We hadden in het vorige nummer al een eerste deel afgedrukt van ons gesprek met Mark Pecqueur, docent autotechnologie aan Thomas More in Sint-Katelijne-Waver. Toen hadden we het over het feit dat we geen energieprobleem hebben, dat de autonome voertuigen eraan komen en stelden we ons vragen bij onze CO2-emissie. In dit tweede deel staan […]
We hadden in het vorige nummer al een eerste deel afgedrukt van ons gesprek met Mark Pecqueur, docent autotechnologie aan Thomas More in Sint-Katelijne-Waver. Toen hadden we het over het feit dat we geen energieprobleem hebben, dat de autonome voertuigen eraan komen en stelden we ons vragen bij onze CO2-emissie. In dit tweede deel staan we stil bij de energietransitie. In simpele woorden gezegd: waaruit gaan we morgen onze energie halen?
GTP: ‘Kun je eens concreter maken wat de impact op ons leven gaat zijn?’
Mark: ‘We moeten eigenlijk alles vernieuwen, niet alleen brandstoffen maar ook materialen. Wij leven in het rijkste deel van de wereld. Samen met de Amerikanen, de Chinezen een beetje, Australië en de British Commonwealth, en dan hebben we het eigenlijk wel gehad. Je moet eens kijken naar de energieconsumptie per inwoner van bijvoorbeeld Indië. Dat is nu nog peanuts in vergelijking met wat wij nodig hebben. Maar die mensen willen op termijn ook onze levensstandaard. En daarbij hoort ook ons energieverbruikspatroon. Omgerekend naar liters brandstof per persoon per dag zitten wij in Europa gemiddeld rond 18-19 liter. Dat is het totale energieverbruik van een land gedeeld door het aantal inwoners en dan omgerekend naar liters brandstof omdat dat voor de mensen iets tastbaars is. De Verenigde Staten zitten op 20-24 liter. De meest ecologisch bewuste mensen wonen in Bangladesh, die zitten op minder dan 1 liter brandstof per persoon per dag. Dat is omdat die straatarm zijn. Hoe groter je rijkdom, hoe meer brandstof, lees: energieverbruik.’
‘Wij moeten dus onze uitstoot naar 0 brengen. Maar als we de armste landen naar ons niveau willen krijgen, dan moeten we heel veel energie bijmaken en die moet ook opgewekt worden met 0 emissie. Stel dat wij alleen naar 0 gaan, dan gaan we het opwarmingsverhaal van de aarde nog niet oplossen. Dus wij moeten twee keer investeren: eerst in zero emission en ten tweede in de bescherming van de gevolgen. We gaan én dijken moeten bouwen om te vermijden dat we met de voeten in het water gaan staan én zorgen voor zero emission. Die dijken zijn om de stijging van het zeewaterniveau op te vangen. En die twee samen vormen een gigantische uitdaging die ons ook enorme bedragen gaat kosten.’
Mark: ‘Laten we nu eens onze angsten en vooroordelen loslaten en kijken naar het positieve. Horizon 2020, hét Europese subsidieprogramma voor onderzoek en innovatie heeft een project met de naam Stratofly. Daar is men nu bezig om een vliegtuig Mach 8 (9.500 km/u) te laten vliegen. Tegen 2050 vliegen we rond de wereld in 2 uur. Voor zulke vliegtuigen hebben we gigantische hoeveelheden energie nodig en die moet van hernieuwbare bronnen komen. Dus we gaan compleet anders moeten denken op vlak van energieopwekking.’
‘Hernieuwbaar, dat betekent elektriciteit als basis en waterstof als transporteerbare brandstof omdat dat net heel licht is. Elektriciteit hebben we onbeperkt en nagenoeg gratis als we ze op de juiste plaats opwekken. Uit water kunnen we met deze elektriciteit dan waterstof opwekken.’
‘Mijn stelling is: rendement speelt geen rol, want stroom kan voor weinig geld en nagenoeg CO2-neutraal opgewekt worden. Zorg wel dat je geen zeldzame materialen gebruikt. Zeldzaam staat voor duur en niet gemakkelijk te vinden. Een voorbeeld van niet-zeldzame materialen zijn staal, koper en aluminium. Deze vind je overal en zijn makkelijk te recycleren.’
‘De energie moet komen van thermische zonnecentrales op basis van spiegels. Je hebt concentrated solar power en thermic solar power. Het eerste systeem bestaat uit een grote toren met daar allemaal spiegels op die op één punt worden gericht. Voor thermische zonnekracht (vergelijkbaar met een zonneboiler) gebruikt men parabolen waar in het brandpunt een leiding doorheen loopt. Daar pompen ze vloeibare zouten door waarmee dan later via een klassieke ketel stoom wordt gegenereerd, die dan via turbines stroom kan opwekken. De warmte kan ook in de gesmolten zouten worden opgeslagen en later gebruikt worden bij nacht of als er bijvoorbeeld te weinig zon zou zijn. Die installaties zet je in de woestijn waar ruimte genoeg is. Bovendien gaat de fauna in de woestijn nog blij zijn met de schaduw onder deze panelen en ’s nachts zorgt de condens onder de panelen voor drinkbaar water.’
‘De volgende stap is om de stroom van daar met een gelijkstroom-hoogspanning van 1 miljoen volt naar hier brengen en klaar. In de Noord-Afrikaanse landen en Spanje is voldoende zon om dergelijke installaties commercieel winstgevend te maken. En om de energiebehoefte van de hele wereld te dekken en die om te zetten in stroom hebben we maar 1% van de zonne-energie nodig en 2% rendement in de totale keten. Er is dus geen energieprobleem, als we maar starten bij de energie van de zon. Laat je dus niets wijsmaken: er is géén energieprobleem. Geniet gewoon van het leven zonder je zorgen te maken over je energieverbruik!’
‘Hoe meer hernieuwbare bronnen we gaan krijgen, hoe meer waterstof er gaat komen. Stel bijvoorbeeld dat jij Electrabel zou zijn, een stroomproducent met kerncentrales. Je ziet dat je op een bepaald moment een paar honderd euro per megawattuur moet betalen omdat je een kerncentrale hebt die je draaiende moet houden. Dus, als we met die stroom in de daluren nu eens waterstof maken als de stroomprijs onder de 30 euro per megawattuur zit, dan wordt dat een interessant businessmodel. Hoe meer hernieuwbare energie er gaat bijkomen, hoe meer die prijs gaat zakken. En we gaan op een punt komen dat commerciële waterstof mogelijk is. Commercieel betekent: aan de pomp verkrijgbaar. Nu wordt die verkocht voor ongeveer 9 euro/kg en dat is te duur. Die prijs moet naar 4 tot 5 euro per kg gaan en dan wordt dat werkbaar. Die prijs moet en kan halveren. En dat zal komen. En zoals je nu tussen benzine en diesel kunt kiezen, ga je dan kunnen kiezen tussen waterstof en elektriciteit. Mensen die dan bijvoorbeeld per dag 700 km en meer moeten rijden en niet aan de stekker willen, die zullen voor waterstof gaan. Voor kortere trajecten zal er voor elektriciteit worden gekozen. Voor vliegtuigen zal deze waterstof dan in vloeibare vorm worden genomen. Heavy duty toepassingen zoals bijvoorbeeld vrachtwagens, die zullen dan perfect op waterstof kunnen.’
‘Als we verder gaan, dan kunnen we er met C02 uit de lucht nog methanol van maken en daar schepen op laten varen. Want voor schepen moet de brandstof vloeibaar zijn. En dan zijn we rond. Die toekomst zie ik puur elektrisch, met waterstof of met methanol. Methanol, een vloeistof, iets wat je kunt pompen, in een jerrykannetje steken, in een auto kieperen … en rijden! Hoe denk je dat ze dat anders in Afrika gaan doen? En je kunt bestaande verbrandingsmotoren relatief eenvoudig aanpassen om op methanol te rijden.’
‘Voor de productie van een elektrische auto is de C02-uitstoot merkelijk meer dan voor die van een auto met verbrandingsmotor. Maar zodra je begint te rijden wordt die elektrische auto, als die op stroom rijdt die met hernieuwbare energie is opgewekt, per kilometer C02-vriendelijker en gaat de C02 voor de verbrandingsmotor per km omhoog. Als ik nu de brandstof, die voor die verbranding zorgt, vervang door een C02-neutrale brandstof, dan is de verbrandingsmotor het betere alternatief tegenover batterijen. Met een moderne motor met nabehandeling zijn die uitstootwaarden te verwaarlozen en zitten we in de goede richting.’
GTP: ‘Dus Euro 6 is schoon genoeg?’
Mark: ‘Ik denk dat we wel nog naar een 7 kunnen gaan, maar we moeten dat snel beslissen. Als ik zie wat er nu nog uit de uitlaat komt, dan verschilt dat nauwelijks van de polluenten die al in de atmosfeer zitten.’
GTP: ‘Meer filtering en nabehandeling, geeft dat ook niet meer weerstand waardoor je dus meer vermogen moet produceren om hetzelfde koppel aan de wielen te krijgen? En is de regeneratie van de filter ook geen zwak punt?’
Mark: ‘Dat valt wel mee. Er zijn wel enkele gevolgen, maar die zijn niet significant. Bij een Euro 6-motor zijn die opwarmfases tamelijk kort, zeker voor een nabehandelingssysteem (AdBlue): daar zit je op 20-30 seconden. Het nadeel van die dieselmotoren is dat je die moet starten en er dan minimum 30 tot 45 minuten moet mee rijden. Want dan kan die zijn regeneratie echt ten volle uitvoeren. In die tussenperiode van +/- 30 seconden werkt je nabehandeling niet, maar je gaat van je motor nog niet ineens vol vermogen kunnen vragen. Het systeem gaat zeggen: ik ga nog niet zoveel vermogen leveren want dan ga ik sterk over mijn emissiecijfer. Je moet een goeie flow van uitlaatgassen hebben en dan krijg je een correcte regeneratie van je dieselfilter.’
‘Wanneer je korte afstanden doet, of direct heel veel vermogen nodig hebt, dan doe je dat beter elektrisch. En uiteindelijk ga je jezelf in je portefeuille pijn doen. Want als je korte afstanden en veel vermogen met een diesel wil doen, dan ga je om de zoveel tijd kosten aan je nabehandelingssysteem hebben. Ga ervanuit dat die diesel, zelfs al is het stationair, zeker 45 minuten tot een uur moet kunnen draaien om heel het systeem zijn werk te kunnen laten doen. Als je altijd maar stukjes van 10 minuten gaat doen, dan gaat dat nooit lukken. Het opwarmen voor regeneratie van zo een filter duurt op zich al 10 tot 15 minuten. En als je dan korte ritten maakt, dan is die juist begonnen en je moet hem al stilleggen: dat is zowat het ergste. Het gaat niet over het vermogen dat hij moet leveren, maar wel over het aantal operational hours.’
GTP: ‘U vertelde dat de klant de keuze tussen elektriciteit en waterstof zal hebben. Wie wacht er nu op wie?’
Mark: ‘Het grootste probleem in België zijn vergunningen. Een vergunning voor zo’n waterstofstation, dat is een ellende. Iedere provincie, iedere gemeente heeft daar een andere visie op. Twee verschillende tankstations op twee verschillende plaatsen, dat zijn twee verschillende vergunningen. Maar de huidige leveranciers van fossiele brandstoffen zijn wel tuk op waterstof, want dat hoort bij hun verdienmodel: je maakt ergens iets, je transporteert dat en je verkoopt het. Elektriciteit is niet hun verdienmodel.’
GTP: ‘Iedere fabrikant die iets op accu maakt, gebruikt nu de lithium-ionbatterijen, waardoor het lijkt of de grondstoffen voor die batterijen onbeperkt aanwezig zijn.’
Mark: ‘Ik pleit voor hernieuwbare grondstoffen. Batterijen die bijvoorbeeld op koolstof werken, of solid state batteries (vastestofbatterijen). We moeten overstappen op batterijen die met hernieuwbare materialen zijn gemaakt, maar daar zijn we nog lang niet. De lithium-iontechnologie biedt ons een heel hoge vermogensdichtheid en een heel hoge energiedichtheid. Daarom wordt die nu op grote schaal aangemaakt. Dat is de reden.’
‘Andere oplossingen om stroom op te slaan zijn solid state batteries of ultracaps. Dat laatste zijn hele grote condensatoren, die weliswaar een kleinere capaciteit hebben, maar die je in fracties van seconden kunt opladen. Stel dat je een elektrische bosmaaier hebt en je moet die ieder kwartier gedurende 10 seconden opladen: dat is werkbaar in veel toepassingen. Het voornaamste is dat we zonder zeldzame materialen kunnen werken. Ik geloof niet in een toekomst waar ergens in de keten zeldzame materialen zitten. Ik wil niet naar een wereld waar we morgen misschien het energieprobleem hebben opgelost, maar het probleem van zeldzame materialen hebben geïntroduceerd.’
‘Maar, ten eerste: als we een label hebben voor eerlijke kleding, moeten we dat dan ook niet hebben voor eerlijke batterijen? Willen we nu echt kinderarbeid in kobaltmijnen onder extreme omstandigheden in stand houden om elektrisch rond te rijden of elektrisch het gras te maaien?’
‘En ten tweede hebben we als Europa heel de trein van de accutechnologie gemist. Een elektrische auto, een Audi e-tron bijvoorbeeld, dat is Koreaanse technologie, met Chinese zeldzame materialen uit Afrika en Duitse zetels. En een e-tron, dat valt dan nog mee, die is tenminste al in Vorst gebouwd. Dat is de spijtige realiteit: wij hebben vandaag de dag niet de minste kennis over hoe we zo een fabriek opzetten. We hebben gewoon geen batterijfabrieken. We hebben de elektrische trein gemist. We moeten nu gaan voor een technologie zonder zeldzame materialen. Daar kunnen we de Chinezen nog een puntje aan laten zuigen. Want China beheert al die zeldzame materialen: de kobaltmijnen in Afrika zijn gecontroleerd door de Chinezen. Ook het merendeel van de lithiummijnen wordt er gecontroleerd door de Chinezen. Wij hebben dat continent laten liggen en de Chinezen hebben van dat gat gebruikgemaakt. Bij IMEC en dergelijke bedrijven zijn er wel enkele interessante ontwikkelingen op dat vlak bezig. We moeten dat dan commercialiseren, snel zijn, en niet direct kijken naar datgene waar heel de wereld naar kijkt, lithium-ion. Wij moeten iets anders doen, zonder zeldzame materialen. En dan zijn we eruit.’
GTP: ‘Wat vindt u van het Desertec-plan, dat in de woestijn stroom wil opwekken?’
Mark: ‘Theoretisch kunnen we in Marokko, dat binnenkort de helft van zijn totale energievraag uit de zon zal halen, nog meer stroom opwekken, en deze naar Europa transporteren. We verliezen circa 3% per 1.000 km leiding, als we over high voltage DC-gelijkspanning (1 miljoen volt) spreken. Als ik mij niet vergis ligt er zo’n verbinding van IJsland naar Noorwegen met stroom die via geothermie wordt opgewekt. Dan is ons energieprobleem ineens opgelost. Of we moeten er ginder waterstof van maken en die in vloeibare vorm naar Europa transporteren. Waterstof heeft het nadeel dat het iets moeilijker is om op te slaan.’
‘Wereldwijd hebben we een geïnstalleerd vermogen van 15 terawatt: energiecentrales, schepen, vliegtuigen … Dit is ook het vermogen dat we nodig hebben.’ De zon levert 85.000 terawatt, er is dus geen energieprobleem.’
GreenTechPower: ‘Wat blokkeert volgens jou dat mensen het voordeel van de technologie kunnen waarderen?’
Mark Pecqueur: ‘Er is veel conservatisme, zeker in Europa. In de VS en China staan ze meer open voor technologie. In China was ik met studenten op een beurs en daar kun je gewoon 5G als een installatiepakketje kopen. Bij ons slagen ze er niet in om overeen te komen wie dat geld van die licenties gaat pakken en daardoor komt het er nog niet. Voor mij is het duidelijk dat wij kei-conservatief zijn en technologie haten. De VS en China absorberen ze en gebruiken ze. Chinezen doen alles met hun telefoon. Waarom? Dat is het eerste wat zij hadden hé. Wij zijn opgevoed met een grote computerbak, met Commodore 64 en met een programma dat je met een cassettespeler moest laden. Bij ons is dat er trager ingeslopen. In China zie je veel mensen die jaren geleden arm waren en nu welstellend. Allemaal dankzij de technologie. En die hebben ook milieu-issues, maar die zeggen: vroeger had ik honger en zie me hier nu zitten.’
‘Wij leven nu in een gepolariseerde en verzuurde maatschappij en onze politiekers doen daar vlot aan mee. In Nederland is de benadering om een boodschap naar de mensen te brengen heel anders, ze maken die lichter verteerbaar. Daar brengt men veel meer een positief verhaal waar mensen wel in meelopen. Hier wordt het klimaat- en milieuverhaal heel negatief gebracht: je gaat meer moeten betalen en minder mogen. Daar laten wij kansen liggen en terwijl de wereld tegen 1.000 km/u vooruitgaat, staan wij te wachten op de tram die al lang vertrokken is.’
‘Je moet die technologie aankondigen op een manier dat de gebruiker zegt: ‘Ja, dat is best voor mij.’ Als je die gaat dwingen, dan werkt dat niet. Hier heerst bijvoorbeeld het idee dat Chinezen tuk zijn op elektrische auto’s. Dat klopt niet. Als je in China een elektrische auto hebt, dan komt dat over alsof je een loser bent. In Shangai bijvoorbeeld heb je dan een groene nummerplaat. Je vraagt die aan en krijgt die gratis. Als jij een blauwe nummerplaat wil voor een auto met verbrandingsmotor – en dat verloopt via een lotingssysteem – dan moet je omgerekend 13.000 euro betalen voor die nummerplaat alleen. Dus iemand die met een auto met verbrandingsmotor rijdt, komt als welgesteld over. China stopt nu met de steun, maar het verhaal met de nummerplaten blijft en de markt is in oktober met 46% gedaald. In september was het nog 34% en naar het einde van het jaar zou die daling op 70-80% liggen. De arme tweetaktrijders van destijds waren de eersten die elektrisch gingen en vandaar dat elektrisch rijden in China synoniem staat voor losers.’
C02 of koolstofdioxide is een gas dat van nature in de atmosfeer aanwezig is. Als gevolg van menselijke (lees: industriële) activiteiten is de hoeveelheid C02 in de atmosfeer in de laatste 150 jaar extreem sterk toegenomen. Dit komt vooral door de verbranding van fossiele brandstoffen, zoals kolen, olie en gas. We ademen allemaal ook C02 uit, maar niet in dergelijke hoge concentraties.
Om een idee te geven:
1 ton CO2 produceer je als je
1 ton CO2 heeft de omvang van
Waarom is te veel CO2 een probleem?
CO2 is een broeikasgas dat warmte absorbeert. Samen met andere broeikasgassen, zoals methaangas en lachgas, vormt het een isolerende laag rondom de aarde. Die zorgt ervoor dat het leefbaar is op aarde en dat de temperaturen redelijk stabiel zijn. Maar te veel CO2 is een probleem omdat het daardoor té warm wordt. De opwarming van de aarde zorgt er namelijk ook voor dat er nog meer CO2 in de lucht komt. Sinds de industriële revolutie waarbij we op veel grotere schaal CO2 zijn gaan uitstoten is de aarde al meer dan een graad opgewarmd. Door de verbranding van fossiele brandstoffen wordt er wereldwijd zo’n 41 miljard ton CO2 per jaar de atmosfeer in gepompt.
Waar wil men wereldwijd naartoe?
De wereldwijde uitstoot moet in 2030 zijn gehalveerd en in 2050 uitkomen op 0. Een gezin van vier personen stoot ongeveer 9 ton CO2 per jaar uit. Die komt uit de verbranding van aardgas, de opwekking van elektriciteit en het gebruik van motorbrandstoffen.
Mark Pecqueur is docent verbrandingssystemen, voertuigdynamische veiligheidssystemen (autonoom rijden) en chemie & automotive aan Thomas More in Sint-Katelijne-Waver.
Hij is het enige Belgische lid van het European Advisor Committee van SAE en voorzitter van de NBN-commissie veiligheid elektrische voertuigen.