Waterstoftankstations begrijpen: een uitgebreide gids

Waterstof is een acceptabele vervanger geworden nu de wereld overstapt op schonere energiebronnen. Dit artikel gaat over waterstoftankstations, de uitdagingen waarmee ze te maken hebben en hun mogelijke toepassingen voor transport.

Wat is een waterstoftankstation?

Brandstofcellen voor elektrische auto's kunnen waterstof ontvangen van speciale locaties, zogenaamde waterstoftankstations (HRS). Hoewel ze ontworpen zijn voor waterstof, een gas dat specifieke veiligheidsmaatregelen en speciale apparatuur vereist, lijken deze stations qua uiterlijk op normale tankstations.

Een waterstofproductie- of -leveringssysteem, koel- en opslagtanks en dispensers zijn de drie belangrijkste onderdelen van een waterstoftankstation. De waterstof kan via leidingen of tubetrailers naar de faciliteit worden getransporteerd, of ter plaatse worden geproduceerd door middel van methaanreforming met stoom of elektrolyse.

Belangrijkste onderdelen van een waterstoftankstation:

l Apparatuur voor de productie of het transport van waterstof naar schepen

l compressie-eenheden om de druk te verhogen van waterstoftanks die waterstof onder extreem hoge druk opslaan

l Dispensers met speciale FCEV-spuitmonden

l veiligheidsfuncties zoals het opsporen van lekken en het uitschakelen in noodsituaties

Wat is het grootste probleem met waterstof als brandstof?

Apparatuur voor het produceren of transporteren van waterstof naar vaten die eenheden comprimeren om de druk te verhogen van waterstoftanks die waterstof onder extreem hoge druk opslaandispensers met speciale FCEV-sproeiers veiligheidsfuncties zoals lekdetectie en uitschakeling in noodsituaties.De productiekosten en energie-efficiëntie zijn de belangrijkste uitdagingen voor waterstofbrandstof. Tegenwoordig wordt het grootste deel van de waterstof geproduceerd met stoomreforming van methaan, waarbij aardgas wordt gebruikt en koolstofemissies optreden. Hoewel "groene waterstof", geproduceerd door elektrolyse met hernieuwbare energie, schoner is, liggen de kosten nog steeds veel hoger.

Dit zijn nog belangrijkere uitdagingen: Transport en opslag: Omdat waterstof slechts een kleine hoeveelheid energie bevat ten opzichte van zijn volume, kan het alleen worden samengeperst of gekoeld bij hoge atmosferische druk, wat complexiteit en kosten met zich meebrengt.

Verbetering van faciliteiten: het kost veel middelen om een ​​groot aantal tankstations te bouwen.

Vermogensverlies: Vanwege energieverlies tijdens de productie, reductie en uitwisseling hebben brandstofcellen van waterstof een verminderde “van-bron-tot-wiel”-prestatie dan elektrische auto's die zijn uitgerust met batterijen.

Ondanks deze moeilijkheden stimuleren overheidssteun en voortdurend onderzoek technologische ontwikkelingen die de economische haalbaarheid van waterstof kunnen vergroten.

Is waterstofbrandstof beter dan elektriciteit?

De keuze tussen batterij-elektrische auto's (BEV's) en auto's die rijden op waterstofbrandstofcellen is lastig, omdat elk type technologie specifieke voordelen biedt, afhankelijk van het gebruiksprobleem.

Elektrische auto's met accu's zijn geschikter voor dagelijks vervoer en gebruik in steden, terwijl waterstofauto's beter werken voor toepassingen waarbij lange afstanden moeten worden afgelegd en snel moet worden getankt, zoals bussen en vrachtwagens.

Hoeveel waterstoftankstations zijn er in de wereld?

Wereldwijd waren er in 2026 meer dan 1.000 waterstoftankstations operationeel, en er wordt een grote groei verwacht in de komende jaren. Er zijn verschillende specifieke gebieden waar dewaterstof tankstationisverplaatst:

Met meer dan fihonderdenstations, Azië neemt de markt over, voornamelijk bestaande uit de landen Zuid-Korea (meer dan 100 stations) en Japan (meer dan 160 stations). Chinamarktgroeit snel omdat de overheid ambitieuze doelstellingen heeft.

Met bijna 100 stations loopt Duitsland voor op Europa, met zo'n tweehonderd stations. De Europese Unie is van plan om tegen 2030 duizenden stations te hebben.

Er zijn meer dan 80 stations met een vestiging in Noord-Amerika, voornamelijk in Californië, en daarnaast ook nog een paar in Canada en het noordoosten van de Verenigde Staten.

Volgens prognoses zullen er in 2030 wereldwijd meer dan 5.000 stations zijn. Staten overal ter wereld hebben daarom beleidsmaatregelen genomen om de bouw van waterstofstations te stimuleren.

Waarom is waterstofbrandstof beter dan benzine?

Vergeleken met traditionele brandstoffen op basis van aardolie heeft waterstofbrandstof veel voordelen:

Nul luchtvervuiling: waterstofbrandstofcellen vermijden schadelijke uitlaatgassen die luchtvervuiling en opwarming van de aarde veroorzaken, omdat ze als bijwerking alleen waterdamp produceren.

Vraag naar groene energie: een schone energiecyclus kan worden gecreëerd door waterstof te creëren met behulp van natuurlijke bronnen zoals zonlicht en windenergie.

Energiezekerheid: de nationale productie van waterstof uit verschillende bronnen vermindert de afhankelijkheid van buitenlandse aardolie.

Hogere efficiëntie: Vergeleken met voertuigen die worden aangedreven door een benzinemotor, zijn brandstofcelvoertuigen ongeveer twee tot drie keer efficiënter.

Stille werking: Omdat waterstofauto's efficiënt rijden, verminderen ze de geluidsoverlast in steden.

De groene voordelen van waterstof maken het een aantrekkelijke optie om brandstof te vervangen in de overgang naar schoner transport. Er doen zich echter nog steeds problemen voor bij de productie en het transport.

Hoe lang duurt het om een ​​waterstoftankstation te bouwen?

De bouwtijd van een waterstoftankstation is sterk afhankelijk van een aantal factoren, zoals de afmetingen van het station, de werkplek, vergunningsregels en of waterstof ter plaatse wordt geleverd of geproduceerd.

Voor minder stations, met geprefabriceerde componenten en kleinere ontwerpen, liggen de planningen doorgaans tussen de zes en twaalf maanden.

Voor grotere en complexere stations met productiefaciliteiten op locatie duurt het 12 tot 24 maanden.

De volgende factoren zijn belangrijke factoren die de bouwtijd beïnvloeden: het kiezen van een locatie en de planning

Vereiste goedkeuringen en vergunningen

Het vinden en leveren van apparatuur

Opbouwen en inrichten

Opzetten en veiligheidsevaluaties

De inzet van waterstofcentrales is nu effectiever dankzij nieuwe ontwikkelingen in modulaire stationsontwerpen, waardoor de ontwerptermijnen korter zijn geworden.

Hoeveel elektriciteit levert 1 kg waterstof op?

De prestaties van het brandstofcelsysteem zijn afhankelijk van de hoeveelheid elektriciteit die met één kilogram waterstof kan worden opgewekt. In dagelijkse toepassingen:

Eén kilogram waterstof kan een typisch brandstofcelvoertuig ongeveer 97 tot 113 kilometer laten rijden.

Eén kilogram waterstof bevat bijna 33,6 kWh aan energie.

Eén kilogram waterstof kan ongeveer 15–20 kWh aan bruikbare elektriciteit opwekken, als rekening wordt gehouden met de betrouwbaarheid van de brandstofcel (meestal 40–60%).

Om dit in perspectief te plaatsen: een gemiddeld Amerikaans huishouden verbruikt bijna dertig kWh elektriciteit per dag. Als dit succesvol wordt omgezet, kan 2 kg waterstof een huis een dag van stroom voorzien.

Energieomzettingsefficiëntie:

Voertuigen aangedreven door waterstofbrandstofcellen hebben over het algemeen een "well-to-wheel"-effectiviteit van 25 tot 35%, terwijl elektrische auto's met een accu doorgaans een rendement van 70 tot 90% hebben. Energieverlies bij de productie van waterstof, decompressie, transport en de ombouw van de brandstofcel zijn de belangrijkste oorzaken van dit verschil.