59579366,noline]mux schreef op woensdag 31 juli 2019 @ 19:05:[~michielRB] Ik ga je heel erg teleurstellen, op meerdere manieren. Je zegt in je post een hele hoop dingen die aan de oppervlakte overtuigend of in ieder geval veelbelovend lijken, maar wat uiteindelijk gewoon niet echt goede argumenten zijn (en het is niet altijd duidelijk waarom). Ik zal beginnen met je overkoepelende gedachtes en daarna op een paar specifieke zaken ingaan.
Om klimaatverandering in te dammen moeten we ALLES proberen - we hebben de luxe niet om het 'beste' te kiezen.
Dit is niet precies wat je zegt, maar wel een argument dat door met name de waterstof- en kernenergielobby wordt gebruikt om hun relatief ongunstige systemen aan te prijzen. Helaas gaat die vlieger simpelweg niet op. Is dit hoe je andere dingen ook doet? Is dit hoe de wereld werkt? Wanneer je een brug gaat ontwerpen en je moet als ingenieur garanties geven op de veiligheid, betekent dat dat je iedere mogelijke bouwconstructie tegelijk gaat toepassen? Een boog eronder, vakwerkranden, ophanging erboven en de hele brug is ook nog eens een cantilever. Nee, natuurlijk niet, je kiest
the best tool for the job. Waterstof heeft als universeel, onoplosbaar nadeel dat het een complexe en inefficiënte manier van chemische energie-opslag is. Inefficiëntie is eigenlijk het grootste probleem; wanneer je waterstof als serieuze energiedrager voor een maatschappij wilt inzetten, betekent dat dat je op z'n minst 2,5x zoveel opwekkingsvermogen nodig hebt. Opwekkingsvermogen dat al niet snel en goedkoop genoeg kan worden opgezet om op tijd onze klimaatdoelen te halen, en nu wil je die klimaatdoelen nog verder naar achteren schuiven omdat we onze energie minder efficiënt gebruiken? Op die manier bekeken is waterstof geen hulp, maar een regelrechte hinder in de energietransitie. Duidelijk niet the best tool for the job!
Accu's zijn slecht voor het milieu, dus waarom niet waterstof als alternatief? Nou, omdat accu's helemaal niet slecht voor het milieu hoeven te zijn? Dit argument is vooral ingegeven door een gebrek aan cijferkennis bij leken, en ik kan dit niemand kwalijk nemen. Je moet vrij diep gaan om echt te *begrijpen* hoe de mate van grondstof- en energiegebruik, alsmede milieuschade zich tot elkaar verhouden. Als je geïnteresseerd bent kan ik wat meer inhoudelijk hierop ingaan, maar de TL;DR is: de milieuschade die accu's doen is kleiner dan van waterstof en brandstofcellen. Afhankelijk van de productiemethode en met name de energiebron die gebruikt wordt bij het vervaardigen van de accucellen is het verschil tussen een factor 2-3 over het leven tot bijna 2 orde-grootten. Ja, in sommige vergelijkingen veroorzaakt een accu 100x zo weinig uitstoot en milieuschade (over zijn levensduur) dan een brandstofcel. We hebben het dan uiteraard over hele extreme vergelijkingen, dus niet heel eerlijk. Er zijn bijna geen scenario's mogelijk waarin een batterij het structureel verliest van een brandstofcel.
Maar zelfs wanneer je zo'n scenario construeert, zul je nog steeds tegen het probleem aankomen dat energieopslag in waterstof simpelweg veel meer duurzame opwekking nodig heeft, en daarom de energietransitie vertraagt.
Duurzame energiebronnen zorgen voor instabiliteit, waterstofopslag is de oplossing!Nee, dat doen ze niet - de gemiddelde elektriciteitsuitval is negatief gecorreleerd met aandeel duurzame energie. Waterstofopslag is een uiterst ongeschikte manier om dit op te lossen, gezien het soort problemen dat onregelmatige opwekking met zich meebrengt juist beter geschikt is voor een opslagmethode met hoger specifiek vermogen, bijvoorbeeld batterijen. Seizoensopslag is theoretisch een niche waarin waterstof een rol kan spelen, maar de economische haalbaarheid hiervan is nihil. Wederom; inefficiëntie zorgt voor een grote vereiste spreiding van de energieprijzen, en laat dit nou juist iets zijn dat wederom negatief correleert met het aandeel duurzame energie in een markt. Kortom, je kunt één van twee dingen hebben: waterstofopslag of goedkope duurzame energie. Kies maar!
Een paar specifieke puntenJe hebt het over het kostenplaatje, en wellicht ingegeven door mijn blogs denk ik dat je het idee hebt gekregen dat de kosten voornamelijk worden bepaald door platinagroepmetalen (PGMs). Dit is onjuist, en mijn excuses hiervoor. Wat ik in mijn blogs wil tonen is niet zozeer dat de kosten hoog zijn vanwege PGMs, maar dat PGMs een (unieke) bottleneck vormen voor de adoptie van waterstofelektrolyse en brandstofcellen. Er is niet genoeg platina in de wereld om productie serieus op te voeren zonder gigantische (deels door speculatie ingegeven) prijsstijgingen en hoarding van deze grondstoffen. We hebben dit eerder gezien in de vorige hausse.
De kosten van een brandstofcel en elektrolyzer zijn niet hoog door alleen PGMs, maar doordat alles duur is. Met name in voertuigen is er een noodzaak om zeer hogedruktanks te gebruiken, die ook nog eens moeten voldoen aan een hele sloot aan veiligheidseisen. Deze tanks zijn op den duur de limiterende factor op de kosten van een kleinschalig waterstofsysteem - zowel thuis als in een voertuig. Puur en alleen de koolstofvezel prepreg - het ruwe materiaal om de tanks te maken - loopt ver over de ¤1000 per tank, dus je kijkt al gauw naar een ~¤10-15k aan tanks in een auto als de Hyundai Nexo. In een extreem geoptimaliseerd scenario, wanneer honderdduizenden tanks per jaar worden geproduceerd, kan dat misschien terug naar een 2-3k per tank, maar... tja, tegen die tijd is dat even duur als een hele accu. Why bother? Nu al koop je voor dat geld ca. 24kWh.
Er zijn meer dure onderdelen, en dit is het probleem: er zitten een hoop onderdelen in een brandstofcelsysteem. Nafion, het meestgebruikte membraan, is relatief schaars en duur. De specifieke verwerking van PGM-nanodeeltjes (en de herwinning hiervan) is ook een zeer kostbaar deel van de productie. Er is een grote dc/dc converter nodig, alsmede een flinke accu. Enzovoorts enzovoorts. In een BEV heb je alleen een accu, motor controller en motor. Klaar.
Elektrolyseapparatuur is ook een gigantische factor in de kosten van waterstof. Naast de energie benodigd voor elektrolyse - ca. 50kWh per kg waterstof, die op zijn beurt ongeveer 20kWh oplevert in een brandstofcel - is er ook een zeer beperkte levensduur van een aantal van de duurste onderdelen in moderne elektrolyseapparatuur, wat in ieder geval de komende paar generaties betekent dat alleen al het vervangen van 'slijtdelen' een groter aandeel van de kosten is dan de energie. Daarnaast is er voor distributie ook compressie- en koelapparatuur nodig die de nodige energie gebruikt en vanwege de aard van waterstofgas ook nog een stuk duurder is dan menig ander compressor en koeler.
En wederom - dit alles is noodzakelijk, dit zijn geen optionele onderdelen in een waterstofeconomie. De waterstofeconomie betekent ten opzichte van een 'batterij-economie' bergen aan extra apparatuur, kosten en een lagere opbrengst qua co2-reductie.
Als laatste spreek je over vervangers voor PGMs in brandstofcellen en elektrolyseapparatuur. Dit is eigenlijk nog een veel complexer onderwerp, we kunnen er later meer op ingaan, maar ook hier TL;DR: nee, er is nog niks dat zo goed werkt en zo goedkoop is als platina of palladium. Theoretisch zijn bepaalde nikkel/kobalt/mangaan-complexen geschikt en er zijn een aantal interessante ontwikkelingen op laboratoriumniveau gedaan, maar geen van allen komen ze in de buurt van de zgn. katalytische activiteit van PGMs. Dit zorgt ervoor dat ze op systeemniveau meestal duurder zijn, en bovendien een stuk minder efficiënt. Daarnaast zijn er nog andere technische nadelen, zoals het gebrek aan een kandidaatmateriaal dat zowel goed de zuurstof- als de waterstofkant kan katalyseren. Zelfs als vandaag het ultieme materiaal uitgevonden zou worden, dan nog heeft dit een weg van 10+ jaar te gaan voordat het commerciëel in grootschalige apparatuur gevonden kan worden. Ondertussen zitten batterijen en andere technieken niet stil, en waterstof loopt al decennia achter.
Dit is ook nog een belangrijk punt om als laatste te benoemen: waterstof heeft een groeiende achterstand ten opzichte van andere technieken in vrijwel alle aspecten. Zelfs energiedichtheid (op systeemniveau). Het is zeer onwaarschijnlijk dat dit, gezien de huidige investeringen in de technologie en de fundamentele beperkingen van waterstoftechnologie, ooit zal worden ingehaald.