Toyota’s waterstofonderzoeker Hirose ziet weinig toekomst in batterij-auto’s

Gepubliceerd op 30 januari 2019.

Het Amerikaanse The Move publiceerde deze week een exclusief interview met professor Katsuhiko Hirose (foto) hij heeft de leiding over Toyota’s waterstofproject. En om maar direct met de deur in huis te vallen: ‘De negatieve uitlatingen van Tesla’s Elon Musk die de waterstofauto’s af doet als ‘verbijsterend stom’ en ‘ongelofelijk dom’ zijn een vorm van angst. Uiteindelijk worden waterstofauto’s goedkoper dan de batterij-elektrische voertuigen. Jammer voor Tesla.’

Hirose was al in een vroegtijdig stadium betrokken bij het onderzoek naar waterstofvoertuigen. ‘Maar ik ben een sceptische wetenschapper en ik heb er destijds op gewezen dat waterstof een energie is die energie nodig heeft om geproduceerd te worden. Ik vroeg me af waar de waterstof vandaan zou komen en waar het zou worden opgeslagen. Er waren op dat moment geen acceptabele en veilige opslagsystemen’, herinnert Hirose zich uit de eerste jaren.  Een omslagpunt kwam in 2003 toen Toyota besloot waterstof voortaan als serieuze optie voor de toekomst te zien. Hirose wordt General Manager van Toyota's ontwikkelafdeling van brandstofcelsystemen. Maar het begon bij hemzelf met het wegnemen van zijn eigen twijfels. En hij was niet de enige die twijfelde.

In 2006, schreef de Duitse wetenschapper Ulf Bossel een artikel waarin hij beweerde dat het maken van waterstof uit elektriciteit een verspilling van energie is. Het opslaan van dezelfde hoeveelheid energie in een batterij is veel efficiënter, stelde Bossel indertijd.  ‘Maar Bossel maakte een fundamentele fout in zijn analyse’, zegt Hirose over zijn mede-kernfysicus. ‘Bossel veronderstelde dat waterstof zou worden gemaakt met behulp van bestaande elektriciteit. Als het uitgangspunt is dat de elektriciteit er al is en als je die bestaande elektriciteit gebruikt om waterstof te maken met elektrolyse, ja dan verlies je 30% van de energie. Daar zijn we het wel over eens’, zegt Hirose. ‘Maar mensen vergeten dat wanneer die elektriciteit wordt gemaakt van aardgas of steenkool, 60% tot 70% van de energie verloren gaat bij de productie en in het transport. Als waterstof rechtstreeks uit aardgas of zelfs steenkool wordt geproduceerd gaat er geen 60 of 70% van de energie verloren. Het hangt er allemaal vanaf waar je begint.’ 

Bij de ontwikkeling van waterstofauto’s werd in eerste instantie gekozen voor het opslaan van H2 in vloeibare vorm. Een misser zegt de professor nu. ‘Automakers hebben het idee om vloeibare waterstof in hun personenauto's te gebruiken al lang opgegeven, omdat de kleine tanks in de voertuigen onvoldoende isolatie hebben voor de temperatuur van -253 Celsius van vloeibare waterstof. Door dit systeem lekte een belangrijk deel van de brandstof gewoon weg. Daarom is er nu voor gekozen om waterstof onder grote druk op te slaan. De huidige hogedruktanks (foto) zijn optimaal ontwikkeld, er kan geen waterstof meer ontsnappen. Maar verhalen over de verliezen door lekkage van de eerste jaren blijven telkens weer opduiken. Dat is jammer, dat vertroebelt de discussie.’

Professor Katsuhiko Hirose is geen fan van de batterij. ‘Gewicht is de vijand van kilometers. Fabrikanten proberen de actieradius te verhogen door steeds meer batterijen toe te voegen, maar dat is een doodlopende weg. Steeds meer energie wordt verspild door constant een zware batterij rond te slepen. Een batterij-elektrische 40-tons truck met een bereik van 500 km heeft 8 ton batterij nodig. Dat is bizar’, zegt Hirose. ‘Je wilt goederen vervoeren, geen enorme batterij. Een brandstofcelstapel is veel lichter en gemakkelijker te hanteren. Het gewicht van een waterstofbrandstofcelaandrijving is vergelijkbaar met dat van een dieselmotor en soms zelfs nog minder. Per gewicht levert waterstof drie keer zoveel energie als diesel, maar het heeft wel een zwaardere tank nodig.’

De grootste bedreiging voor het batterijkamp is dat brandstofcelvoertuigen binnen enkele jaren goedkoper zijn dan de hybride auto's van Toyota. Verbazingwekkend, want bij velen leeft het idee dat brandstofcelauto’s door grote hoeveelheden platina buitengewoon duur zijn.  ‘Onzin’, zegt Hirose: ‘Toen we de eerste brandstofcelvoertuigen zogenaamd een miljoen dollar kostten, hebben we er 100 gram platina in gebruikt. Dat kost ongeveer $ 3000. Nu gebruiken we veel en veel minder. De huidige hoeveelheid ligt in de buurt van de hoeveelheid die ook in een katalysator voor dieselauto’s wordt gebruikt. En dat is ongeveer 10 gram. Het duurste onderdeel van de brandstofcel is een 0,01 millimeter dun membraan. De rest is erg goedkoop. Eigenlijk is het duurste deel van de brandstofcel het proces en niet het materiaal dat erin verwerkt zit.’

En hoe zit dat met een batterij? ‘70% van de kosten van de batterij zitten in de grondstoffen’, zegt Hirose. ‘En de prijs van grondstoffen gaat omhoog als de vraag stijgt. Een belangrijke grondstof van batterijen is kobalt en 66% van de wereldvoorraad komt uit Democratische Republiek Congo (foto), waar het wordt gedolven te midden van voortdurende klachten over mensenrechten-schendingen. De prijzen van kobalt zijn explosief gestegen en blijven stijgen.’

In vergelijking met batterijen, bevinden brandstofcellen zich nog in het allereerste stadium van schaalvergroting’, zegt Hirose. ‘Toyota is een nieuwe fabriek aan het bouwen om de huidige jaarproductie van 3000 auto’s tegen 2020 tot te verhogen tot 30.000. Bovendien levert Toyota zijn brandstofceltechnologie aan vrachtwagens, bussen en vele toepassingen die verder gaan dan mobiliteit. Al deze toepassingsmogelijkheden dragen bij aan de schaalgrootte en daarmee dalende kosten. Om de wereld te laten overschakelen op waterstof moeten de brandstofcelvoertuigen goedkoper worden dan conventionele voertuigen. Dat is mijn persoonlijke doel en ik denk dat dat gaat lukken.’

Hirose neemt tijdens het interview geen blad voor de mond. Hij geeft zonder omwegen toe niet gecharmeerd te zijn van de term ‘waterstofmaatschappij'. ‘Dit zou betekenen dat we volledig inzetten op waterstof. Maar in plaats daarvan moeten we inzetten op een portfolio van oplossingen voor een duurzame samenleving. Natuurlijk kan de overheid dit tijdelijk stimuleren, maar op de lange termijn moet de klant hier zich prettig bij voelen. De discussie gaat niet over batterijen versus brandstofcellen, het gaat om duurzaam, zero emissie transport en om klantkeuze. En als allerbelangrijkste de toekomst van onze kinderen. Als businessman mag ik dat eigenlijk niet zeggen, maar doe het toch. Hier liggen onze prioriteiten.’