Je leest:

Hybride auto, duurzame brandstof

Hybride auto, duurzame brandstof

Auteur: | 27 augustus 2010

Wat gaat het worden? Rijden op elektriciteit of waterstof, of toch een ‘gewone’ motor, maar dan op duurzame brandstof? Promovendus Oscar van Vliet (Universiteit Utrecht) denkt het laatste. Zijn onderzoek wijst uit dat overstappen op hybride auto’s en op duurzame biobrandstoffen goedkoper en gemakkelijker is dan andere technieken.

Het is inmiddels duidelijk dat er íets moet gebeuren: fossiele brandstoffen raken op en de uitstoot van broeikasgassen moet worden teruggebracht. In beide gevallen speelt de auto-industrie een belangrijke rol. Vrijwel al het wegtransport maakt gebruik van verbrandingsmotoren en in meer dan 90% van de gevallen gebruikt zo’n auto brandstof afkomstig van ruwe olie. Daarnaast is het wegtransport ook een grote bron van luchtvervuiling; in de EU veroorzaakt het zo’n 18% van de uitstoot van broeikasgassen.

Large
Als je Beijing gaat bekijken, moet je wel een beetje mazzel hebben. Boven Beijing hangt namelijk vaak een dikke laag smog, waardoor alles er constant wazig uitziet. Voor de Olympische Spelen van 2008 werd grote schoonmaak gehouden, maar inmiddels neemt de luchtvervuiling weer toe.
Marije Nieuwenhuizen

Het is echter ook al lang duidelijk dat er geen kant-en-klaar antwoord is. Er zijn allerlei mogelijkheden en tot nu toe is onzeker wat de beste optie is. Milieuwetenschapper Oscar van Vliet brengt hier wellicht verandering in. Hij onderzocht hoe de uitstoot van broeikasgassen door autogebruik het best kan worden beperkt, en dan op zo’n manier dat we gebruik gaan maken van verschillende type energiebronnen (dus niet meer alleen olie). Ook moet de overgang een beetje geleidelijk kunnen gaan, want dan is volgens eerdere onderzoeken de kans op succes het grootst.

Van bron tot wiel

Om tot schonere en zuinigere auto’s te komen, kun je in principe twee dingen doen: de brandstof aanpassen of de hele auto. In het eerste geval heeft de auto nog steeds een verbrandingsmotor, maar gebruikt hij bijvoorbeeld geen benzine meer, maar biomassa of ethanol. Je kunt echter ook een heel ander type auto invoeren, zoals een elektrische auto of eentje op waterstof. Dan zit er een andere motor in de auto. Van Vliet heeft beide alternatieven grondig onderzocht.

Small
Fischer-Tropschbrandstoffen kunnen worden gemaakt uit verschillende grondsoorten. Bijvoorbeeld uit biomassa, waardoor je FTB als biobrandstof zou kunnen zien.

Hij heeft eerst gekeken naar de mogelijkheden om andere brandstof te gaan gebruiken, en in het bijzonder Fischer-Tropsch brandstoffen (FTB). Dat zijn vloeibare brandstoffen die geproduceerd kunnen worden met een methode die is bedacht door de Duitse geleerden Fischer en Tropsch. Deze brandstof is interessant, omdat het in bestaande auto’s gebruikt kan worden zonder enige aanpassingen.

Of rijden op FTB echt een vooruitgang zou zijn, heeft Van Vliet onderzocht met een levenscyclusanalyse (LCA). Met een LCA bepaal je de milieubelasting tijdens het hele ‘leven’ van een product. In geval van auto’s met verbrandingsmotoren heet dit ook wel een ‘well-to-wheel’-analyse: van oliebron tot autowiel. Een LCA omvat meestal alle vervuilende stoffen, maar Van Vliet heeft zich gericht op de uitstoot van broeikasgassen.

In onderstaande afbeelding zie je het ‘well-to-wheel’-proces van FTB, dat globaal gezien uit zeven stappen bestaat. Bij dit schema is aangenomen dat de verspreiding (stap 6) geen extra energie vereist en dat de fabrieken (stappen 3 en 5) ook geen extra input nodig hebben. Dat is misschien niet helemaal waar, maar dat versimpelt het model.

Large
De ‘well-to-wheel’-analyse van het gebruik van Fischer-Tropschbrandstoffen. Van Vliet deelde het productieproces op in zeven grote stappen en kon hiermee berekenen hoe efficiënt en ‘schoon’ het rijden op deze brandstof zou zijn.
Van Vliet 08-2010

Uit de analyse kwam naar voren dat de uitstoot van broeikasgassen bij het produceren en gebruik van FTB voor een groot deel afhangt van de gebruikte grondstof. FTB kun je namelijk op verschillende manieren maken. Wanneer kolen gebruikt worden, verhoogt de uitstoot met 110%. Aardgas levert een verhoging op van 10%. Alleen biomassa als grondstof zou voor een verlaging zorgen: zo’n 75% vermindering in uitstoot. Maar dan moet de biomassa zelf wel op een ‘klimaatneutrale manier’ geproduceerd zijn.

De uitstoot van broeikasgassen wordt dus alleen maar meer, tenzij er biomassa gebruikt wordt. Die methode staat echter nog in de kinderschoenen en is voorlopig niet toepasbaar. Het gebruik van FTB in plaats van de huidige benzine en diesel lijkt daarom op korte termijn niet haalbaar. Andere optie dus: een aanpassing in de auto.

Alternatieve auto

Al jaren is er aandacht voor elektrische auto’s en auto’s op waterstof. In het laatste geval wordt de waterstof via een brandstofcel in elektriciteit omgezet, wat een efficiënt en ‘schoon’ proces is. Het nadeel bij beide type auto’s is echter de aanlevering van de energie. Er moeten speciale oplaadstations komen, of plekken waar je waterstof kunt ‘tanken’. Daarnaast zijn batterijen en brandstofcellen voor in auto’s nog steeds erg duur.

Een alternatief dat al wel werkt, zijn hybride auto’s zoals de Toyota Prius (zie hieronder) en Honda Civic Hybrid. Die hebben zowel een gewone verbrandingsmotor als een elektromotor. De motoren werken meestal ‘naast elkaar’ (parallel): de elektromotor zorgt bijvoorbeeld voor de stuurbekrachtiging en de airco, terwijl de verbrandingsmotor de wielen van energie voorziet. In een nieuw type hybride werken de motoren echter in serie, dus na elkaar. In dat geval, zoals bij de nieuwe Chevrolet Volt (Opel Ampera in Europa), wordt de verbrandingsmotor alleen gebruikt om elektriciteit op te wekken: de elektromotor verzorgt in z’n eentje de wielaandrijving.

Toyota prius   toyota uk  2
De Toyota Prius is inmiddels een bekende auto in ons straatbeeld. Vooralsnog staat de auto op de 13e plek in de lijst van meest verkochte auto’s. Door zijn ‘schone karakter’ rijdt de auto nu nog belastingvrij, maar als het aan de VVD ligt, gaat dat binnenkort veranderen.
Toyota UK

Van Vliet heeft de verschillende automogelijkheden op een rijtje gezet en onder andere berekent hoe efficiënt de auto omgaat met energie (hoe zuinig rijdt hij?) en wat het effect is op de uitstoot van broeikasgassen. Bij de uitstoot houdt hij ook rekening met het produceren van de brandstof: zowel de emissie tijdens het rijden als bij het produceren (van bron tot tank) telt mee.

Small
Zelf weten wanneer je tankt? Niet als we op elektriciteit rijden. Als iedereen zomaar z’n gang gaat, zal op piekuren (wanneer de vraag naar stroom het hoogst is) 54% meer elektriciteit verbruikt worden. Op sommige plekken kan ons elektriciteitsnet dat niet aan. Daarom zal het tanken (opladen in dit geval) gecontroleerd moeten gebeuren.
Van Vliet 08-2010

Het blijkt dat de serieel hybride auto’s 34-47% minder brandstof verbruiken dan gangbare auto’s op benzine of diesel. Ook is er minder CO2-uitstoot: 89-103 gram CO2 per kilometer in plaats van zo’n 159 gram (afname met 35-44%). Bij ‘gewone’ elektrische auto’s (die ergens moeten opladen) hangt de totale CO2-uitstoot grotendeels af van de manier waarop de elektriciteit werd opgewekt. Bij gebruik van duurzame energie (bv. zonne- of windenergie) komt er 0 gram CO2 in de lucht terecht, maar is de elektriciteit opgewekt in een oude kolenfabriek, dan is er 155 gram CO2-uitstoot. De verwachting is echter dat aardgas gebruikt gaat worden, wat leidt tot 35-77 gram. Dan is er toch een reductie van 51-78% ten opzichte van de huidige auto’s en brandstoffen.

Als je alleen naar de uitstoot van broeikasgassen kijkt, lijken elektrische auto’s de beste optie. Er zijn echter meer factoren in het spel, zoals de (aanschaf)kosten. Zo heeft Van Vliet voor alle type auto’s de ‘totale kosten voor bezitten en rijden’ (Total Cost of Ownership, TCO) uitgerekend. Hieruit blijkt dat zelfs wanneer brandstofcellen 90% goedkoper worden, de TCO van een serieel hybride nog steeds lager is.

Nog niet kiezen

Zoals je misschien zelf al opgemerkt hebt, is er dus eigenlijk nog geen duidelijke winnaar. Elektrisch rijden zou misschien de ‘schoonste’ oplossing zijn, maar door de kosten is dat voorlopig niet haalbaar. De prijs hangt overigens wel samen met de ontwikkelingen op technologisch gebied. Wanneer de techniek verbetert, gaan de kosten vaak vanzelf omlaag.

Toch adviseert Van Vliet alle opties open te houden en niet ‘de ene duurzame technologie boven de andere te stimuleren’. ‘Ten eerste daalt de prijs van accu’s ook snel zonder assistentie’, zegt Van Vliet, verwijzend naar een rapport van de Deutsche Bank (Engels). Zij voorspellen een prijsdaling van 25% in de komende vijf jaar. Daarnaast zijn er ook barrieres waar geld niet bij helpt. Van Vliet: ‘Voor het opladen heb je een oplaadpunt nodig en niet iedereen heeft een garage waar je comfortabel je auto in kunt zetten’, aldus Van Vliet. ‘Moet je dan steeds enkele minuten laden bij een tankstation? Of iedere 300 km een half uur laden, omdat je toch pauze moet houden?’.

Medium
In Londen kun je je auto nu al op verschillende plaatsen opladen en ook in Nederland wordt daar hard aan gewerkt. Zo is Amsterdam van plan het aantal oplaadpunten komende jaren op te voeren naar maximaal tweeduizend. In 2015 moet vijf procent van het Amsterdamse wagenpark elektrisch zijn.
Flickr: Yuriy Akopov

Van Vliet houdt het daarom bij een voorlopige conclusie: ‘Niet één techniek springt er uit, maar de combinatie van hybride en duurzame biobrandstoffen lijkt het makkelijkst en goedkoopst. En als biobrandstoffen niet haalbaar zijn, op naar elektrisch rijden’.

Bron

Proefschrift Oscar van Vliet ‘Feasibility of alternatives to driving on diesel and petrol’ (Engels). Van Vliet promoveert 30 augustus 2010 aan de Universiteit Utrecht.

Lees meer over duurzame ontwikkelingen voor de auto op Kennislink:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/biobrandstof/elektromotor/index.atom?m=of", “max”=>"7", “detail”=>"minder"}

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 27 augustus 2010

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.