De waterstofverbrandingsmotor (H2-ICE) van DAF en TNO

Afgelopen jaar stonden autofabrikant DAF en kennisinstituut TNO samen op de InnovatieExpo 2021 met een presentatie over de waterstofverbrandingsmotor (de H2-ICE). Zij maakten deel uit van de ‘waterstofchallenge’ om ervoor te zorgen dat de productie van groene waterstof in Nederland sneller groeit en daarmee goedkoper wordt. Jack Bloem, cluster manager en business developer bij unit traffic en transport van TNO blikt terug, vertelt over de tussenstand van de H2-ICE en kijkt vooruit. 

Vrachtwagen met een waterstofverbandingsmotor
©DAF / TNO

De challenge

Op de InnovatieExpo was er met de waterstofchallenge aandacht voor het belang van de maakindustrie van elektrolyse. Uit onderzoek van o.a. TNO blijkt dat Nederland de mogelijkheid heeft koploper te worden als leverancier van (componenten van) elektrolysers. De nadruk van deze challenge lag en ligt nu op het efficiënter maken van het elektrolyseproces. Daarnaast wil Nederland zelf elektrolysers gaan produceren. 

Maar er worden meer veelbelovende innovaties verkend. Denk bijvoorbeeld aan de potentie voor ketenbenadering in de chemische industrie en het gebruik van waterstof voor de binnenvaart en in zwaar transport. Dat alles met het devies: snellere groei en verhoogde efficiëntie. En gekoppeld aan maatschappelijke opgaven als CO2-reductie en een betere luchtkwaliteit.

DAF-truck
©DAF

De terugblik

DAF en TNO hebben samen een demomodel gemaakt van de waterstofverbrandingsmotor. Deze motor zet waterstof direct om in mechanische energie en verschilt daarmee van de brandstofcel. Die heeft ook waterstof als brandstof maar heeft geen bewegende onderdelen en levert direct elektrische energie. Bloem: ‘DAF had behoefte aan een demomodel en TNO heeft de middelen en mogelijkheden om onderzoek te doen. De demo is een omgebouwde dieselmotor en wij hebben hiermee willen aantonen dat het überhaupt mogelijk is om dit te doen. In zijn demovorm voldoet hij aan de bestaande Euro6 norm en zou hij waarschijnlijk ook aan de nieuwste (Euro7) norm voldoen. Die norm is echter nog niet bekend, dus dat is nog even afwachten.’ 

Er is nog veel nodig om van het demomodel een motor te maken voor grootschalige productie. Dat proces gaat nog vijf tot zeven jaar duren. En bovendien: ‘Al zou DAF nu een waterstofmotor op de markt brengen, waar moet je dan in vredesnaam tanken?’ Ook in de rest van de keten is nog veel werk te verzetten. Maar, de brandstofmotor is een hele reële optie voor de toekomst. 

De tussenstand

De motor is inmiddels in een voertuig geplaatst bij wijze van demonstratie. Dit was een primeur: de eerste vrachtwagen die rijdt op een waterstofverbrandingsmotor. ‘Twee weken geleden heeft DAF hiervoor de Innovation Award 2022 gewonnen. Dit is bewijs dat we heel innovatief zijn en dat er een goed resultaat uit onze samenwerking is gekomen,’ aldus Bloem.

Waterstofverbrandingsmotor
©DAF / TNO

De vooruitblik

TNO gaat nu verder met twintig partners om de waterstofverbrandingsmotor te verbeteren. ‘De demo met DAF was een vingerproef. Nu is het zaak om door te ontwikkelen: die demomotor kon goed verbranden en bleef goed binnen de normen, maar de motorprestaties zijn nog niet hoog genoeg. Daar gaan we nu aan werken, bijvoorbeeld door betere injectietechnieken. Hiervoor doen wij actief onderzoek naar verschillende innovatiemogelijkheden.’ 

Andere innovaties richten zich bijvoorbeeld op het vervangen van dieselaggregaten bij festivals door aggregaten op waterstof. En op waterstofmotoren voor de binnenvaart. De scheepvaart is een van de grootste uitdagingen, want de omloopsnelheid van de motoren is veel lager dan bijvoorbeeld die bij trucks. En dus, hoe eerder hoe beter. Gelukkig werken ze bij TNO aan al deze opgaven tegelijkertijd en wordt er vol ingezet op de waterstofverbrandingsmotor in den brede. 

Waterstof in beleid

Vanuit beleid heeft waterstof de volle aandacht. De ministeries van Economische Zaken en Klimaat en Infrastructuur en Waterstaat werken aan het opbouwen van de keten, van duurzame productie tot eindgebruik. Het ministerie van I&W werkt aan de uitrol van tankstations, waar er inmiddels tien van staan. In 2025 moeten dit er 50 zijn, een deel ook speciaal voor het zwaar transport. Ook voor de scheepvaart krijgt waterstof als aandrijftechniek al aandacht. Welke rol verbrandingsmotoren op waterstof uiteindelijk in het transport gaan krijgen, zal afhangen van hoe schoon die motoren worden, want het gaat om CO2-reductie en luchtkwaliteit.