Biobrandstoffen, hybride of aardgas?
Auto van de toekomst komt er langzaam aan
Auteur: Paul van der Kwast
|
15-10-2008
| Reacties: 1
|
 Deel dit artikel
Elektrische auto's, auto's op ethanol of op palmolie: het is allemaal niets nieuws, maar tot een doorbraak kwam het nooit. Benzine en diesel zijn simpelweg te goedkoop.
Met flinke kracht word ik in mijn stoel gedrukt. Op de verlaten weg in de Achterhoek schiet de auto uit de startblokken, als een vliegtuig op de startbaan. Na amper tien seconden wijst de snelheidsmeter 150 kilometer per uur aan. Het enige motorgeluid is een zachte, sonore brom.
'Van nul tot honderd in 4,7 seconden', zegt Hjalmar Engel, directeur van Electric Cars Europe (ECE), een bedrijf dat conventionele auto's ombouwt tot elektrische.
Suf, het imago dat aan elektrische auto's kleeft, is deze Lotus Elise niet. Hij haalt 215 kilometer per uur, ook al wordt hij opgeladen door een gewone stekker in het stopcontact te steken. Snel, stil en bovenal: schoon. Althans, als je even vergeet dat het opwekken van elektriciteit het milieu wel belast.
De nachtmerrie van elke garage
In een van de loodsen van ECE in het Achterhoekse Lochem staan vijf Golfjes te wachten op ombouw. Over een paar maanden zal Essent met deze elektrische Volkswagens, waarvan het energiebedrijf er vijftig heeft besteld, de weg op gaan. Goedkoop zijn ze niet: zeker honderdduizend euro per stuk. Maar daarna zijn de kosten laag: een tot twee cent per kilometer. Nog een voordeel: elektrische auto's zijn de nachtmerrie van elke garage, want een dergelijke auto heeft praktisch geen onderhoud nodig, doordat er veel minder bewegende delen in zitten.
Elektriciteit is een van de 'brandstoffen' van de toekomst. Dat ons olieverbruik omlaag moet, daarvan is bijna iedereen overtuigd. Niet alleen vanwege de zorg om de opwarming van de aarde, maar ook om de uitstoot van stoffen als NOx, koolmonoxide en fijnstof te beperken. Daar is de laatste jaren nog de hoge olieprijs bovenop gekomen, evenals het besef dat de olievoorraden in toenemende mate zijn geconcentreerd in landen met twijfelachtige regimes.
Nieuw is het allemaal niet: elektrische auto's, auto's op aardgas en andere 'alternatieve' brandstoffen zijn zo oud als de explosiemotor of nog ouder, want de eerste explosiemotor liep op alcohol. Maar benzine en dieselolie zijn zulke goede en goedkope brandstoffen, dat ze de opmars van alternatieven de afgelopen honderd jaar hebben tegengehouden. Pas de laatste paar jaar wordt het gebruik van alternatieve brandstoffen serieus aangepakt.
Downsizen
Ook bij conventionele brandstoffen kan het allemaal nog veel zuiniger en schoner, want autofabrikanten zijn door de lage brandstofprijzen weinig innovatief geweest. Nu de belastingen op zuinige auto's in veel landen dalen, is downsizen - meer vermogen halen uit kleine, zuinige motoren - het modewoord.
Mercedes heeft een experimenteel model voorzien van een DiesOtto-motor, een viercilinder 1,8-litermotor die 238 pk levert en die mogelijk in de S-klasse, het topmodel van het merk, ingebouwd zal worden. De motor combineert de voordelen van diesel- en benzinemotor (in Duitsland wel 'Ottomotor' genoemd). De auto rijdt 16 kilometer ver op één liter benzine; een verbruik vergelijkbaar met dat van een kleine middenklasser. Een conventionele S-klasse met een dergelijk vermogen heeft een veel grotere motorinhoud nodig en rijdt één op tien.
'Dit downsizen zal de komende jaren een hoge vlucht nemen', zegt Pieter Libberecht van FIER Automotive, een adviesbureau voor de auto-industrie uit Helmond. 'Zo hebben over tien jaar bijna alle nieuwe auto's een turbo, die meer vermogen uit een motor haalt, en meer fabrikanten zullen met nieuwe verbrandingsconcepten zoals de DiesOtto-motor komen.'
Experimenten en hobbyisme
De meeste fabrikanten experimenteren eveneens met energiebronnen als elektriciteit en waterstof, maar niet altijd van harte. Libberecht: 'Fabrikanten zijn conservatief. Ten eerste omdat ze zeker moeten weten dat de nieuwe technologie ook na honderdduizend kilometer nog net zo betrouwbaar is als de conventionele techniek.
Ook gaan investeringen in nieuwe technieken ten koste van investeringen in beproefde, bekende techniek.' En dan is er nog de automobilist. Die wil geen gedoe met urenlang opladen, oververhitte accu's, moeilijk of niet te verkrijgen brandstof en, niet te vergeten, hogere kosten.
Wat ook niet helpt, is dat elk land zijn eigen hobbyisme beoefent. In Nederland krijgen kopers van een hybride auto een flinke belastingkorting en over elektrische auto's wordt helemaal geen bijzondere verbruiksbelasting, bpm, geheven. Aardgas is goedkoop, terwijl bio-ethanol of -diesel aan de pomp net zoveel kost als fossiele brandstof.
Zweden en de Verenigde Staten subsidiëren juist biobrandstoffen, terwijl Italië het rijden op aardgas fiscaal stimuleert. Eenduidige regelgeving kortom, is ver te zoeken.
De auto van de toekomst?
Stel dat alle plannen worden uitgevoerd en bedrijven, overheid en automobilisten enthousiast aan de slag gaan met alternatieve brandstoffen, dan nog zal aardolie de komende jaren het overgrote deel van de auto's aandrijven. Het Energieonderzoekcentrum Nederland (ECN) verwacht dat in 2020 nog zeker 95 procent van de auto's zal worden aangedreven door een ouderwetse explosiemotor en fossiele brandstoffen - zij het steeds meer aangelengd met biobrandstoffen.
Voor de kaders bij dit verhaal is informatie ingewonnen bij onder meer de Europese Commissie, autofabrikanten, het ministerie van Vrom, www.fuelswitch.nl en het Britse ministerie van Transport.
Biodiesel
Rudolf Diesel liet zijn dieselmotoren onder meer op arachideolie (uit pinda's) lopen, en nog altijd draaien de meeste dieselmotoren moeiteloos, of met wat kleine aanpassingen, op olie uit pinda's, zonnebloempitten of koolzaad.
Doordat het verbouwen van koolzaad en andere planten, en ook het persen ervan, energie kost, is biodiesel niet CO2-neutraal, al is de uitstoot per saldo veel lager dan bij gewone dieselolie. En het voordeel zal de komende jaren nog groter worden.
Sunoil in Emmen maakt sinds begin dit jaar biodiesel uit gebruikt frituurvet die veel minder CO2 uitstoot dan koolzaaddiesel en andere uit zaden geperste oliën. Een algemeen nadeel van dieselmotoren, of zij nu op fossiele of op biodiesel lopen, is dat ze meer fijnstof en het schadelijke NOx (stikstofoxiden) de lucht in blazen dan benzinemotoren.
Probleem bij biodiesel is dat oudere diesels er doorgaans moeiteloos op draaien, maar moderne diesels, die aan de euro 4- of euro 5-normen voldoen, niet. Vooralsnog wordt biodiesel daarom voornamelijk toegevoegd aan gewone diesel.
Waterstof
Waterstof is de eeuwige belofte. Veel merken experimenteren er al jaren mee en toch komt het maar niet tot een doorbraak.
Er zijn twee manieren om waterstof te gebruiken: in een aangepaste verbrandingsmotor en in een brandstofcel. BMW heeft honderd modellen van de 7-serie uitgeleend aan bekende Duitsers die waterstof als een soort lpg in een explosiemotor gebruiken.
Bij de andere methode, de brandstofcel, wordt waterstof omgezet in elektriciteit die weer een elektrische motor aandrijft. Honda gebruikt die techniek in de tweehonderd Clarity's die in Californië rijden.
Hoewel waterstofauto's werken in Amsterdam reden tussen 2003 en begin dit jaar bij wijze van proef drie waterstofbussen rond zijn de hindernissen voor grootschalig gebruik behoorlijk groot. In de eerste plaats is er nu geen netwerk van tankstations voor waterstof.
Dat kip-ei-dilemma is nog wel op te lossen, maar voor het maken van waterstof is bovendien zoveel elektriciteit nodig dat waterstofauto's per saldo niet veel minder CO2 uitstoten dan benzineauto's. Dat schiet dus niet op, tenzij je waterstof maakt met groene stroom.
Nadeel is ook de beperkte actieradius; omdat vloeibare waterstof onder zeer hoge druk moet worden bewaard, is de tank relatief klein en loodzwaar. Bovendien vervliegt waterstof ook in een afgesloten tank, zodat de tank na een week sowieso leeg is.
Ethanol
In Brazilië rijdt het wagenpark al tientallen jaren op een mengsel van minimaal 25 procent ethanol en benzine of zelfs op pure ethanol. In Europa wordt ethanol als E85 verkocht (85 procent ethanol en 15 procent benzine).
Technisch verschilt een E85-motor nauwelijks van een benzinemotor. De ontsteking is anders afgesteld en leidingen zijn vervaardigd uit andere materialen, maar de productiekosten zijn slechts marginaal hoger.
De productie van ethanol kost energie, zowel bij de teelt van gewassen als suikerriet en -biet, tarwe en maïs, als bij het maken van ethanol. Deskundigen verwachten dat ethanol binnen enkele jaren aanzienlijk efficiënter uit onder meer gras, hout en landbouwafval kan worden gehaald.
Nederland stimuleert het gebruik van ethanol niet, maar in Frankrijk en Zweden kost een liter E85 dankzij de fiscus nog geen euro aan de pomp. Een op de drie dit jaar verkochte auto's in Zweden kan zowel op benzine als op E85 rijden. Dat E85-rijders in Stockholm en Gotenburg gratis kunnen parkeren en geen tol (rekeningrijden) betalen, draagt ongetwijfeld bij aan de populariteit.
Methanol
Een relatief nieuwe brandstof is methanol. Uit biomassa afval, houtsnippers kan (bio)methanol worden gewonnen. Tot drie procent kan het probleemloos worden vermengd met benzine. Volgens adviesbureau Ecofys is methanol ook zonder problemen te gebruiken als M85 (85 procent methanol en 15 procent benzine) in dezelfde motoren die geschikt zijn voor ethanol.
In de toekomst kan, zo wordt gehoopt, methanol in auto's ook worden omgezet in elektriciteit in brandstofcellen. De grootste methanolfabriek van Europa staat in Delfzijl en is van het bedrijf BioMCN. Momenteel wordt de fabriek omgebouwd voor de productie van biomethanol.
In 2009 bedraagt de capaciteit tweehonderdduizend ton per jaar en dat moet groeien tot één miljoen ton per jaar, genoeg om jaarlijks zeker een miljoen personenauto's op te laten rijden.
Elektriciteit
In de negentiende eeuw werden al elektrische auto's gemaakt en begin twintigste eeuw reden er in Amerika evenveel elektrische als benzineauto's rond. Maar de ontwikkeling van de elektrische auto werd in de kiem gesmoord door haar grootste nadeel: loodzware, onbetrouwbare en vaak lekkende accu's met een beperkte actieradius en levensduur.
Nog altijd zijn de accu's niet het sterkste punt van elektrische auto's. Moderne modellen komen maximaal zo'n driehonderd kilometer ver, conventionele auto's halen soms wel drie keer zoveel kilometers op één tank.
De afgelopen jaren zijn accu's wel aanmerkelijk lichter en kleiner geworden. Optimisten verwachten dat elektrische auto's over enkele jaren net zo ver kunnen rijden zonder 'tanken' als conventionele auto's.
Een ander probleem is het opladen. De elektrische auto's die nu op de markt komen, hebben een stekker die in elk stopcontact past. Maar hoe doe je dat als je vanuit Groningen op en neer naar Maastricht moet? Of als je drie hoog achter woont?
Energiebedrijf Essent denkt na over het opzetten van een landelijk netwerk van oplaadpunten, waar auto's tegen betaling hun auto kunnen opladen. Op straat, in parkeergarages, maar ook bij bedrijven. Voordeel van het thuis opladen, is dat dit doorgaans 's nachts gebeurt, wat leidt tot een betere benutting van de capaciteit van elektriciteitscentrales.
Hybride
Hybride is een containerbegrip, want elke fabrikant heeft zijn eigen techniek. Het basisprincipe is echter, dat een auto twee motoren heeft: een conventionele benzine- of dieselmotor en een elektromotor die meehelpt of het soms zelfs helemaal overneemt.
Kenmerk van hybrides is verder dat er bij het afremmen elektriciteit wordt opgewekt, die bij het optrekken weer wordt gebruikt.
Toyota, pionier op dit gebied, komt in 2010 met een hybride auto die ook via het lichtnet kan worden opgeladen. In de toekomst zullen er ook hybrides komen die volledig op stroom rijden, waarbij de verbrandingsmotor alleen wordt gebruikt als generator voor de accu's.
De Nederlandse Belastingdienst geeft op de aanschaf van een hybride auto een korting van drieduizend of zesduizend euro, afhankelijk van het verbruik.
Aardgas
Onder Noord-Nederland ligt de grootste aardgasbel van Europa. Toch rijdt bijna niemand er op aardgas terwijl dagelijks een half miljoen Italianen op Gronings gas rijden. Dat moet de aardgaslobby een doorn in het oog zijn. Aardgas is in Nederland spotgoedkoop vanwege lage accijnzen en inmiddels zijn er genoeg auto's op de markt die in de fabriek al geschikt zijn gemaakt voor aardgas. Alleen het netwerk is nog een probleem: er zijn momenteel nog maar zo'n vijftien stations, al willen twee aanbieders CNG Net en Fuwell de komende jaren in totaal ruim driehonderd aardgasstations bouwen.
Aardgasauto's zijn nu al veel schoner dan auto's op benzine en in de toekomst kunnen zij moeiteloos ook biogas tanken. Dat wordt gemaakt van onder meer mest, etensresten en slib.
Energy Valley uit Groningen denkt dat het haalbaar is om in 2015 vijf tot tien procent van het Nederlandse aardgasverbruik uit biomassa te halen.
Wellicht ook interessant:
Meer artikelen in de rubriek:
Weekblad archief
Reageer, print of deel dit artikel
Reacties op dit artikel:
Frans Galjee, Alkmaar | 19 oktober 2008 (22:14)
Met grote belangstelling heb ik het artikel gelezen in Intermediair 42 van Paul van der Kwast met de subtitel: "Auto van de toekomst komt er langzaam aan". Het artikel geeft een goed overzicht van de verschillende technische concepten en verwachte toekomstperspectieven van de elektrische auto als opvolger van de huidige auto die gebruik maakt van fossiele brandstof. Het artikel is ook goed omdat de schrijver niet nalaat om ook enkele nadelen en beperkingen van de verschillende concepten aan te stippen. Of de reden van de ontwikkeling van de elektrische auto nu is de vage zorgen over het milieu of klimaat, of wordt ingegeven door de harde realiteit dat de huidige brandstoffen uit fossiele bronnen op korte termijn zullen gaan wegvallen, dat doet er in wezen niet toe. De mate van beperking van de CO2 uitstoot kan in elk van deze nieuwe technische concepten als soort van prestatie-index worden gebruikt.
Elektrische auto's stoten bij het rijden op waterstof geen CO2 uit. Afhankelijk van de eigenschappen van de andere technische concepten wordt ook minder CO2 uitgestoten. Dat is wat de milieu- en klimaat -"deskundigen" ons steeds willen doen geloven. Helaas is dit vaak slechts de helft van het verhaal en daardoor een halve waarheid die gezien de huidige hype en impact van de vermeende klimaatverandering dan ook erger is dan een hele leugen.
Graag wil ik bij de toepassing van waterstof als genoemd in dit artikel nog enkele kanttekeningen plaatsen. Ook bij die andere technische concepten kunnen nog kritische opmerkingen worden gemaakt maar die wil ik nu buiten beschouwing laten.
Gelijk ik eerder heb aangegeven in een reactie op het artikel: "De strijd om de klimaatverandering" Intermediair no. 47 -- 2007, zou de inzetpotentie van alternatieve energieopwekkers voor vervanging van de fossiele brandstoffen moeten worden afgewogen aan de EPR* waarde. Deze EPR (Energy Production Ratio ) waarde is de uitkomst van de energieopbrengst van een brandstof gedeeld door de energie die nodig is om deze brandstof te winnen of te produceren. Als het dus gaat om energieopwekking zal het iedereen duidelijk zijn dan deze EPR waarde dus altijd groter moet zijn dan 1 en liefs veel groter. Met de energie van 1 vat olie kon men in de beginjaren van de oliewinning gemakkelijk 100 vaten olie uit de olievelden halen. Een EPR waarde dus van 100. Inmiddels weten we dat de winning van olie lastiger is en kost het steeds meer energie om die olie uit de grond te krijgen. De gemiddelde EPR waarde wordt geschat op dit moment te zijn gedaald tot onder het 20 en zal met het steeds verder uitputten van bronnen in de toekomst nog verder gaan dalen. Alleen al hierom is het nodig voor al die toepassingen die gebruik maken van olie als energiebron daar alternatieven voor te vinden. Zo dus ook voor de auto van de toekomst.
Het is een hardnekkig misverstand dat waterstof (H2) een vervanging zou kunnen zijn van olie, steenkool of gas. Waterstof kan men niet aanboren gelijk aardolie. Waterstof zit altijd gebonden aan een ander element zodat om waterstof te krijgen men eerst het waterstof moet losmaken uit die verbinding en dat kost veel energie. Waterstof wordt dan ook gezien als een energiedrager.
Laten we nu eens kijken naar het gebruik van waterstof verkregen door bijvoorbeeld elektrolyse van water (H2O) in combinatie met een brandstofcel voor aandrijving van de auto van de toekomst.
Waterstof uit elektrolyse heeft een EPR waarde van tussen 0,25 en 0,5. Dat wil dus zeggen dat je om waterstof te maken je minimaal de dubbele hoeveelheid energie nodig hebt in vergelijking met de hoeveelheid energie die de opgeleverde waterstof vertegenwoordigt. Ook al zou deze energie volledig in een brandstofcel kunnen worden omgezet dan nog is dus het gebruik van waterstof in een brandstofcel niet schoon want voor de elektrolyse was elektriciteit nodig en afhankelijk van de wijze waarop deze elektriciteit werd opgewekt was daar zeker een bepaalde CO2 uitstoot bij aan de orde. Bij een eerlijke vergelijking van alternatieve vormen van energieomzetting zou de hele energieboekhouding en balans van bron tot gebruik (well to wheel) moeten worden meegenomen. Schone, lees CO2 vrije energieopwekking, bestaat niet als de hele keten van winning grondstoffen, transport en andere bewerkingen worden meegenomen en er daarbij ook faciliteiten als elektriciteitscentrale of brandstofcel voor nodig zijn. Ook het maken van waterstof zonder daarbij dus CO2 uit te stoten is dus helaas niet mogelijk.
Andere kenmerken van waterstof als waaronder bijvoorbeeld opslagmogelijkheden maar ook de nog lang niet tot wasdom gekomen brandstofceltechnologie maken dat deze weg naar een toekomstige "schone" auto vooralsnog zeker een zeer lange en waarschijnlijk wel een doodlopende weg is.
Helaas, en ik blijf daar op wijzen, geldt die lange of doodlopende weg vergelijking in meer of mindere mate voor veel van de huidige ontwikkelingen op het gebied van duurzame, schone of groene energiealternatieven of dat nu gaat om de opwekking van elektriciteit of om de ontwikkeling van alternatieve brandstoffen voor de vervanging van de huidige fossiele brandstoffen voor de aandrijving van onze transportmiddelen van de toekomst.
* EPR wordt ook EROI of EROEI genoemd zijnde: Energy Return on Energy Invested -- ook de reciproke van EPR wordt als EIOEO (Energy Input on Energy Output) waarde in de literatuur gebruikt - deze energie-efficiënte waarden weer niet te verwarren met ROI (Return on Investment) waarden die meer de financiële efficiëntie van toepassingen bepalen. EPR (EROI) en ROI leveren verschillende tijdwaarden als "break-even" punten op die helaas door voor- en tegenstanders van een bepaalde keuze of toepassing in de discussie nogal eens onbewust door elkaar worden gehaald of bewust worden misbruikt.
|
