Managementsamenvatting

Algemeen

Deze Routeradar Innovatiemonitor rapportage, deel techniekontwikkeling 2020, is een actualisatie van de Routeradar Innovatiemonitor techniekontwikkeling 2019 zoals gepubliceerd op 2 oktober 2020. In de huidige rapportage zijn de belangrijke cijfers omtrent aantallen van vul/laadstations, efficiënties van energiedrager productieroutes en dergelijke geactualiseerd. Daarnaast zijn in de rapportage de meest recente ontwikkelingen meegenomen. Echter, in de beperkte tijdspanne tussen Routeradar Innovatie techniekontwikkeling 2019 en 2020 is de stand van de relevante technologieën slechts beperkt veranderd. Om die reden zijn de meeste zaken op eenzelfde wijze beschreven.

Energiedragers

Er vinden geen grote ontwikkelingen meer plaats op het gebied van productie en distributie van conventionele energiedragers. Daarentegen wordt de opwekking van elektriciteit steeds duurzamer. Verwacht wordt dat de CO₂-emissie per opgewekte hoeveelheid elektriciteit tussen 2017 en 2030 met ongeveer 80% zal afnemen. Daarnaast zal het elektriciteitsnetwerk in de toekomst anders, maar ook zwaarder worden belast. De vraag naar elektriciteit zal in verschillende sectoren, waaronder mobiliteit, toenemen. Zonder aanvullende maatregelen, of slimme oplossingen zoals lokale energieopwekking en/of opslag zal (kostbare) verzwaring van het elektriciteitsnetwerk noodzakelijk zijn. Door vraag, aanbod en eventuele buffercapaciteit slim te sturen kan de noodzaak voor verzwaring van het elektriciteitsnetwerk beperkt blijven.

Waterstof wordt momenteel veelal geproduceerd door middel van een gecentraliseerde reformer en gedistribueerd middels “tube trailers” (tankwagens met gecomprimeerde waterstof). De productie en distributie van waterstof zullen nog een sterke transitie doormaken. Technologische ontwikkelingen op het gebied van waterstof richten zich op de volgende vlakken:

• Bevoorrading via pijpleiding of lokale productie om de hoeveelheid voertuigbewegingen, en daarmee de kostprijs, voor bevoorrading van tankstations te reduceren;
• Waterstof als bouwsteen voor synthetische brandstoffen.

Het is nog enigszins onzeker welke route uiteindelijk zal domineren. Gezien de continue kostendaling en sterk groeiende productie van hernieuwbare elektriciteit is het aannemelijk dat hernieuwbare waterstof overwegend middels elektrolyse geproduceerd zal worden. Wel zullen zowel productie als distributie van waterstof efficiënter worden. De ontwikkelingen bij de productie en distributie van biobrandstoffen vinden op de volgende vlakken plaats:

• Herkomst van de grondstoffen, die gebruikt worden om biobrandstoffen te maken, zowel geografisch als soort grondstof;
• Technische ontwikkelingen rondom de verwerking en het productieproces van biobrandstoffen, waarbij nog onduidelijk is welke technologie uiteindelijk zal doorzetten;
• Technische ontwikkelingen rondom de distributie van biobrandstoffen.

Infrastructuur

Voor de tankinfrastructuur van fossiele brandstoffen worden geen (aanzienlijke) technische ontwikkelingen verwacht. Voor waterstof geldt dat de afvulsnelheid in de nabije toekomst nog verder zal toenemen. Voor elektriciteit geldt dat de techniekontwikkelingen in de laadinfrastructuur zich in eerste instantie richten op het verhogen van de competitiviteit van elektrisch rijden ten opzichte van voertuigen op conventionele energiedragers. De volgende ontwikkellijnen moeten hieraan bijdragen:

• Hogere vermogens moeten de laadsnelheid verhogen en daarmee de laadtijd verlagen en het aantal benodigde laadpalen verminderen;
• Gelijkstroom laden moet bijdragen aan de flexibiliteit van het elektriciteitsnetwerk en (toekomstige) lagere voertuigkosten;
• Inductief laden en ondergrondse laadpunten moeten het gebruik van de openbare ruimte verminderen en de beeldvervuiling beperken;
• “In-motion-charging” moet de inzet van het voertuig verder verhogen, door tijdens de rit de accu op te laden. Daarnaast moet het de voertuigkosten verlagen door een kleinere benodigde accucapaciteit;
• Door “smart charging” kan op een “slimme” manier worden bepaald welk voertuig wanneer wordt opgeladen. Hierdoor kan de druk op het elektriciteitsnet worden verminderd en kunnen kosten worden bespaard.

Vervoermiddelen

Er vinden nog steeds verbeteringen en vernieuwingen plaats om verbrandingsmotoren voor conventionele energiedragers zoals benzine en diesel efficiënter en zuiniger te maken, bijvoorbeeld door nieuwe verbrandingsconcepten of warmteterugwinning. Bij batterij-elektrische voertuigen spelen de volgende ontwikkelingen een centrale rol:

• Batterijtechnologie (minder gebruik en afhankelijkheid van kobalt, meer oplaadcycli, “solid-state” batterijen);
• Batterij management systemen (BMS) met ingebouwd batterijpaspoort, zodat de gezondheid/conditie van een batterij beter kan worden beoordeeld;
• Energiemanagementstrategieën (EMS) gericht op minder energieverbruik, meer regenereren en integratie laadstrategie met vlootbeheersysteem;
• “In-wheel” motorconcepten;
• Oplaadtechnieken (sneller laden en draadloos laden).

Waterstof kan op meerdere manieren in de mobiliteit ingezet worden, bijvoorbeeld als brandstof in een brandstofcel, direct als brandstof in een verbrandingsmotor en als bouwsteen voor synthetische brandstoffen (E-fuels). Deze laatste toepassing lijkt veelbelovend, maar is nog ver verwijderd van praktische grootschalige toepassing. Momenteel zijn brandstofcellen nog kostbaar. Verwacht wordt dat de komende jaren de efficiency en levensduur van brandstofcellen toenemen en de kosten dalen, waardoor waterstof-voertuigen steeds interessanter zullen worden.

Bij LNG- en CNG-voertuigen zijn er ontwikkelingen rondom het verhogen van de efficiency van de “mono-fuel” gasmotor en de reductie van het methaanslip. Bij “dual-fuel” motoren spelen ontwikkelingen als de Westport-injector en RCCI (“reactivity controlled compression ignition”). RCCI bevindt zich echter nog in een vroege fase en zal de komende jaren nog niet beschikbaar zijn voor gebruik in serieproducten.

Aanbevelingen¹

Op basis van de kennis uit dit rapport is een aantal aanbevelingen ontwikkeld. Deze staan hieronder weergegeven:

• Richt beleidsinstrumenten op een gelijktijdige groei van de energiedrager zelf, de noodzakelijke infrastructuur en de vloot en presenteer deze in onderlinge samenhang;
• Richt beleid op het mobiliteitssysteem én het energiesysteem. Juist in de koppeling liggen de mogelijkheden om maatschappelijke vragen te beantwoorden. Dit levert vaak ook nieuwe business cases op. Zo was Tesla het enige automerk dat in het begin van de coronatijd winst had gemaakt, omdat deze CO₂-credits verkocht aan fabrikanten die minder duurzame voertuigen produceerden [NOS, 2020];
• Onderzoek de mogelijke gevolgen voor de veiligheid wanneer er verschillende alternatieve energiedragers worden aangeboden bij hetzelfde tankstation (“multifuel” tankstations);
• Organiseer concessies met een beperkte looptijd, om te voorkomen dat er op korte termijn veel infrastructuur wordt gerealiseerd die op middellange termijn technisch achterhaald is (risico van “lock in” effect). Hierbij moet een balans worden gezocht tussen de benodigde terugverdientijd voor de concessiehouder en de mogelijkheid om innovaties door te voeren;
• Onderzoek de gevolgen van mobiliteit op het lokale energiesysteem, bijvoorbeeld door mobiliteit op te nemen in de Regionale Energiestrategieën (RES’en);
• Ga vroeg in gesprek met netbeheerders om mogelijke barrières ten aanzien van de benodigde netwerkaanpassingen in kaart te brengen en waar mogelijk tijdig te slechten;
• Onderzoek hoe waterstofinfrastructuur kan worden gerealiseerd op een manier dat de levering van waterstof niet leidt tot veel extra voertuigkilometers, bijvoorbeeld door lokale waterstofproductie of toevoer via pijpleidingen;
• Schrijf de verbrandingsmotor niet af. Volg de onderzoeken op het gebied van ultra-schone verbrandingsmotoren en klimaatneutrale brandstoffen, zoals waterstof. Als dit leidt tot een kwalitatief hoogwaardige toepassing die voldoet aan de milieu-eisen, betaalbaar is en overeenkomstig qua functionaliteiten, dan vraagt dit om aanpassing van de wetgeving om deze toepassing ook als (nagenoeg) zero emissie oplossing te beschouwen. Dit kan ook een extra boost geven aan de ontwikkeling van groene waterstof.

¹Deze aanbevelingen zijn onder verantwoordelijkheid van Rijkswaterstaat opgesteld.