Batterijen zijn het best, maar e-fuels voor auto’s krijgen ook nog kansen

De Europese Commissie boog twee weken geleden voor de eis van Duitsland om vanaf 2035 ook nieuwe personenauto’s en lichte bestelbussen op de markt te laten die op zogeheten e-fuels rijden. Aanvankelijk wilde de commissie voor die categorie alleen auto’s met een batterij (werkend op elektriciteit) of een brandstofcel (op waterstof) toestaan. Veel media schilderden de deal af als een ondermijning van het Europese klimaatbeleid. Want e-fuels stop je in een verbrandingsmotor, en die hou je zo langer dan nodig in leven. Was de deal geen geitenpaadje om fossiele brandstoffen – de belangrijkste bron van de opwarming van de aarde – langer te blijven gebruiken?

1 Wat zijn e-fuels?

„Dat zijn alle brandstoffen die je vanuit duurzame elektriciteit kunt synthetiseren”, zegt Bart Somers, universitair hoofddocent aan de Technische Universiteit Eindhoven, en gespecialiseerd in verbrandingsmotoren. De stroom uit bijvoorbeeld wind- of zonne-energie, zo legt hij uit, voer je door een elektrolyser, een apparaat waarin je water via een elektrochemisch proces kunt splitsen in waterstof (H₂) en zuurstof. Daarnaast heb je CO₂ nodig. Die kraak je – dat kan onder meer met stoom – waarbij koolmonoxide (CO) ontstaat. Vervolgens combineer je koolmonoxide met waterstof. „Dan kun je koolstofketens met de gewenste lengte bouwen”, zegt Somers. De makkelijkste is methanol (CH₃O), met één C’tje. Maar je kunt ook koolstofketens met 4 tot 12 C’tjes maken, dan heb je e-benzine. Of met 12 tot 16 C’tjes, e-kerosine. „Als stelregel”, zegt Somers, „kun je ervan uitgaan dat hoe langer de koolstofketen moet zijn, hoe meer moeite het kost, hoe minder efficiënt het proces.”

Fabrieken die koolmonoxide en waterstof combineren tot brandstoffen, bestaan al. Maar de meeste gebruiken steenkool of aardgas als grondstof. „En daar willen we juist vanaf”, zegt Somers. Een alternatief is de route via duurzame elektriciteit. Maar aan die techniek moet nog veel worden verbeterd.

We wachten met smart op nadere informatie uit Brussel

Richard Smokers TNO

2 Breekt de commissie met het toelaten van e-fuels niet met de eis voor schone voertuigen?

Aanvankelijk stelde de commissie dat nieuwe auto’s die vanaf 2035 op de markt komen geen CO₂ uit hun uitlaat mogen uitstoten. Maar een auto die op e-fuels rijdt – hetzelfde geldt voor biobrandstoffen, gemaakt uit biomassa, zoals snoeiafval – stoot bijna net zoveel CO₂ uit als auto’s op fossiele brandstoffen, zegt Richard Smokers, die bij de afdeling duurzame mobiliteit van TNO werkt. „Dus ja, de commissie maakt met de deal nu een uitzondering.”

Lees ook: Hoe duurzaam is biodiesel eigenlijk?

De redenering is waarschijnlijk dat je voor het maken van e-fuels eerst CO₂ gebruikt. Vervolgens komt bij de verbranding eenzelfde hoeveelheid weer vrij. Dus is er sprake van een balans. Maar het maakt volgens Smokers wel veel uit hoe je aan het begin van de keten aan de CO₂ komt. Haal je die uit de lucht, dan is balans veel gunstiger dan wanneer je het gas wegvangt bij de pijp van bijvoorbeeld een kolencentrale of een olieraffinaderij. Dan is het alleen maar „uitstel van uitstoot”, zegt Smokers. De CO₂ komt „via een extra tussenstap” alsnog in de lucht terecht, namelijk op het moment dat de e-fuel wordt verbrand.

Welke eisen de Europese Commissie gaat stellen aan de CO₂-balans van e-fuels is nog niet duidelijk, zegt Smokers. „We wachten met smart op nadere informatie uit Brussel.”

Bij elektrische auto’s kost met name de productie van de lithiumionbatterij veel energie

Lorenzo Casullo consultant

3 Zijn elektrische auto’s beter voor het milieu dan auto’s op e-fuels?

Het ligt eraan waarnaar je kijkt. Elektrische auto’s stoten geen CO₂ uit. Maar de stroom die in de batterij is opgeslagen, kan momenteel nog deels zijn opgewekt via kolen- of gascentrales. Hoe groen de stroom van een land is, varieert nu nog per EU-lidstaat – Estland en Polen scoorden in 2020 qua klimaatopwarmend potentieel van de stroomsector het hoogst, Frankrijk en Zweden het laagst.

Toch stoten elektrische auto’s, gemeten per gereden kilometer, nu al beduidend minder broeikasgassen uit dan auto’s met een verbrandingsmotor op fossiele brandstoffen. Ook als je de stroomopwekking meerekent. Tot die conclusie kwamen onderzoekers twee jaar geleden in Nature Sustainability, en tot dezelfde conclusie kwam Ricardo, een Brits consultancybureau op het gebied van duurzaamheid, vorige week in een rapport dat was opgesteld in opdracht van het Europees Parlement. In de Nature-publicatie gaat het voor Europa om 40 tot 80 procent minder, afhankelijk van het land. Ricardo noemt in zijn rapport een gemiddelde van 60 procent voor de EU27. „En dat voordeel neemt alleen maar toe, want de elektriciteitssector vergroent snel”, zegt Smokers.

Ook vergeleken met auto’s op e-fuels scoren elektrische auto’s qua uitstoot van broeikasgassen beter, concludeert Ricardo in zijn rapport. „Bij elektrische auto’s kost met name de productie van de lithiumionbatterij veel energie”, schrijft Lorenzo Casullo van Ricardo in een e-mail. Maar voor e-fuels heb je electrolysers (voor de waterstof) nodig, en ook die vragen veel elektriciteit.

Ricardo heeft drie jaar geleden, in opdracht van de Europese Commissie, ook een bredere analyse uitgevoerd. Ze selecteerden 65 combinaties van lichte en zwaardere voertuigen met verschillende aandrijfsystemen: batterij, brandstofcel en verbrandingsmotor, en die laatste rijdend op fossiele brandstoffen, biobrandstoffen of e-fuels. Ze analyseerden de impact van verschillende fasen: de productie van het aandrijfsysteem, de productie van de auto, het gebruik van de auto. Ze keken naar 14 impactfactoren, zoals energie- en waterverbruik, uitstoot van fijnstof, landgebruik, schade aan natuur en aan mensen. De batterij-auto kwam er als beste uit.

Somers benadrukt dat batterij-auto’s een stuk efficiënter zijn dan auto’s op e-fuels. Voor die laatste moet je waterstof maken en daarbij gaat al 20 procent van de energie verloren. „Als je er daarna e-fuels van maakt, raak je nog een deel van de energie kwijt.” De productie van methanol, de eenvoudigste e-fuel, heeft een efficiëntie van zo’n 50 procent. „Maar daar zit nog wel rek in”, zegt Somers. Smokers van TNO benadrukt dat e-fuels een stuk duurder zijn dan rijden op elektriciteit.

Waar moet je, als je van Rotterdam naar Houston vaart, onderweg bijtanken?

Hans Hilbers Planbureau voor de Leefomgeving

4 Voor welke markten zijn e-fuels geschikt?

Gezien de inefficiënte productie van e-fuels, en hun hoge prijs, is het zinvoller ze primair in te zetten daar waar elektrificatie lastig of ondoenlijk is: in de scheep- en luchtvaart. Dat schreef consultancybureau Ricardo drie jaar geleden in een rapport. Hans Hilbers, programmaleider verkeer en vervoer bij het Planbureau voor de Leefomgeving, is het er roerend mee eens. Voor de scheepvaart zijn het volgens hem vooral de afstanden die het gebruik van batterijen lastig maakt. „Waar moet je, als je van Rotterdam naar Houston vaart, onderweg bijtanken?” Als duurzame optie experimenteert de scheepvaart vooral met biobrandstoffen en met e-fuels als methanol en ammoniak.

Voor de luchtvaart, zegt Hilbers, speelt vooral het gewicht. „Elke kilo telt daar.” Voor kleine vliegtuigen, die korte afstanden afleggen, zijn er wel al elektrische varianten. Maar voor lange afstanden wordt de batterij te zwaar. „E-kerosine is dan de beste optie.” Dat zegt ook Somers.

Smokers van TNO zegt dat e-fuels ook voor trucks lang als beste optie zijn gezien. Maar dat beeld is aan het veranderen, door de snelle verbetering van batterijen. De actieradius is „voor 40 tot 60 procent van de vloot voldoende, waarbij enkel ’s nachts hoeft te worden geladen”, schrijft TNO in een net verschenen rapport over zwaar wegtransport in Nederland. Dat percentage stijgt naar 85-95 als overdag één keer, maximaal een half uur, moet worden bijgeladen.

Somers vraagt zich wel af of het verstandig is om voor vervoer alles op één paard – elektrische auto’s – te zetten. Er zijn nog zoveel onzekerheden. Zijn er tegen 2035 bijvoorbeeld genoeg laadpalen? Ook Hilbers noemt dat „een flinke uitdaging”. Maar er wordt wel aan gewerkt. Hij wijst op het net bereikte akkoord tussen de EU-landen en het Europees Parlement: in 2026 moeten elektrische auto’s op het Europese hoofdwegennet elke 60 kilometer kunnen opladen.

Een andere veelgehoorde twijfel betreft de beschikbaarheid van metalen voor de batterij, zoals lithium, kobalt, nikkel. En niet te vergeten de zeldzame aardmetalen, waarvoor Europa nu voor een groot deel afhankelijk is van China. Daar staat tegenover dat in de elektrolysers, die waterstof maken, elementen zijn verwerkt als palladium, titanium en platina, waarvoor Europa juist erg afhankelijk is van Rusland. De vraag is of het Europa lukt meer van die grondstoffen uit eigen bodem te mijnen. En of recycling van de grond zal komen.

Somers vraagt zich ook af of e-fuels wel zo duur zullen blijven. Wat als je ze op grote schaal gaat produceren op zon- of windrijke plekken, in Spanje, Noord-Afrika, het Midden-Oosten? Zo heeft Porsche geïnvesteerd in een fabriek in het windrijke zuiden van Chili, die sinds december e-benzine produceert. „Olie en gas halen we nu ook van ver”, zegt Somers. Hij is ervoor om e-fuels voor personenauto’s toe te staan. „Al is het maar om die technologie aan te zwengelen voor ook andere transportopties.”

Hilbers zegt dat „we niet weten wat we nog allemaal gaan ontdekken”. Maar zoals het er nu voorstaat „is de batterij de logische optie voor het wegverkeer”.

Sensoren kunnen niet zien of de synthetische brandstof uit duurzame energie is gemaakt

Richard Smokers TNO

5 Hoe zorgt de Europese Commissie ervoor dat e-fuels straks te onderscheiden zijn van fossiele brandstoffen?

De deal tussen de Europese Commissie en Duitsland zet de deur open voor frauduleus gebruik van fossiele brandstoffen, zo luidde de kritiek de afgelopen weken. Hoe voorkom je dat mensen met een nieuwe e-fuelauto stiekem veel goedkopere, fossiele brandstoffen tanken? De Europese Commissie denkt aan sensoren in de tank of de motor die onderscheid kunnen maken tussen fossiele brandstoffen en e-fuels en die, bij frauduleus gebruik, de motor kunnen laten afslaan. Maar volgens Smokers is zoiets „niet eenvoudig”. Er ligt misbruik op de loer. „Sensoren kunnen bijvoorbeeld niet zien of de synthetische brandstof uit duurzame energie en afgevangen CO₂ is gemaakt of uit aardgas of kolen.” Als alternatief zou je een merkstof aan de e-fuels kunnen toevoegen. Maar daarvoor is aanpassing nodig van richtlijnen (onder meer voor de kwaliteit van een brandstof), certificering en monitoring. „En de merkstof moet zelf niet bij te mengen zijn, anders kan die ook aan de fossiele brandstoffen worden toegevoegd.”

Of de deal stand houdt, staat overigens nog niet vast. De EU-lidstaten en het Europees Parlement kunnen ’m nog blokkeren.