Amazon en Shell zetten in op vliegtuigen op waterstof

Toen de met waterstof gevulde zeppelin Hindenburg in 1937 explodeerde, kwam er einde aan het tijdperk van de luchtschepen.

Nu maakt precies datzelfde gas zijn rentree in de luchtvaartindustrie. En dit keer om het tijdperk van CO2-vrij reizen in te luiden.

Waterstof kan worden gebruikt in brandstofcellen om elektrische motoren aan te drijven of worden verbrand in een motor. Daar komt hoe dan ook geen CO2 bij vrij als het met hernieuwbare energie is gemaakt.

Daarom zijn investeerders hard op zoek naar kansrijke waterstof-startups. En veel grote namen zijn terecht gekomen bij een startup die de luchtvaart op zijn kop kan gaan zetten: ZeroAvia.

De in het Californische Hollister gevestigde startup hoopt in 2023 een aandrijflijn op waterstof op de markt te brengen voor de commerciële luchtvaart.

Eerder deze maand sleepte ZeroAvia financiering binnen van Amazon, Shell en Breakthrough Energy Ventures van Bill Gates. Het bedrijf is ook een van de 46 klimaattech-startups die door durfinvesteerders is genoemd om dit jaar in de gaten te houden.

Luchtvaarttechnologie is sinds de jaren dertig flink verbeterd, dus er is geen serieus risico meer op een explosie. Toch liggen er nog grote uitdagingen voor ZeroAvia en zijn concurrenten. Zo is waterstof moeilijk te vervoeren en op te slaan.

Maar de beloning bij succes zal enorm zijn. De technologie heeft de potentie om de luchtvaartindustrie, met een totale omvang van 686 miljard dollar, volledig op zijn kop te zetten.

"Het investeringsrisico is groot en er is veel kapitaal voor nodig, maar je kan de hele sector transformeren", zegt oprichter en CEO Val Miftakhov van ZeroAvia tegen Insider.

Waterstof lijkt de beste optie

Miftakhov is persoonlijk betrokken bij het 'opschonen' van de luchtvaartindustrie. Hij is zelf een piloot en vliegt regelmatig met zijn helikopter van zijn huis in de Bay Area naar het hoofdkantoor in Hollister.

Ook al houdt Miftakhov van vliegen, bij zijn vorige onderneming, eMotorWerks, richtte hij zich op grondtransport. In het bijzonder het opladen van elektrische auto's.

Elektrische voertuigen zijn een elegante manier om emissies te verlagen voor grondtransport, zegt Miftakhov. En als een frequente vlieger zoekt hij al jaren naar een soortgelijke oplossing voor de luchtvaartindustrie.

Nadat Miftakhov eMotorWerks in 2017 verkocht aan Italiaanse energiegigant Enel zag hij zijn kans. Vliegtuigmaatschappijen kondigden aan hun koolstofuitstoot te willen verminderen. Tesla bewees dat er een markt was voor 'groen' vervoer. Miftakhov moest alleen nog uitvinden hoe je zero-carbon vliegtuigen kon bouwen.

Zware batterijen zijn een obstakel

Er zijn een paar manieren om emissies van vliegtuigen terug te brengen. Zo kun je lithiumbatterijen gebruiken, die ook te vinden zijn in elektrische voertuigen. Of je kan gebruikmaken van brandstof die gemaakt wordt met planten, gerecycled koolstof of algen.

Of... je kan waterstof gebruiken.

Als je met grote vliegtuigen te maken hebt, kun je volgens Miftakhov batterijen wel vergeten. Ze zijn simpelweg te zwaar.

Hij mikt zelf op vliegtuigen met twintig zitplaatsen die zo'n 800 kilometer afleggen op een 'tank'. En in dat geval zou een lithiumbatterij "zwaarder wegen dan het vliegtuig zelf", zegt Miftakhov. Sommige experts denken dat elektrisch vliegen alleen mogelijk is voor kleinere vliegtuigen.

Biobrandstof en synthetische brandstoffen zijn aan de andere kant "nog niet zo efficiënt". Daarnaast zijn de onderhoudskosten van die vliegtuigen volgens Mifakhov te groot.

Zo blijft alleen waterstof over als enige alternatief.

Hoe maak je waterstofgas 'schoon'?

"Te midden van alle alternatieve brandstoffen lijkt waterstof de meest veelbelovende te zijn. Als schone brandstof kan het mogelijk de oplossing zijn om de koolstofuitstoot van de luchtvaartindustrie te verlagen", vertelt ingenieur en hoogleraar Ahmad Baroutaji. Aan de Universiteit van Wolverhampton onderzoekt hij de mogelijke rol die waterstof in de luchtvaart kan spelen.

Een voordeel dat waterstof boven een accu heeft, legt Baroutaji uit, is dat het vliegtuig niet opgeladen hoeft te worden. Belangrijker nog: waterstofgas kan gemaakt worden door elektrolyse (in dit geval het scheiden van water in zuurstof en waterstof door middel van elektriciteit), waarbij de elektriciteit wordt gewonnen uit een duurzame energiebron zoals zonne-energie. Dit zou een vliegtuig op waterstofgas volledig CO2-vrij maken.

Durfinvesteerders springen aan boord

Sinds Miftakhov eMotorWerks verkocht in 2017, krijgt waterstof veel aandacht in de discussie over zero-carbon. Experts voorspellen dat 2021 het belangrijkste jaar kan worden voor de alternatieve brandstof.

Durfinvesteerders maken jacht op waterstof-startups, ook al vermijden zij doorgaans bedrijven die veel geld nodig hebben om op te starten. ZeroAvia plukt hier de vruchten van.

In december voegde Amazon zich bij Bill Gates' Breakthrough Energy Fund en Shells-investeringstak om 21 miljoen dollar in ZeroAvia te steken. Dat brengt de totale investeringen in de startup op bijna 50 miljoen dollar.

Ondertussen begint het ook te kriebelen bij grote luchtvaartmaatschappijen. British Airways kondigde vorig jaar een samenwerking aan met ZeroAvia. Vijftien anderen hebben al aangegeven interesse te hebben in een partnerschap, zegt Miftakhov.

De pitch van ZeroAvia aan luchtvaartmaatschappijen draaide vooral om schaalbaarheid, vertelt Miftakhov. Volgens hem is zijn bedrijf de enige kandidaat die op commerciële schaal de technologie kan laten werken. Volgens ZeroAvia maakte een passagiersvliegtuig, uitgerust met Miftakhovs waterstofbrandstofcellen, in september een eerste succesvolle vlucht.

De risico's voor het slagen van deze nieuwe technologie zijn hoog, maar acceptabeler dan ooit. Amazon wil emissievrij zijn in 2040. Luchtvaartmaatschappijen hebben dezelfde soort beloftes gemaakt.

Kijk uit voor turbulentie!

Hoe optimistisch Miftakhov ook is, waterstoftechnologie heeft nog een lange weg te gaan. Het grootste probleem is vooral dat waterstofgas op dit moment nog niet schoon is. Het wordt met name gemaakt met behulp van fossiele brandstoffen en niet met duurzame energie.

Als je al schoon waterstofgas hebt, dan is er de uitdaging om het bij vliegvelden te krijgen en het daar veilig op te slaan. Waterstof is namelijk extreem licht en moet daarom onder zeer hoge druk opgeslagen worden. "Ik denk dat de grootste uitdaging de infrastructuur zal zijn", vertelde ingenieur Kevin Harrison van het National Renewable Energy Lab vorig jaar al aan Insider.

Miftakhov zegt dat ZeroAvia een actieve rol wil spelen in het bouwen van die infrastructuur. Waarschijnlijk met hulp van Shell. Als een van de grootste leveranciers van vliegtuigbrandstof gokt het energieconcern op het succes van waterstofgas om de energietransitie mogelijk te maken.

Er zijn nog wel altijd uitdagingen om de brandstofcellen in een vliegtuig te plaatsen, zegt ingenieur Baroutaji van de Universiteit van Wolverhampton. De grootste is het gewicht. "Om een groot vliegtuig aan te drijven, moet je een zware brandstofcel in het voertuig plaatsen. Vliegtuigmaatschappijen hebben tijd nodig om daar een oplossing voor te vinden."

In een reactie zegt Miftakhov dat ZeroAvia zich richt op het verlagen van het gewicht en dus al een methode heeft om een vliegtuig voor maximaal twintig personen te laten vliegen. Uiteindelijk hoopt Miftakhov dat zijn bedrijf vliegtuigen met 80 passagiers kan laten vliegen op waterstofgas. In eerste instantie zal ZeroAvia zich richten op de markt voor vluchten tussen Azië en de Caribische eilanden, vertelt Miftakhov aan TechCrunch.

Miftakhov heeft overigens grootse plannen voor 2030. "Ik zie vliegtuigen met 100 zitjes voor me die vliegen op waterstofgas. Dat is toch echt de markt die we willen aanboren. Tegen die tijd moet de technologie beschikbaar zijn om dat mogelijk te maken."