3 januari 2021

vergelijk energiedragers

Polly Translate
Voiced by Amazon Polly

waar kan ik vinden welke soort het goedkoopst is? Is het nu goedkoper om met bijvoorbeeld 10 liter benzine 100 km te rijden of is het goedkoper om met 50 liter waterstof (waterstof is 5 maal minder krachtig als benzine) die honderd kilometer af te leggen met een full cell of combustion engine? En waar zit het verschil in? Wat kost het bijvoorbeeld om een gelijke hoeveeldheid waterstof met electrolyse te (dus die 50 liter).


Over brandstofcellen is op deze site al veel te vinden, zelfs over de kale kostprijs van waterstof. De productiekosten van benzine zijn vele malen lager dan de verkoopprijs, dus het is maar van welke bedragen je uit gaat. Grote hoeveelheden waterstof worden gemaakt door aardgas m.b.v. stoom te kraken i.p.v. met electrolyse. Dit proces is vele malen goedkoper.


Waarom wil het nu nog steeds niet lukken met de brandstofcel ????

Sinds 1843, toen de Brit William Grove de brandstofcel uitvond, zijn er enorm veel ontwikkelingen geweest. Afhankelijk van het type brandstofcel kun je hier waterstof, aardgas en benzine in “verbranden”, waarbij er dan als restproduct ontstaat of water en CO2 bij het gebruik van aardgas en benzine e.d. Hiervoor krijg je dan (en warmte) terug. En dit alles bij een rendement van 60 ? 70 %.


Voor al dit moois heb je dan een brandstofcel nodig die 100 x duurder is dan een gewone benzine motor (automotor ? 50/ kW) Daarvoor krijg je dan een te groot en zwaar ding terug met een onduidelijke levensduur, een lange opwarmtijd (dus niet starten en wegrijden) en bovendien ook nog vorstgevoelig.


Totaal zijn er zeven verschillende soorten brandstofcellen, waarvan er 2 zijn die momenteel worden toegepast. Als eerste is dat de Solid Oxyde Fuel Cell (sofc) die werkt bij een temperatuur van 900 C. Vanwege zijn grote omvang is deze alleen geschikt voor vaste opstelling. Het andere type is de PEM ( polymeer-elektroliet-membraan ) cel die werkt bij een temperatuur van 80 C. Deze wordt dan ook toegepast in de industrie en werkt alleen op waterstof. De lage temperatuur is een probleem, want het water moet met speciale technieken worden afgevoerd. Het richt zich dan ook op verhoging van de werktemperatuur naar 120 C, waardoor het water als stoom afgevoerd kan worden. Er zijn op dit moment echter geen polymeren die deze temperatuur (langdurig) verdragen. Hier richt het onderzoek zich dan ook voornamelijk op. Een ander probleem is de afscheiding tussen in serie geschakelde cellen (stacks), waarvoor het moeilijk te bewerken grafiet voor wordt gebruikt.


De sofc cel heeft andere problemen. Hij kan echter op aardgas draaien, en als de restwarmte nuttig gebruikt wordt, haalt deze een rendement van 90 ? 95 % Ook deze cel heeft een relatief korte levensduur ( 2 jaar) en moet ook als hij niet gebruikt wordt op temperatuur gehouden worden. Bovendien gebruikt men voor deze cellen dure keramische materialen zoals “perovskieten”. Dit zijn op zirconium gebaseerde nikkeloxiden. Verlaging van de werkingtemperatuur is mogelijk, maar dit gaat direct ten koste van het rendement. Bij deze lagere temperatuur is het echter wel weer mogelijk om het goedkopere roestvrij staal te gebruiken i.p.v. perovskieten.


Kortom problemen, of beter uitdagingen, genoeg voor de brandstofcel. De verwachting is dat brandstofcellen voorlopig niet commercieel interessant zijn. De drie stadsbussen Amsterdam die nu op proef met brandstofcellen lopen halen zeer waarschijnlijk hun 2 jaar of 5000 bedrijfsuren niet. (Wereldwijd zijn er ca. 350 voertijgen met brandstofcellen in bedrijf.) In gebieden waar een 0-emissie van schadelijke stoffen echter belangrijk is heeft de brandstofcel mogelijk (dure) kansen.


***arjen***