Waterstof heeft veel potentie in de autosport. Binnen een aantal jaar kan het benzinemotoren zelfs hebben vervangen.
Geluid is beleving
Donkerbruin geroffel van Corvettes, hoogtoerige zes- en achtcilinders van Porsches en Ferrari’s of gewoon een rauwe grom van een geblazen viercilinder van een Formule 1-auto: motorgeluid voegt simpelweg ontzettend veel beleving toe aan de autosport. Door de opkomst van de volledig elektrische aandrijflijn lijkt dat vleugje ‘emotie’ uit de autosport te gaan verdwijnen. Of toch niet?
Elektrische auto’s zwaar
Elektrische circuitauto’s zijn niet echt ideaal. Ze zijn zwaar door accupakketten, hebben een beperkte actieradius en het opladen duurt nog veel te lang om competitief te kunnen zijn. In de Formule E hebben ze daar een oplossing voor: van auto wisselen om een race uit te kunnen rijden. Goed bedacht, maar is dat nu de toekomst?
Je kunt je afvragen of alle vormen van autosport moeten overstappen op 100% elektrisch. Voor sommige raceklasses is het prima geschikt. De Formula E is slechts een voorbeeld, maar je hebt ook al een elektrische Rally Cross-klasse, het RX2e. Elektrisch rijden is minder geschikt voor Formule 1, Le Mans, rallysport en Dakar.
Er is goed nieuws!
Gelukkig is er goed nieuws voor de liefhebbers. En dat goede nieuws is waterstof. De waterstofmotor rukt op in de autosport. De Nederlander John Litjens – die als projectleider werkzaam is bij Toyota Gazoo Racing Europe in Keulen – kan er veel meer over vertellen. De in Horst geboren techneut werkt al sinds 1997 voor Toyota’s autosportafdeling. Sinds 2010 is hij de Chief Project Leader Race Cars. Onder zijn verantwoordelijkheid zijn auto’s als de TS050 Hybrid en GR010 ontwikkeld, om slechts een paar voorbeelden te noemen. Maar nu praten we over waterstof. Dus John, vertel maar: wat kunnen we verwachten?
De toekomst van waterstof in de autosport
“Waterstof heeft zeker toekomst in de racerij. Voor Le Mans is het zelfs heel goed mogelijk, zelfs sneller dan je denkt”, stelt John. “De grootste uitdaging zit hem in de logistiek. De tankinfrastructuur in pitstraten moet worden aangepast. Nu bevinden de benzinetanks zich onder de pitstraat. Met waterstof is dat niet ideaal, gezien de druk waarmee het wordt opgeslagen in tanks. Dan praten we over 700 bar. Alle waterstof moet op een veilige manier richting de pits worden getransporteerd. Dat is een grote uitdaging. Operatieve veiligheid staat alles voorop.”
Overstappen op waterstof
Oke, uitdagingen dus. “Zeker, alles draait om het waterstofnetwerk. Er zijn investeringen nodig, maar de Amaury Sport Organisation (ASO) heeft al wel toegezegd dat auto’s met waterstoftechnologie tussen 2025 en 2027 al kunnen deelnemen aan de topklasse van Le Mans. De organisatie wil zo snel mogelijk de slag slaan om waterstofauto’s toe te voegen aan het klassement. Welke technologie beter is, moet de tijd leren. Want je hebt waterstofmotoren en je hebt brandstofceltechnologie waarmee met behulp van waterstof en zuurstof elektrische energie wordt opgewekt.”
Waterstof eenvoudiger en lichter
Rob Leupen, de grote baas van Toyota Motorsport en toevallig ook een Nederlander, sluit zich aan bij het gesprek. “Waterstofmotoren hebben wat ons betreft de voorkeur. Het is eenvoudiger, aanzienlijk lichter en je hebt geen batterijen nodig. Je kunt zelfs nog denken aan een waterstofmotor met hybride ondersteuning. Die techniek hebben we al in huis, want door regeneratieve remmen kun je energie terugwinnen en gebruiken voor een boost tijdens accelereren.”
Er zijn volgens beide heren dus ontzettend veel mogelijkheden. Dat Toyota de waterstofmotor serieus neemt, blijkt wel uit het feit dat het merk al deelneemt aan races met een GR Corolla met waterstofmotor, een initiatief van Toyota-topman Akio Toyoda. En heel recent stelde Toyota nog de GR Yaris Hydrogen voor: met geblazen driecilinder waterstofmotor.
Waterstofmotor verder ontwikkelen
Leupen: “We willen de technologie van de Toyota GR Yaris Hydrogen heel graag verder ontwikkelen en naar Le Mans brengen. Onze interesse heeft het, alleen zijn er meer merken nodig die deze technologie omarmen. Le Mans heeft wat ons betreft ook de missie om de ontwikkeling van nieuwe technologieën te versnellen.”
Speciaal voor de petrolheads
De waterstofmotor dus. De emotie – het motorgeluid – blijft daarbij behouden. En dat is iets waar we als ‘petrolheads’ natuurlijk heel blij van worden. Volgens Rob Leupen verlopen de ontwikkelingen ook voorspoedig. “Het tanken van de GR Corolla met waterstofmotor kan nu bijvoorbeeld al onder twee minuten, dat was eerst 8 minuten. Tijdens Le Mans gelden er natuurlijk andere standaarden voor de pitstoptijden, dus er is nog een weg te gaan, maar de eerste stappen zijn gezet. Over vijf of zes jaar ziet alles er heel anders uit. Interessant is het absoluut!”
Heb jij oren naar de waterstofmotor in de autosport? Laat het weten in onderstaande poll! En laat ook vooral in de reacties weten waar jij in gelooft: waterstof of elektrisch.
POLL: Ik zie waterstofmotoren in de autosport helemaal zitten
Stem nu!
Interessant, ben benieuwd.
Iemand die weet hoe het daarnaast met brandgevaar bij een ongeluk op hoge snelheid zit?
Brandgevaar is niet het probleem. Als er iets misgaat met een waterstof tank dan komt er een waterstof bom ontploffing en wordt alles binnen een straal van 1km weggevaagd…
@mashell: https://www.noordz.nl/2018/02/13/7-hardnekkige-fabels-waterstof/
Is toch al paar jaar bekend dat Toyota een 3 cilindertje met 800PK op waterstof heeft.Ik zeg al jaren dat waterstof de toekomst wordt. Snap niet waarom de supercar merken electrisch worden ipv een 10 of 12 cilinder op waterstof
@alfarobert:
Omdat die langzamer zullen zijn?
Als jij een 8 of 12 cilinder hebt op waterstof zonder elektropower erbij, zal die altijd langzamer zijn net als dat nu een benzine motor het elektrogeweld niet meer bijhoudt.
Waterstof heeft een toekomst, en die toekomst is niet in auto’s. Waterstof verbranden in de motoren is super moeilijk, meerdere Duitse merken zijn er aan begonnen en weer mee gestopt. Het is lastig betrouwbaar te krijgen, injectoren gaan kapot e.d. In die zin wel mooi als Toyota het wel lukt, want zij zullen het alleen doen als het betrouwbaar is.
Maar los daarvan, waarom zou je genoegen nemen met 30% efficiëntie om je voort te bewegen, met dure en minder veilige infrastructuur overal? Dat ga je doen in gevallen waarbij je geen andere opties hebt, zoals lange afstand schepen en vrachtwagens.
Auto’s, korte afstand vracht, en (lijn)bussen worden nu al elektrisch uitgevoerd. Wil je dat op waterstof hebben dan wordt het veel duurder en heb je meer energie nodig (is dus meer uitstoot). Die business case valt nooit te maken.
De business case valt dus wel te maken als jij een vrachtwagen hebt die 2000km af moet leggen of een schip dat vaart op andere landen. Of seizoensopslag van groene energie.
Maar in een auto heeft het niks te zoeken, hooguit om inderdaad nog wat petrolheads een vroem geluidje te geven.
Daarnaast wil je het waterstof in varianten hebben zoals mierenzuur opslag, dat het veel veiliger en praktischer maakt. Dan moet je wel de brandstofcel route volgen en het niet verbranden in de motor.
Ook hiermee gaat getest worden in de racerij weet ik.
Weet je zeker dat het 800pk is, 80pk is logischer (er zit niet zoveel energie in waterstof, je hebt het onder enorme druk nodig om er wat kunnen uit te halen) en bij al die plaatjes die Toyota naar buiten stuurt noemen ze nooit het vermogen. BMW heeft dit met een 12 cilinder geprobeerd en kreeg er nooit een fatsoenlijk vermogen uit.
@mashell: in het jaar 2000 volgde ik de opleiding Autotechniek aan de HTS in Arnhem. We hebben destijds met veel bewondering gekeken naar de 750hL. Die auto gebruikte de standaard verbrandingsmotor ook voor waterstof. Zo simpel enerzijds en extreem complex anderzijds. Ze zijn immers niet voor niets naar de brandstofcel overgestapt. Er staat me iets bij dat die eerste 750hL iets van fl 3.000.000,- kostte. Maar kan daar echt helemaal niets over terugvinden.
Mooi toch? Laat de racerij maar dienen als onderzoeks- en ontwikkelingterrein. Kunnen alleen maar mooie dingen uit voortkomen die vroeg of laat ook doorsijpelen naar personenauto’s (of juist niet). Ik begrijp dan ook niet dat er ook mensen zijn die tegen hebben gestemd in de poll.
@berlinetta: In grote lijnen mee eens en ben ik vooral ook voorstander van dat er op veel gebieden tegelijk wordt ingezet. Dus ook waterstof.
Echter waterstof verbranden in personenwagens is al bij voorbaat ten dode opgeschreven. Doe het dan op zijn minst met een fuel cell, dat heeft nog toekomst perspectief maar eigenlijk ook niet in personenwagens. Maar dan zou je nog kunnen zeggen dat de fuel cell technologie nog verbetert wordt.
Bij waterstof is denk een vuistregel dat als er een alternatief is waarbij je het met een accu kan, dat de business case voor waterstof gewoon niet rond komt en het niet gaat gebeuren. En dat komt vrijwel alleen maar door het feit dat je zoveel energie weggooit. Een diesel is efficiënter over het proces heen.
Daarom heeft het alleen zin daar waar het niet anders kan, lange afstand vracht e.d. Maar dat zullen sowieso fuel cells worden en niet dit soort motoren.
Tja, in mijn ogen blijft een deur altijd dicht als je hem niet opent. Dus om nu bij voorbaat te roepen dat het niks wordt, daar ben ik het niet mee eens. De techniek staat niet stil en we ontdekken constant nieuwe dingen. Elektrisch rijden was een aantal jaar geleden ook nog lang niet waar het nu is. Zo kan dat met waterstof (of andere brandstoffen) misschien ook gaan. Laten we het op z’n minst een kans geven. Wie weet komen er wel hele mooie ontwikkelingen uit voort, of dat nu voor personenauto’s is of voor andere vormen van vervoer.
Bovendien bestaat de racerij nog altijd bij gratie van de fans en die fans willen actie zien en vooral horen. Het primaire doel is dan ook amusement. Als de racerij overstapt naar elektrisch rijden (al dan niet via fuel cell), dan denk ik dat veel fans zullen afhaken.
@berlinetta: Het is helemaal niet bij voorbaat roepen. Duitse autofabrikanten hebben hier al jaren R&D opgezet en de handoek in de ring gegooid omdat het technisch niet wilde (het verbranden in de motor betrouwbaar te krijgen). Een collega van me is daar heel lang terug zelfs al bij betrokken geweest.
Misschien lukt het Toyota wel, ik heb ze opzich hoog zitten.
Maar dan nog, er zijn systeem efficienties die gewoon ruk zijn en natuurkundig ook niet beter kunnen worden.
Hetzelfde geldt overigens voor elektrisch rijden, dat is ook niet ineens efficienter geworden. Er is een paar procent gewonnen door betere aansturing, maar het gaat vooral omkosten naar beneden krijgen.
Het grote verschil is dat elektrisch rijden altijd al richting de 90% heeft gezeten, zelfs al pak je een EV uit de eerste generatie van een eeuw terug. Echter waren de accu’s natuurlijk waardeloos.
Waterstof is nooit verder gekomen dan laten we zeggen 30% “well to wheel” zoals dat heet, en zal dat ook nooit komen. De brandstofcellen bestaan ook al even.
Het zijn van die vastigheden waar je weinig aan kunt veranderen. Net als dat een brandstofauto nauwelijks voorbij de 40% thermisch rendement kan komen, en dan heb je het netjes gedaan (zoals Mercedes race team of een Prius). Verder kom je gewoon niet, dat is helaas natuurkunde.
En het is zeer slecht als je als particulier gaat wachten op waterstof en daarmee je elektrische auto niet gaat kopen. En als je dan een waterstofauto koopt heb je dus 3 keer zoveel energie nodig.
Waterstof heeft echt wel een grote rol in de energietransitie, zeker. Ik volg ook het Nederlandse bedrijf DENS wat waterstof in mierenzuur gebruikt, een veel betere oplossing.
Echter, zodra er een alternatief is voor waterstof (zoals accu’s), dan is de business case voor waterstof moeilijk en duur. Eenvoudig al helemaal niet, zoals in artikel wordt gezegd.
Racen is inderdaad wel amusement ja, maar er viel ook heel lang technische ontwikkeling te halen waarvan een deel op de weg in personenauto’s belandt. Het is echter al geruime tijd veel minder nuttig voor de personenwagen gezien welke kant het op gaat.
Het zou dan wel mooi zijn als ze aan waterstof met fuel cell zouden racen, want die technologie kan dan wel in andere vormen gebruikt worden. (in boot of vrachtwagen)
Eigenlijk zie je liever een eco / efficientie race. Maar toeschouwers haken dan af ja :)
Moet het altijd wel om rendement gaan? Als je een energiedrager kunt creëren zonder (grote) milieu-impact dan zit misschien daar het rendement dat misschien veel interessanter is. 30-35% efficiëntie is niet erg als daartegenover staat dat de gebruikte waterstof groen is. En dat is misschien wel het belangrijkste focuspunt en waar dus de grootste milieuwinst zit mits er maar ontwikkeld blijft worden.
En nu bestaat groene energie voor mij nu overigens niet (alleen) uit energie de opgewekt wordt door windturbines cq zonnevelden en zou aangevuld (zelf vervangen op lagere termijn) moeten worden door nieuwe generaties kerncentrales.
@vantagev8: Zeker, efficiëntie is niet altijd het belangrijkste.
Echter, als we kijken naar het potentieel op te wekken energie door windmolens op land en zee en zonnepanelen in Nederland, dan gaan we die energie zelf al nodig hebben. En dat is in de omringende landen is het niet veel anders.
Om dan daar zeer veel nieuwe verbruikers (auto’s etc) bij te krijgen via een proces waarbij 2/3e verloren gaat is dan niet haalbaar. Tenzij je inderdaad 4 kerncentrales neer zet ofzo.
Dan nog kunnen die kerncentrales beter zoveel mogelijk elektrische auto’s laden, want dat is dus 3x zo efficient. En gezien bussen en stadsdistributie nu ook al heel hard naar elektrisch gaat, is het alleen nog het lange afstandsspul waarbij je te veel accu’s nodig zou hebben. En seizoensopslag.
Ik heb bijvoorbeeld een elektrische auto en ik zie totaal geen reden waarom je vanuit een elektrische auto over zou stappen naar waterstof. Het wordt er namelijk duurder van en ik kan thuis niet meer opladen. Leuk dat je dan waterstof kan vullen in enkele minuten (met een dure complexe installatie) maar dan ben ik dus door het jaar heen meer tijd kwijt, want normaliter kom ik maar een paar keer per jaar bij de snellader, en laad ik alles thuis. Kan al met een stopcontact, over eenvoudig gesproken.
Moet je met een vrachtwagen 3 landen verder zijn is het een ander verhaal natuurlijk.
Als je met een fuelcel op waterstof gaat rijden dan rijdt je uiteindelijke op elektriciteit. De electro motor drijft de auto aan. 3 cilinders en geluid is natuurlijk een gek verhaal…
Ik zie veel argumenten tegen vanwege efficientie, maar deze definitie is erg los en niet heel erg van toepasssing op auto’s. Wil je efficient dan doe je een gasturbine in een auto, maar dat is ook geen oplossing.
Zwart op wit is elektrisch heel efficient als motor, zeker voor een gelijke lineaire output, dat geldt als ‘netto’. Maar op hogere snelheden en trekkracht met grotere belasting verliest de elektrische motor juist heel veel van deze effectiviteit. Eigenlijk is efficientie geen goede maatstaf voor auto’s omdat het doel anders is dan energie-verlies. Accu’s zijn zwaar, hebben een lage energie-dichtheid en nemen veel ruimte in beslag boven op het feit dat het slecht presteert bij wisselende belasting. Daarnaast is het opslagmedium instabiel en brandgevaarlijk en oncontroleerbaar. Ik heb hier een aantal tegenargumenten gezien, maar elektrische branden zijn echt van een andere categorie dan je fikkende brandstoftank. In de luchtvaart is er zelfs een verbod op het vervoeren van elektrische opslagmediums in passagiersvliegtuigen (en nee, dan bedoelen we niet je ipad of laptop), deze zijn parallel aan de categorie van explosieven, detonators en munitie en vereisen veel aandacht. Het is heel goed dat er verder gekeken wordt, want elektrisch is een uitkomst, maar zeker niet zo rooskleurig als men het laat overkomen.