Onderzoek naar verbrandingsmotor op waterstof
Het rijden op waterstof met een brandstofcel. Voor velen zijn deze twee onlosmakelijk met elkaar verbonden. Maar het kan ook anders. De Nederlandse vrachtwagenfabrikant DAF liet de afgelopen week weten serieus te kijken naar het gebruik van waterstof in een verbrandingsmotor. En vanuit Beieren in het zuiden van Duitsland probeert de start-up Keyou hetzelfde. Zijn verbrandingsmotoren een betere oplossing dan brandstofcellen?
Door Paul Bombeld , hoofdredacteur van Waterstof Magazine
Voor Keyou is het een tijd van veranderingen. De afgelopen jaren werkte de waterstof start-up vanuit Unterschleißheim, een provinciestadje iets ten noorden van München met zo’n 26-duizend inwoners. Unterschleißheim ligt aan de snelweg en heeft zelfs een waterstoftankstation van Linde Gaz. Maar Keyou staat op het punt te verhuizen naar München, het economisch hart van het zuiden. Momenteel werken er 40 mensen, dat aantal moet de komende jaren flink groeien.
Keyou werd ruim vijf jaar geleden opgericht door Thomas Korn, samen met twee Portugese
partners Alvaro Sousa en Ivo Pimentel. Alle drie zijn ingenieurs en werkten voorheen jarenlang voor BMW op het gebied van waterstofaandrijving. Het drietal stortte zich op de toepassing van waterstof in traditionele verbrandingsmotoren. Het ontwerp van het voertuig blijft daarmee grotendeels gelijk, maar de brandstof is plotseling emissievrij. Gecombineerd met een grote actieradius en een korte tanktijd is het een zeer efficiënte oplossing.
Ook bij vrachtautofabrikant DAF in Nederland wordt met grote belangstelling gekeken naar de ontwikkeling van verbrandingsmotoren op waterstof. Maar DAF ziet op korte termijn een gevaarlijke ontwikkeling. Directeur productontwikkeling Ron Borsboom ziet in Europa verschillende landen pleiten voor de afschaffing van de verbrandingsmotor. Een gevaarlijk voorstel omdat volgens hem een verbrandingsmotor op waterstof een grote toekomst kan hebben. ‘De brandstofcel heeft onze warme belangstelling. Maar ook die heeft nadelen: deze technologie is zwaar,’ laat hij weten aan de Volkskrant. ‘Ook de distributie van waterstof is een probleem, net als koeling van de aandrijving. Daarom kijken we naar gebruik van waterstof in een verbrandingsmotor. Door waterstof te verbranden, zoals je nu diesel verbrandt, worden veel problemen opgelost. De warmtehuishouding van de verbrandingsmotor is al op orde, als de waterstof een beetje vervuild is, is dat niet erg, en op de lange afstand is de efficiency van een verbrandingsmotor vergelijkbaar met een brandstofcel. En vergeet niet: in Europa bestaat veel kennis over verbrandingsmotoren. Het onderhoud is geen probleem en deze motoren zijn enorm betrouwbaar. Daar willen we als DAF groot op inzetten.’
Keyou uit Duitsland beschouwt de waterstofverbrandingsmotor duidelijk als superieur aan een elektrische brandstofcelaandrijving in termen van robuustheid, levensduur, productiekosten, een hogere specifieke vermogensdichtheid en minder inspanning bij het koelen. Het bedrijf is niet van plan zelf verbrandingsmotoren te gaan bouwen. Bestaande motoren wordt omgebouwd naar waterstof.
Daarbij moet een waterstof-ontstekingssysteem, een brandstof- 
systeem en een systeem voor nabehandeling van uitlaatgassen worden geïntegreerd. De bestaande kleppen uit de verbrandingsmotor moet worden vervangen. Tenslotte moet het turbocompressiesysteem, de uitlaatgascirculatie, de compressieverhoudingen, de verbrandingsunit en de motorregeleenheid worden geoptimaliseerd. Een normaal motorconcept kan niet zomaar op waterstof worden omgezet. Keyou koopt de motoren in bij gespecialiseerde motorfabrikanten en schrijft de specificaties nauwkeurig voor. De motoren kunnen een rendement halen tot 45%
De start-up werkt nauw samen met de motorenfabrikant Deutz. Hun 7,8 liter motor past in een stadsbus van twaalf meter en tegelijkertijd in een vrachtwagen van 18 ton: twee voertuigen waarmee Keyou grote kansen ziet om de markt te betreden.
DAF wil ook snel innoveren (foto links), maar vrachtauto’s zijn complexe voertuigen. De ontwikkeling van een nieuwe truck duurt zes jaar. Dus over ongeveer twee jaar moet de vrachtautofabrikant bepalen met welke technologie verder wordt gegaan. Dat kan dus zomaar een verbrandingsmotor zijn, maar dan niet op diesel. Voor DAF zijn verbrandingsmotoren op waterstof absoluut kanshebber, maar of deze technologie het uiteindelijk gaat redden moet nog blijken. Vele factoren spelen daarbij een rol. Een DAF-vrachtauto moet lang meegaan, goed te onderhouden zijn, altijd werken, in elk klimaat, van ijskoud Alaska tot de hitte van Zuid-Spanje. Straks moet een groot deel emissievrij zijn. Het vergt nog wat onderzoek om te kijken wat werkt. Maar DAF schrijft de verbrandingsmotor op waterstof zeker nog niet af.
Keyou is het verst met de eerdergenoemde motor van Deutz. Deze staat momenteel op de testbank en is, voor zover het bekend is de meest efficiënte waterstofmotor ter wereld. Voorlopig is er nog geen sprake serieproductie, dit duurt nog minstens twee jaar. Keyou moet nog bewijzen dat de prototypemotor ook daadwerkelijk in praktijk werkt. Tot die tijd is het afhankelijk van investeerders. De eerste kopers hebben zich inmiddels ook aan de deur gemeld. Maar daar willen de oprichters nog niets van weten. Ze beschouwen het bedrijf nu nog als een baby met een grote toekomst. De baby moet eerst een kind worden en daarna een puber. Pas dan zijn kopers welkom om het bedrijf verder te kunnen laten groeien.
Foto hieronder: De blauwe onderdelen zijn de specifieke waterstofonderdelen op een normale verbrandingsmotor. Afbeelding: Keyou
Meer informatie over het Keyou-systeem via deze link 