Een betrouwbare energietransitie vereist de betrokkenheid van een reeks wetenschappelijke domeinen:fysiek, menselijk, sociaal, economisch, evenals aard- en levenswetenschappen, met de bijzondere zorg om de eindgebruiker centraal te stellen in de technologische ontwikkeling. Als onderdeel van het ULHyS-project (Université de Lorraine Hydrogène Sciences et Technologies), de Universiteit van Lotharingen brengt een tiental laboratoria samen rond vijf onderzoeksthema's, van waterstofproductie tot territoriale inzet. In deze context, verschillende ULHys-leden werden uitgenodigd om het waterstoftankstation FaHyence in Sarreguemines te bezoeken.

ingehuldigd in april 2017, FaHyence is het eerste brandstofstation in Europa dat ter plaatse waterstof produceert door middel van elektrolyse met behulp van groene elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen geleverd door Electricity of France (EDF). Het terrein heeft een capaciteit van 40 kg waterstof per dag, wat neerkomt op de behoefte van ongeveer 20 tot 25 voertuigen per dag voor laaddrukken tussen 350 en 420 bar.

Bereik van ongeveer 350 km, zonder enige uitstoot van broeikasgassen

Andere waterstoftankstations in Frankrijk zijn onder meer het HyWay-project, die sinds de zomer van 2018 operationeel is op de CEA-site (Franse commissie voor alternatieve energie en atoomenergie) in Grenoble, en twee andere zijn in aanbouw in Rodez en Nantes. FaHyence is het resultaat van een samenwerking tussen EDF, EIFER, McPhy, Symbio Fcell en de stedelijke conglomeratie van samenvloeiingen van Sarreguemines (CASC). Om een ​​regelmatige werking van het tankstation te verzekeren, ongeveer tien waterstofvoertuigen rijden in de stedelijke conglomeratie:Electric Kangoo ZE (Renault) uitgerust door Symbio Fcell met een brandstofcel die als range extender fungeert. De brandstofcellen van het PEM-type (polymeer elektrolytmembraan) werken met zuivere waterstof en bijgevolg zonder uitstoot van broeikasgassen met een bereik tot 350 km, daarvan 200 km dankzij een Li-ionbatterij van 33 kWh en 150 km dankzij een PEMFC van 5 kWh aangesloten op een waterstoftank van 1,8 kg onder een druk van 350 bar.

Ook als het tankstation niet vrij toegankelijk is, elk voertuig - Frans, Europees of internationaal – rijden op waterstof kan na een eenvoudige autorisatie bij het CASC worden opgeladen met één duidelijk voordeel:het vullen van waterstof is volledig gratis. Als gevolg hiervan, Tussendoor werden negen extra bedrijfswagens aangekocht door andere professionele partners in het conglomeraat en verschillende particuliere Duitse en Belgische gebruikers hebben hun reservoirs bij Sarreguemines al gevuld.

FaHyence maakt deel uit van het H2ME-project (Hydrogen Mobility Europe), gefinancierd door het Europese programma FCH JU (Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking) dat tot doel heeft 49 waterstoftankstations en 1, 400 voertuigen over de EU tegen 2020. Waterstof is het derde hoofdstuk van het duurzame mobiliteitsproject van FaHyence naast elektriciteit en biomethaan. Het is een ambitieus levend laboratorium en een evident toepassingsvoorbeeld van waterstoftechnologie.

Een volle tank in vier minuten plat

Gebruikers die leren profiteren van de vulapparaten, zijn soepel verlopen. De interface is klassiek en de procedure is vergelijkbaar met die van conventionele systemen die fossiele brandstof gebruiken, waardoor de aanpassingsperiode tot een minimum kan worden beperkt. Er zijn nog verbeteringen nodig op het gebied van ergonomie en interacties, maar het werkingsprincipe blijft vrij eenvoudig. Vergeleken met het aantal uren opladen dat nodig is voor conventionele elektrische voertuigen op basis van batterijen, de vier minuten om de tank van een voertuig met waterstof te vullen, lijken meer dan acceptabel.

Het station bevat een alkalische elektrolyser met een productiecapaciteit van 1,8 kg/u waarvoor 50 liter water nodig is per kilogram geproduceerde waterstof. In aanvulling, er is een compressor met twee niveaus, de eerste bereiken van een druk van ongeveer 30 bar, en de tweede uitgerust met een koelcircuit tot -20°C maakt het mogelijk om drukken tot 420 bar te bereiken. Dit compressieapparaat biedt twee grote voordelen:het eerste is dat het niet alleen waterstofvoertuigen bij 350 bar kan vullen (in het geval van FC-EV zoals de Kangoo ZE), maar ook, zeker met enkele volumebeperkingen, elektrische voertuigen die op waterstof werken, waarvoor een vuldruk van 700 bar nodig is en een reikwijdte van ongeveer 450 km (in het geval van FCV zoals de Toyota Mirai, de Honda Clarity Fuel Cell en de Hyundai Nexo…). Het tweede voordeel is dat het koelsysteem de vultijd verkort tot vier minuten in vergelijking met zeven minuten voor systemen die op omgevingstemperatuur werken.

Een onderbenut tankstation dat gemakkelijk concurrerend kan worden

"Waterstoftechnologie zelf is niet de beperkende factor", zegt Christian Hector, hoofd van de technische dienst van Cofluences en initiatiefnemer van het FaHyence-project. "Het meest beperkende element is de elektrolyser". Met een gemiddelde van 2,2 tankbeurten per dag, die amper 5% van zijn nominale capaciteit vertegenwoordigen, het station is duidelijk onderbenut. Als gevolg hiervan, de kosten per vulling blijven te hoog om concurrerend te zijn met klassieke systemen. Terwijl de kosten van waterstof per kilogram afhankelijk zijn van lokale omstandigheden; bij Sarreguemines is het 10€ per kg, en het nationale gemiddelde is ongeveer € 6 per kg. Houd er rekening mee dat er ongeveer 1 kg waterstof nodig is om 100 km af te leggen.

Om het station kostenefficiënt te maken, er zijn minimaal 30 voertuigen per dag nodig die hun tank vullen. "Maar de economische winst was niet de motivatie van dit project, ", zegt Hector. "Het doel was om elektrische mobiliteit te testen in een grensoverschrijdende context, en om de technische betrouwbaarheid van een waterstoftankstation in combinatie met een elektrolyser op locatie te valideren". Zelfs als de toekomst van dit station, wiens financiële steun in 2020 afloopt, blijft onzeker, de doelstellingen zijn bereikt en dit dankzij de vasthoudendheid van Hector en zijn groene mobiliteitsteam bij het CASC.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.