De wereldwijde transportsector is verantwoordelijk voor ongeveer een kwart van de totale uitstoot van broeikasgassen en naar verwachting zal de vraag naar transport in 2040 verdubbelen. Tegelijkertijd moeten de gevolgen van klimaatverandering zoveel mogelijk worden beperkt, onder meer door het gebruik van CO2-neutrale energiesystemen. Verschillende wetenschappers in Delft onderzoeken hoe de transportsector in de praktijk verduurzaamd zou kunnen worden.

Professor Arvind Gangoli Rao houdt zich binnen de faculteit Lucht- en Ruimtevaarttechniek aan de TU Delft bezig met onderzoek naar schone verbrandingsmotoren en voorspelt dat duale verbrandingsmotoren die zowel op waterstof als biobrandstoffen vliegen de toekomst hebben, in combinatie met vliegtuigmodellen met meer aerodynamische vormen. Assistent professor in maritieme techniek Lindert van Biert meent dat brandstofcellen en groene energiedragers kunnen bijdragen aan een volledig uitstootvrije scheepvaart. Terwijl Ruud Kortlever van het e-Refinery instituut van TU Delft werkt aan technologieën voor het omzetten van water en zelfs lucht in brandstof.

Waterstof bijmengen

Tijdens een campustour voor journalisten langs de verschillende faculteiten in Delft laat Gangoli Rao het Clean Combustion Lab zien. Hier wordt net getest welk percentage waterstof er bij methaan kan worden gemengd om te komen tot een minimale uitstoot van CO2 en stikstof. ‘Afhankelijk van hoeveel waterstof een vliegtuig mee kan nemen, kan je tot 25% bijmengen’, legt de professor uit. ‘Door waterstof met vliegtuigbrandstof te mengen, kom je op een lagere verbrandingstemperatuur uit, wat zorgt voor minder uitstoot. Dan heb je het over zo’n 1.800 graden. Het mooie aan deze techniek van duale verbranding is dat het kan worden toegepast in bestaande vliegtuigen.’

In het Clean Combustion Lab wordt getest welk percentage waterstof bij vliegtuigbrandstof kan worden gemengd.

Gangoli Rao is enthousiast over het toepassen van waterstof in vliegtuigmotoren. ‘Het struikelblok is het volume van de waterstof en het gebrek aan plekken waar de brandstof kan worden getankt.’

Het gebrek aan tankstations wordt ondervangen door te kiezen voor duale verbranding. ‘Op de heenweg vlieg je dan bijvoorbeeld met een mengvorm en terug volledig op kerosine.’ Het gebrek aan ruimte in een vliegtuig is lastiger te tackelen. ‘Waterstof neemt nu eenmaal veel ruimte in’, zegt Gangoli Rao. ‘Dat kan je dus vooral oplossen door een vliegtuig anders te ontwerpen’.

Aerodynamische vorm

Op de faculteit wordt gewerkt aan de Flying-V, een model dat zich het best laat omschrijven als een grote V. ‘Door de aerodynamische vorm gebruikt het vliegtuig nu al 20% minder brandstof’, legt Gangoli Rao uit. ‘Passagiers, of de vracht, kunnen terecht in de vleugels van het toestel. Ook voor dit model kijken we naar waterstof als brandstof.’ Het model is qua formaat vergelijkbaar met een Airbus A3-50 en kan gewoon de bestaande runways gebruiken. Toch zal het nog tot minimaal 2040 duren voordat de Flying-V op Schiphol te zien is. Gangoli Rao: ‘Niet omdat het bij theorie blijft, maar omdat de testfases lang duren en de investeringen groot zijn.’

Volgens de luchtvaartprofessor zal waterstof binnen vijftien jaar gelden als de vervanger van diesel. ‘De productie moet gaan gebeuren in de Saharawoestijn of in Australië, waar ruimte en zonneschijn is.’

Om al die waterstof wereldwijd te distribueren, wordt in Delft ook gekeken naar het verkleinen van het volume. Door het bijvoorbeeld in poedervorm om te zetten, in NaBH4 (natriumboorhydride), wordt waterstof qua volume vergelijkbaar met diesel.

Door waterstof in poedervorm op te slaan, neemt het ongeveer net zoveel ruimte in als diesel.

Waterstof is niet de enige ‘groene’ remedie, de energietransitie hangt ook op het gebruik van elektriciteit en andere hernieuwbare energiebronnen, zoals biobrandstoffen, zegt de professor. ‘Bovendien zijn er nog veel processen die CO2 opleveren. Om tot een gesloten systeem te komen, moet er dus ook CO2 worden opgeslagen.’

Brandstofcellen

Voor de scheepvaart heeft de brandstofcel veel te bieden als het aankomt op het terugdringen van emissies, vertelt assistent professor Van Biert. Door middel van de cellen kan je zonder verbrandingsmotor brandstoffen inzetten om elektriciteit op te wekken. De cellen worden nu al veelvuldig gebruikt in datacentra. In de Delftse labs wordt onder meer getest hoe de cellen zich houden op het water, zoals bij heftige golfbewegingen. Van Biert: ‘Het grote voordeel van brandstofcellen tegenover batterijen is de ruimte die ervoor nodig is en de beschikbaarheid van de grondstoffen om ze te maken.’

In de scheepvaart is het nodige te winnen qua uitstoot. Er wordt in Delft dan ook gekeken naar de effecten van andere brandstoffen voor schepen (zoals methaan, NH3 en ook waterstof) en ook hier weer naar andere (romp-)vormen die het brandstofverbruik terugdringen. De sector moet 2050 energieneutraal zijn. Van Biert: ‘De techniek om dat te realiseren is er. Het kan. Maar de benodigde investeringen zijn hoog, waardoor partijen als scheepsbouwers en ook transporteurs hun concurrentiepositie in gevaar gebracht zien. Dat vertraagt de omschakeling naar duurzaam transport over water enorm.’

De tour langs de faculteiten van de TU eindigt in het laboratorium van Ruud Kortlever. Volgens Kortlever kan een transitie naar duurzame energie niet los worden gezien van een transitie naar duurzame grondstoffen. Het Delftse e-Refinery instituut, waar Kortlever aan verbonden is, speelt daarin een sleutelrol.  Hij houdt zich bezig met de toekomstmuziek voor de transportsector: brandstof maken van lucht of water. ‘We zijn nog niet zover, maar de benodigde moleculen zitten wel in de lucht.’

U las zojuist één van de gratis premium artikelen

Onbeperkt lezen? Sluit nu een abonnement af

Start abonnement