Altijd energie

De batterij kan het niet meer bijbenen. Laptop, PDA en mobiele telefoon vreten steeds meer energie. Een vinding uit de negentiende eeuw brengt uitkomst.

Met de introductie van 3G in Japan werd het ons weer even ingewreven. De geavanceerde mobiele telefoon, waarmee we muziek kunnen downloaden, foto's versturen en filmpjes bekijken, wordt zonder energie een hulpeloos geval. Tijdens de eerste test in Tokio slurpten de telefoons in krap een half uur de batterij leeg.

Werk aan de winkel dus voor producenten van batterijen. Geen wonder dat het snelst groeiende technologiebedrijf in Europa een producent van batterijen is. Het Deense Danionics ("power on the move") zag volgens de Fast 500 ranglijst in de afgelopen drie jaar de omzet met maar liefst 39 duizend procent stijgen. Het zijn vernuftige batterijen die er in Odense worden geproduceerd, toch mag het bedrijf zich zorgen maken.

De race tussen batterij en mobiel apparaat verloopt ongunstig voor de eerste. "Gemiddeld worden batterijen per jaar tien procent beter," leert onderzoek van Yankee Group, "maar de apparaten vragen tegelijkertijd vijftien procent meer energie." Batterijen zullen in de toekomst dus steeds sneller leeg raken.

Brandstofcellen

Vanuit die wetenschap wordt zwaar ingezet op een andere energiebron: de brandstofcel. Deze vinding uit de negentiende eeuw (zie ook kader) bestaat uit een generator die warmte en energie produceert door een chemische reactie tussen bijvoorbeeld waterstof en zuurstof. Voordelen zijn dat de brandstofcel bijkans doorlopend energie afgeeft en de grondstoffen die gebruikt worden ruim voorradig en relatief schoon zijn. Om die reden wordt het ook gezien als een manier om minder afhankelijk van olie te worden en ? hoewel er via brandstofcellen ook enige CO2 vrijkomt ? op een schone manier energie op te wekken.

Een keur aan bedrijven heeft zich toegelegd op ontwikkeling van deze energiebron, waaronder start-ups maar ook gevestigde bedrijven als Shell, NEC, Samsung, Siemens en Motorola. Ook diverse onderzoeksinstituten, zoals in Nederland het in Petten gevestigde ECN, vervolmaken de brandstofcel, of werken aan toepassingen ervoor (TNO). Chemieconcern Shell zette samen met bedrijf voor brandstofcellen Johnson Matthey en Mitsubishi een venture capital fonds op, om start-ups te financieren. Het fonds kreeg een waarde van 100 miljoen dollar, bij de start begin vorig jaar meldden de drie bedrijven dat de wereldmarkt voor brandstofcellen sterk zal groeien, van 218 miljoen dollar in 2002, via 2,4 miljard dollar in 2004 tot 7 miljard dollar in 2009.

Behalve de ruimtevaartindustrie ? de Space Shuttle heeft elektriciteit aan boord dankzij brandstofcellen ? zijn het met name de auto-industrie en de fabrikanten van draagbare elektronica die de verdere ontwikkeling aanjagen. De eerste auto's op brandstofcellen (waterstof) rijden al, onder meer in Japan, maar binnenkort ook in Amsterdam. Het GVB doet mee aan een Europese test waarbij in de loop van dit jaar in tien steden dertig bussen op brandstofcellen zullen rijden.

Obstakels

Voor grootschalige introductie binnen de auto-industrie zijn er echter nog belangrijke obstakels. Jeroen van der Veer, president-directeur van Shell, zei in een toespraak in september 2002 ter gelegenheid van het honderdjarig bestaan van Pernis: "Brandstofcellen zijn nu, per kilowatt vermogen, ongeveer tienmaal duurder dan een moderne automotor. En waterstof laat zich alleen in een tank opbergen bij minstens 350 bar druk of bij min 253 graden. Er moeten dus slimmere methoden worden gevonden. Wij denken dan ook dat elektrische auto's met waterstof en brandstofcel nog zeker twintig jaar verwijderd zijn van grootschalige commercialisatie."

Anderen zijn nog wat optimistischer en noemen 2012 als mogelijke introductiedatum, maar duidelijk is dat op basis van de benzinemotor Pernis nog even voort kan. De fabrikanten van batterijen mogen zich iets sneller zorgen maken. De prototypen brandstofcellen van bedrijven als Smart Fuel Cell, NEC, Motorola en Samsung zijn wat sneller op weg naar commerciële toepassing. Geen wonder, er is het afgelopen decennium naar schatting 1 miljard dollar geïnvesteerd in onderzoek naar toepassingen voor brandstofcellen in mobiele apparatuur. Internetpublicatie Smart Fuel Cell Today inventariseerde onlangs het aantal prototypen en telde er zeventienhonderd(!), een verviervoudiging in vergelijking met twee jaar terug.

Intern gebruik

Dankzij onderzoek zijn enkele belangrijke obstakels voor het inbrengen van brandstofcellen in een laptop of PDA uit de weg geruimd. Zo geven brandstofcellen warmte af, verdere ontwikkeling van het exemplaar dat gebruik maakt van methanol zorgt ervoor dat de zaak inmiddels netjes op kamertemperatuur blijft. Een ander belangrijk probleem is de omvang van de cellen, het duurde vrij lang voordat ze geschikt werden voor intern gebruik. Begin vorig jaar werden de eerste interne brandstofcellen gepresenteerd, bijna gelijktijdig door zowel Casio (VS) als de combinatie van LG (Zuid-Korea) en Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (Duitsland). Ook de opslag en distributie van de benodigde brandstof, methanol in dit geval, lijkt opgelost (zie kader). Het belangrijkste resterende probleem is de prijs. De kern van de brandstofcel bestaat deels uit platina, een vrij kostbaar goed. Daaraan wordt nog druk gesleuteld in de labs, inmiddels zijn met kleinere hoeveelheden platina al even goede en goedkopere resultaten geboekt.

Wanneer het op de markt komt? Samsung zegt in 2004 of 2005 te komen met een mobiele telefoon voorzien van een geïntegreerde brandstofcel, Toshiba kondigde aan in 2004 met een laptop te komen die draait op deze energiebron, Casio heeft hetzelfde plan. Smart Fuel Cell verwacht al dit jaar het kunstje van laptop en brandstofcel op de consumentenmarkt te kunnen vertonen.