Waterstof op wielen: voor heavy duty transport is geen beter alternatief
De elektrificatie van het wegvervoer heeft een vlucht genomen, maar stokt door netcongestie, schaarste aan grondstoffen en een beperkte actieradius. Ondernemers en onderzoekers zien waterstof inmiddels niet langer als een verre belofte, maar als een onmisbare schakel in de transitie naar zero emissie mobiliteit, zeker voor zwaar transport en voor zakelijke toepassingen waarbij voertuigen 24/7 de weg op moeten kunnen. “Wat je vroeger met diesel deed, doe je straks met waterstof.”
Geschatte leestijd: 8-10 minuten
In de werkplaats van Holthausen Clean Technology in het Groningse Hoogezand staat een opengewerkte DAF-truck, die wordt omgebouwd tot waterstoftruck. De cabine staat naar voren geklapt. Ondernemer Carl Holthausen laat zien waar alles zit: de 300 kilowatt brandstofcel, de waterstofcilinders en natuurlijk de elektronica die schuilgaat achter een dikke bundel kabels. “We retrofitten dieseltrucks naar waterstoftrucks”, vertelt Holthausen even later in zijn kantoor. “We kopen een vrachtwagen, halen de motor eruit, demonteren de dieseltanks en bouwen ‘m dan weer helemaal op.”
Holthausen vertelt over een klant in Zweden, die een zware truck van 64 ton wilde hebben, met een range van 1.000 kilometer. Bovendien moest de zero emissie truck bij 30 graden vorst blijven functioneren. “Die klant heeft ook elektrische trucks, maar die halen die lange afstanden niet.” Dus bouwde Holthausen een op maat gemaakte waterstoftruck voor het transportbedrijf, dat supermarkten in het uitgestrekte en dunbevolkte noordelijke deel van Zweden bevoorraadt. “Het bedrijf wisselt de chauffeurs, ze willen hun trucks de klok rond gebruiken. De voertuigen moeten daarom ook snel kunnen tanken.”
Enorme accupakketten
Zulke specificaties zijn eigenlijk alleen te realiseren met waterstof, stelt Holthausen. “Als je dat elektrisch wil doen, heb je enorme accupakketten nodig. En om snel op te kunnen laden heb je een megawattlader nodig, probeer daar maar eens een aansluiting voor te krijgen. "Daarnaast, als je bij min 30 wil laden, dan moet je de accu verwarmen, daarbij gaat veel energie verloren.”
Erwin Jongh, programmamanager Zero Emission bij Louwman, importeur van Toyota en Lexus, valt Holthausen bij. “Batterijen gaan nooit 100 procent van het wegvervoer bedienen”, voorspelt hij. “Netcongestie is echt een groot probleem. Het elektriciteitsnet is niet berekend op een grote opschaling van de laadinfrastructuur. Dat zie je bij transportbedrijven. Met de eerste elektrische bestelbussen gaat het goed, maar voor de rest van de vloot krijgen bedrijven vaak geen laadpaal meer aangesloten met afdoende vermogen. Als je pakketjes moet bezorgen in een milieuzone, dan heb je een alternatief als waterstof nodig.” Het gebruik van waterstof begint, waar de toepassing van batterijen ophouden.
Onvoldoende grondstoffen
Bovendien, zegt Jongh, zijn er niet voldoende grondstoffen om voor álle auto’s een batterijpakket te maken. Hij maakt een vergelijking met Russisch aardgas, waar Europa in het verleden voor 40 procent afhankelijk van was. “Voor batterijen is Europa voor 80 procent afhankelijk van niet-Europese leveranciers. Je hebt altijd een alternatief nodig, ook om risico’s te spreiden.”
Europese klimaatwetgeving vereist dat de uitstoot van zware wegvoertuigen die in 2030 verkocht worden met 45 procent wordt verminderd ten opzichte van de voertuigen die in 2019 de weg op kwamen. In 2040 moeten de emissies zelfs met 90 procent zijn gereduceerd. “Elektrificeren moet je doen waar het kan, dan ga je het efficiëntst met duurzame energie om”, zegt Jack Bloem, business development manager bij TNO. “Maar elektriciteit is in Nederland, en in vele andere regio’s in Europa, niet altijd en overal beschikbaar. Elektrische vrachtauto’s zijn er al en de ontwikkeling gaat steeds verder. Alleen, voor de volumes die we voorzien en het aantal vrachtwagens dat je zou moeten elektrificeren om de emissiedoelen te halen, heb je bij lange na niet voldoende laadcapaciteit. Ook niet in 2030-2035.” Er zijn dan ook ‘andere oplossingen nodig’, zegt Bloem.
Brandstof en verbrandingsmotor
Dat alternatief is volgens TNO waterstof. Niet alleen middels een brandstofcel, Bloem is er ook van overtuigd dat er een toekomst is voor de verbrandingsmotor op waterstof. “Door onder meer dieselgate is de verbrandingsmotor in een sterk negatief daglicht komen te staan. Ook het woord ‘verbranding’ suggereert dat er allerlei vervuilende uitstoot is. Toch is het mooie van deze technologie juist dat deze extreem schoon is. Net als de batterij-elektrische oplossing wordt de waterstofmotor door de Europese emissiewetgeving aangemerkt als zero emissie.”
De technologie is minder gevoelig voor de kwaliteit van waterstof dan brandstofcellen, benadrukt Bloem. En dat wordt belangrijk bij grote volumes want dan gaat waterstof worden getransporteerd via pijpleidingen. De waterstof wordt dan betrokken uit verschillende bronnen, waardoor de kwaliteit waarschijnlijk lager zal zijn dan voor een brandstofcel vereist is. Voor de productie van waterstofmotoren zijn minder schaarse grondstoffen nodig. Daar staat dan weer tegenover dat de energie-efficiency van brandstofcellen hoger is. Met ander woorden: op 1 kilo waterstof kun je met een brandstofcel meer kilometers rijden dan met een verbrandingsmotor.
De techniek van verbrandingsmotoren is goedkoper en volledig binnen Europa te produceren. TNO werkt samen met verschillende fabrikanten aan de ontwikkeling van waterstofmotoren en won al een innovatieprijs voor een waterstoftruck. Bij het verbranden van waterstof in een motor komt alleen water vrij en hooguit een te verwaarlozen hoeveelheid stikstofoxide (NOx), stelt TNO. Ook in de binnenvaart en bij mobiele werktuigen zijn waterstofmotoren veelbelovend. TNO verwacht dat de waterstofmotor vanaf 2030 grootschalig van de grond komt. “De markt zal bepalen voor welke toepassingen brandstofcellen gunstiger zijn dan waterstofmotoren of andersom”, voorspelt Bloem.
Europees beleid
Een belangrijke impuls voor het gebruik van waterstof in de mobiliteit komt vanuit Europa. De herziening van de Renewable Energy Directive (RED-3), die in 2023 is aangenomen, stelt bindende subdoelen voor het gebruik van hernieuwbare brandstoffen van niet-biologische oorsprong (RFNBO’s), waaronder groene waterstof. Voor de transportsector betekent dit dat lidstaten ervoor moeten zorgen dat duurzame brandstoffen vanaf 2030 voor minstens 5,5 procent duurzaam zijn. Minimaal 1 procent molet dan puur RFNBO’s zijn. Dit verplicht brandstofleveranciers om in toenemende mate over te schakelen op duurzame alternatieven als groene waterstof en biobrandstof.
De RED-3-regelgeving zal zo niet alleen bijdragen aan een groeiende vraag naar groene waterstof, maar ook aan de investeringszekerheid die nodig is om productie en distributie op te schalen. Lidstaten zijn bovendien verplicht om nationale implementatieplannen op te stellen, inclusief infrastructuurontwikkeling. In combinatie met andere EU-initiatieven, zoals de AFIR-verordening en IPCEI-projecten (Important Projects of Common European Interest), ontstaat een beleidskader dat het gebruik van waterstof in zwaar transport en openbaar vervoer concreet stimuleert.
Correctiefactor
Om het gebruik van waterstof in het wegvervoer een impuls te geven, nam staatssecretaris Chris Jansen van Infrastructuur & Waterstaat eind vorig jaar een aantal maatregelen. Hij kondigde specifieke subdoelen aan voor het gebruik van RFNBO’s (in de praktijk groene waterstof) in wegtransport, binnenvaart, maritiem transport en luchtvaart. Hij voorzag een geleidelijke toename in het gebruik van RFNBO’s.
Ook wilde Jansen een correctiefactor toepassen op de zogenoemde ‘raffinageroute’. Dat vergt wat uitleg. Raffinaderijen gebruiken nu grote hoeveelheden grijze waterstof (gewonnen uit aardgas) om brandstoffen uit ruwe olie te raffineren. Door die grijze waterstof te vervangen door groene waterstof, worden benzine en diesel niet hernieuwbaar, maar de productie ervan wel duurzamer. Daarom is besloten dat oliemaatschappijen de groene productie van grijze brandstoffen mogen meerekenen bij hun CO2-verplichtingen. Dat wordt de raffinageroute genoemd.
Door de correctiefactor van Jansen zouden oliemaatschappijen echter nog maar een bepaald percentage als ‘groen’ mogen meetellen. Het idee was dat het directe gebruik van waterstof in het transport - in plaats van in de raffinaderij - daardoor economisch aantrekkelijker zou worden. Het tegenovergestelde gebeurde, want het animo voor oliemaatschappijen om überhaupt in elektrolysers voor groene waterstofproductie te investeren bekoelde van de een op de andere dag. Vandaar dat minister Sophie Hermans van Klimaat en Groene Groei eind april weer aankondigde dat de raffinageroute weer zou worden ‘aangepast’, zodat het ‘aantrekkelijker wordt om groene waterstof te gebruiken bij de productie van brandstoffen’.
Sneller tanken
De vraag is nu hoe er groene waterstof beschikbaar komt voor transport, en hoe die gedistribueerd gaat worden. De ‘Alternative Fuels Infrastructure Regulation’ (AFIR) schrijft voor dat er langs alle hoofdwegen in Europa waterstoftankstations komen. In Nederland wordt deze regelgeving ingevuld met de SWIM-regeling (Subsidieregeling Waterstof in Mobiliteit). Vanwege de eigenschap dat waterstof sneller te tanken is, is voor waterstof een minder fijnmazige infrastructuur nodig dan voor elektrische trucks.
Terug naar Hoogezand, waar Carl Holthausen aangeeft dat de productiekosten voor zijn waterstoftrucks, uitgerust met een brandstofcel, nog hoog zijn. “Een waterstoftruck is nog 3 tot 4 keer zo duur als een dieseltruck”, zegt hij. “Maar je moet het niet met een dieseltruck vergelijken. Klanten die zero emissie willen rijden, vergelijken het met een batterij elektrische truck. Maar ook dan is een waterstoftruck nog steeds 100.000 tot 150.000 euro duurder. Daar krijg je dan een grotere actieradius, sneller tanken en het grotere laadgewicht voor terug.”
Prijs per kilo waterstof
Behalve de aanschafprijs van de truck speelt de prijs van de waterstof een belangrijke rol. “Een elektrolyser heeft tussen de 54 en 62 kilowattuur nodig om een kilo waterstof te produceren”, weet Holthausen. “Als je op de spotmarkt groene stroom inkoopt, voor zeg 8,5 cent per kilowattuur, dan kom je op 5 of 6 euro per kilo uit”, rekent hij voor. “Maar dat is alleen de stroom. Je hebt ook een elektrolyser nodig en infrastructuur. Als je alles doorrekent, kom je op een kostprijs van 22 euro per kilo.”
Mede vanwege die hoge kiloprijs, zullen particulieren niet snel massaal op een auto met een waterstofbrandstofcel overstappen. Behalve als mensen andere aspecten belangrijk vinden, stelt Jongh van Louwman. “Als je met je caravan eindeloos door Europa wil toeren, dan is een waterstofauto een betere oplossing dan een batterij elektrische auto. Ben je bereid lange stops te maken, of wil je maximale vrijheid?”
Voor taxi’s geldt hetzelfde, aldus Jongh. “Als je je taxi telkens moet opladen, heb je veel downtime. Chauffeurs met een waterstofauto rijden emissievrij én kunnen meer ritten maken. Zo’n taxi-ondernemer maakt echt meer winst.” Taxibedrijf Stam zet sinds april vier waterstofauto’s (Toyota Mirai) in voor ritten in de Drechtsteden. “Als je op straat je elektrische auto wil opladen, betaal je tegenwoordig al snel 60 eurocent per kilowattuur. Bij dat soort prijzen is waterstof een concurrerend alternatief, terwijl het tanken ook nog eens veel sneller gaat.”
Grootverbruikers
Waterstofauto’s zijn volgens Jongh vooral geschikt voor grootverbruikers. “Voor 20 procent van het wagenpark is waterstof de meest praktische oplossing”, zegt hij. “Wat je vroeger met diesel deed, doe je straks met waterstof.” Nu netcongestie steeds problematischer wordt, zal waterstof als alternatief steeds nadrukkelijker in beeld komen. “Er moet voor 200 miljard geïnvesteerd worden in de uitbreiding van het stroomnet. Dat gaat heel lang duren. Iedereen vraagt zich af: zijn er alternatieven? De urgentie is aan het toenemen.”
Er zijn meer voorbeelden. Bloem van TNO noemt een grote supermarktketen in Nederland. “Die hebben een klein aantal elektrische trucks om hun winkels te bevoorraden. Als ze hun hele vloot zouden willen elektrificeren, dan hebben ze de stroom nodig van een middelgrote stad in Nederland. Bedrijven met heavy duty transportactiviteiten lopen keihard tegen de grenzen van de stroomnetten aan.”
Omdat de klimaatdoelstellingen boven de markt hangen, is er een lobby op gang gekomen om meer biobrandstoffen te mogen gebruiken, of blauwe waterstof. “Brussel wil daar voor het wegvervoer niet aan. Die zien biobrandstoffen als een deel van de oplossingen voor de lucht- en scheepvaart”, aldus Bloem. “Als elektrificatie op grote schaal niet lukt, en groene waterstof voorlopig nog te duur is, dan kom je dus uit bij blauwe waterstof. Het zou in ieder geval een goede manier zijn om de transitie naar een duurzamer wegvervoer op gang te brengen.”
Lage marges, hoge volumes
In Hoogezand bouwt Holthausen ondertussen niet alleen waterstoftrucks, hij verkoopt ook de brandstof. Hij vraagt 21,95 euro per kilo waterstof bij zijn eigen waterstoftankstation. “Die prijs vind ik eigenlijk te hoog, ik voel me er schuldig over, en dan ben ik nog niet eens de duurste”, aldus de Groningse ondernemer. “We hebben meer volume nodig, dan kan die kiloprijs omlaag. Maar als je maar 300 kilo waterstof per week verkoopt, dan kun je een miljoeneninvestering in een elektrolyser niet terugverdienen. Op een liter diesel zit ook maar een marge van 1 of 2 eurocent, maar omdat de volumes zo groot zijn, kun je er toch goed op verdienen.”
Maar investeren in elektrolysers is - ondanks de nog lage verkoopvolumes - precies wat Holthausen gedaan heeft. De onderneming had al een elektrolysers van 0,5 megawatt in Groningen. Holthausen bouwt nu aan twee extra elektrolysers van elk 2,5 megawatt, in Groningen en Amsterdam. In totaal krijgt Holthausen daarmee 5,5 megawatt elektrolysecapaciteit, waarvan op dit moment 1,5 megawatt operationeel is.
Eind dit jaar is Holthausen met zijn 5,5 megawatt aan elektrolysers de grootste producent van groene waterstof van Nederland. Heel lang zal de koppositie van Holthausen niet duren, want het grote Shell bouwt op de Maasvlakte in Rotterdam aan een elektrolyser van 200 megawatt. Het zegt iets over het ondernemerschap van Holthausen, maar ook over hindernissen die grotere waterstofprojecten ondervinden.
Negatieve prijzen
“Ik produceer alleen tijdens de goedkope uren”, vertelt de ondernemer. “Ik heb er een softwaretooltje voor laten maken. Die haalt de day ahead prijzen binnen. Ik voer in hoeveel kilo waterstof ik nodig heb, en dan stel ik op basis daarvan de tijdstippen en vermogens in waarmee de elektrolysers produceren. We produceren waterstof als de elektriciteit minder dan 7,5 of 8,5 eurocent per kilowattuur kost. Maar tussen 9 en 17 uur zie je al steeds vaker dat stroom bijna niks kost, of zelfs dat er negatieve prijzen zijn. Dan draaien we volle bak.”
De groene waterstof verkoopt Holthausen via zijn eigen waterstoftankstations. Het was een hele klus om de investering van 8 miljoen euro - voor de elektrolysers en de tankstations - gefinancierd te krijgen. “Dan moet je naar de bank, die denken als accountants”, vertelt hij. “Ik wilde de investering in 10 jaar afschrijven, maar de bank zei: dit is technologie, dat moet je versneld afschrijven, want over 5 jaar is het misschien verouderd. We zijn op 7 jaar uitgekomen.”
Ondertussen gaat het ombouwen van trucks in de werkplaats gestaag door. “We doen 10 tot 12 projecten tegelijk. Iedere ombouw duurt 3 maanden tot soms wel een jaar”, vertelt Holthausen. Het is telkens maatwerk. Maar Holthausen hoopt dat zijn kennis en ervaring in het ontwerpen en ombouwen van trucks interessant is voor de grote truckfabrikanten. Als hij zijn ontwerpen in licentie kan verkopen, gaan de investeringen van de afgelopen jaren geld opleveren.
Bovendien, en daar is het Holthausen om te doen, zorgt dat voor een forse opschaling van het gebruik van waterstof in de mobiliteit. Zowel de bouw van de trucks als de productie van groene waterstof worden goedkoper als de schaal toeneemt. “Waterstof gaat zijn plek krijgen”, is de overtuiging van Holthausen. “Hoe groot het wordt, weet niemand. Maar 10 procent van de markt is nog steeds een grote markt.”
Waterstofdragers als e-methanol en ammoniak worden volgens de Energy Transition Outlook 2024 van DNV cruciaal voor het verduurzamen van de scheepvaart. Nieuwe Europese regels dwingen scheepvaartbedrijven om schonere brandstoffen te gebruiken. Ammoniak biedt veel potentieel, ondanks de hogere kosten, en kan tegen 2050 zo’n 36 procent van de scheepsbrandstoffen uitmaken. Elektrische schepen komen er ook wel, maar dat zal zich beperken tot scheepvaart op korte afstanden.
Ook in de luchtvaart zal waterstof een grotere rol spelen dan in het wegvervoer. Op waterstof gebaseerde e-fuels zullen vanaf 2030 terrein winnen in de luchtvaart, wederom mede door Europese verplichtingen. Maar door de hoge kosten blijft brede inzet afhankelijk van de beschikbaarheid van goedkope groene stroom. In 2050 zal waterstof volgens de Outlook van DNV circa 16 procent van de luchtvaartbrandstof bedragen.
Levensvatbaar alternatief
Adviesbureau DNV voorspelt een kleiner percentage. Waterstof zal in 2050 ongeveer 1,5 procent van de energievraag van het wegtransport uitmaken, staat in de Energy Transition Outlook 2024. “De meeste waterstof zal worden gebruikt door zware trucks voor goederenvervoer over lange afstanden.” Noord-Amerika en Japan worden genoemd als plekken waar waterstof een ‘levensvatbaar alternatief’ is.
