kosten van brandstofceltechnologie zullen de komende vijf tot acht jaar steeds lager komen te liggen, verwacht Straten. ‘In de energiesector gaat jaarlijks 1,5 triljoen dollar om. Zij zetten vol in op brandstofcellen, dus dat maakt het voor andere sectoren ook kostenefficiënt. Dat is een kans waar we bij Bosal op inspelen.’

Want voordat de brandstofceltechnologie die nu in de energiesector wordt gebruikt, geschikt is voor mobiele voertuigen, moet er nog heel wat gebeuren. De energiesector heeft namelijk weinig eisen met betrekking tot gewicht en grootte. Voor de automotive-industrie moet de basistechnologie kleiner, compacter en goedkoper worden gemaakt. Samen met TNO, Rijksuniversiteit Groningen, VDL-ETS, Drive Line Systems (DLS), Circonica, GINAF en Vialle onderzoekt Bosal hoe de huidige technologie in een vorm kan worden gegoten die geschikt is voor de automotive-industrie. ‘Met die Nederlandse groep bedrijven en kennisinstituten zijn we van plan een compleet brandstofcelsysteem te ontwikkelen dat voldoet aan alle eisen die toepassing in de automotive vergt. Het gaat dan met name om de stacks, de hoge-temperatuur warmtewisselaars, het brandstofsysteem en de software.’

Personenwagens

De personenwagensector is volop bezig geweest met de ontwikkeling van elektrische auto’s. Inmiddels zijn er zo’n vijftig modellen op de markt. Het probleem is dat ze zo’n 10 tot 15 duizend euro duurder zijn dan niet-elektrische auto’s. Vanwege de dure accupakketten dreigen de kleine A-segment-auto’s te verdwijnen. Straten: ‘De conclusie is dus dat er goedkopere elektrische auto’s op de markt moeten komen.’

Onderzoek naar het gebruik van auto’s wijst uit dat het bij 95 procent van het gebruik gaat om ritten van minder dan honderd kilometer per dag: boodschappen doen, woon-werkverkeer of de kinderen naar school brengen. ‘Waarom zou je dan een batterijpakket ontwikkelen met een radius van vijfhonderd kilometer? Je kunt veel beter een lichter pakket ontwikkelen dat honderd kilometer kan rijden, zodat je 75 procent van de kosten én het gewicht kunt besparen’, denkt Straten. Bovendien wordt de hele productiecyclus van de auto goedkoper, er zijn immers minder zware materialen nodig.

Microturbine

Bosal werkt samen met het Engelse Cosworth aan een microturbine, een kleine compressorturbinemachine die niet groter is dan twee schoendozen. De turbine fungeert als een generator die aanslaat op het moment dat de accu (bijna) leeg is – in die vijf procent van de gevallen dat een rit langer dan honderd kilometer duurt. De generator is flexibel: hij loopt op waterstof, maar ook op benzine of diesel. ‘Het is een technologie die niet afhankelijk is van de transitie waar brandstoffen in zitten’, aldus Straten.

95 procent van de tijd rijdt de auto elektrisch, de overig vijf procent rijdt het op brandstof. De technologie zorgt ook voor verlichting op de overspannen batterijproductie. ‘Je kunt met hetzelfde aantal batterijen veertig in plaats van tien elektrische auto’s produceren.’

Op dit moment rijden er twee Ford Transits rond in Engeland met zo’n microturbine aan boord. Straten verwacht dat er nog twee jaar nodig is om de technologie volledig te integreren en dat over vijf jaar de eerste voertuigen met een kleiner batterijpakket en on-board oplader op de markt verschijnen.