Zware motoren gaan lang mee en blijven veel CO2 uitstoten. De waterstofverbrandingsmotor van het Nederlandse onderzoeksinstituut TNO kan hier verandering in brengen. Zulke motoren zijn schoon, recycleerbaar en relatief goedkoop te produceren. Bovendien kunnen bestaande motoren ernaar omgebouwd worden.
De transportsector moet met innovatieve oplossingen komen om de klimaatdoelstellingen te halen. De waterstofverbrandingsmotor is een veelbelovende optie om op korte termijn de CO2-uitstoot van zwaar materieel drastisch te reduceren, en tegelijk te voldoen aan de eisen voor schadelijke emissies. Deze nieuwe, schone toepassing van vertrouwde technologie, blijkt ook voor de maritieme sector een interessant alternatief om de energietransitie te versnellen.
De transportsector is in Europa verantwoordelijk voor een kwart van de totale CO2-emissies. Daarvan is ruim 13,5 procent afkomstig van goederenvervoer over water. Om dit probleem aan te pakken, moet de sector tot 2050 haar CO2-uitstoot halveren ten opzichte van 2008.
Die ambities vragen om een snelle overschakeling op duurzame alternatieven. Moeilijkheid: de lange economische levensduur van scheepsmotoren, weet ook Erik Doosje, Senior Scientist bij onderzoeksorganisatie TNO. “Die motoren gaan zomaar twintig, soms wel dertig jaar mee. En dat probleem heeft niet alleen de scheepvaart. Ook in bijvoorbeeld het wegtransport, de energiesector en de bouw heb je te maken met zwaar materieel, dat lang meegaat en bovendien minder geschikt is voor elektrificatie.”
Bewezen technologie
Voor al deze toepassingen werkt TNO aan een veelbelovend alternatief: de waterstofverbrandingsmotor. Het rendement van een verbrandingsmotor met diesel of waterstof als brandstof komt dicht bij elkaar in de buurt. Met groene waterstof uit hernieuwbare bronnen wordt de CO2-emissie bovendien tot nul gereduceerd.
In tegenstelling tot veel andere duurzame alternatieven, maakt deze innovatie gebruik van betrouwbare, bewezen technologie en een bestaande waardeketen, wat voor een snellere acceptatie kan zorgen. De motoren zijn schoon, recycleerbaar en relatief goedkoop te produceren, zeker in vergelijking met een batterij of brandstofcel. De productie is niet afhankelijk van schaarse grondstoffen die van ver moeten komen.
Motoren aanpassen
Maar het grootste voordeel van deze technologie is ongetwijfeld dat je ook bestaande motoren kunt aanpassen. “Met verschillende aanpassingen kun je bijvoorbeeld een scheepsmotor geschikt maken om deels nog op diesel, of volledig op waterstof te lopen”, legt Erik Doosje uit. “Retrofit is een cruciaal voordeel, omdat je zwaar materieel hierdoor veel sneller kunt verduurzamen. De ‘dual-fuel’-optie geeft extra bedrijfszekerheid als de infrastructuur of beschikbaarheid van waterstof nog niet optimaal is.”
Ook de wegtransportsector gelooft steeds meer in deze technologie om versneld de CO2-uitstoot te reduceren. Samen met TNO ontwikkelde DAF een eerste truck met waterstofverbrandingsmotor. Het prototype kreeg de Truck Innovation Award 2022 en wordt in de praktijk verder getest op betrouwbaarheid en veiligheid.
Uitdagingen
Brede toepassing van waterstof in verbrandingsmotoren komt met de nodige uitdagingen. Een belangrijke is het opschalen van de productie van groene waterstof. TNO werkt daarom aan electrolysers met een groter vermogen, een langere levensduur en lagere kosten. Ook innoveert TNO op het gebied van opslag, transport en gebruik van waterstof.
Xander Seykens, Senior Research Scientist: “Cruciaal is verder dat er bewustwording komt bij beleidsmakers om regelgeving te introduceren die de implementatie van waterstofmotoren mogelijk maakt. De verbrandingsmotor heeft 150 jaar bijgedragen aan onze welvaart. Met hernieuwbare brandstoffen krijgt deze technologie een tweede leven en versnellen we de energietransitie in sectoren waar nog weinig duurzame alternatieven voorhanden zijn.”
De waterstofverbrandingsmotor won alvast de tweede prijs van de Innovation Award van EARTO. Die belangenvereniging voor Europese onderzoeks- en technologieorganisaties kent de onderscheidingen jaarlijks toe aan baanbrekende innovaties van haar leden met als doel deze onder de aandacht te brengen van overheden en publiek.