Je leest:

Racen op biobrandstof

Racen op biobrandstof

Kennismaken met NovaBike

Auteur: | 11 juni 2010

De TU Delft heeft studentenprojecten in overvloed, maar toch halen ze wéér het nieuws. Dit keer met een motor op biobrandstof. Kennislink ging langs voor een blik achter de schermen.

De werkplaats is uitgestorven. Tenminste, er zijn geen levende wezens. Wel zie ik de Nuna, de Formule Zero kart en nog een stel formule-één-achtige wagens. Een motor kan ik niet ontdekken, maar daar kom ik wel voor: de NovaBike.

Even later komt Paul Kieft me tegemoet. Hij is, samen met nog zeven anderen, lid van het NovaBike team en regelt onder andere de PR. ‘Jij wilt zeker wel de motor zien?’ vraagt hij en samen lopen we naar een aangrenzende ruimte. Dáár staat de motor dan wel: duidelijk een ‘racemonster’, met technische snufjes en een hip design.

Hoewel de motor afgelopen weekend nog op de baan heeft gestaan, ziet hij er smetteloos uit.

Vrijwel ‘from scratch’

Paul vertelt graag over de motor. Anderhalf jaar geleden is hij samen met een studiegenoot het project begonnen. “Er waren al allerlei studentenprojecten, maar nog niets op het gebied van racemotoren. Dit wilden we graag veranderen, om zo ook in de motorsport duurzame technieken te promoten,” legt hij uit.

Met als basis een motorblok van KTM en een frame van Aprilia begon de bouw. Paul: “We hebben eerst alles met een 3D-scanner ingescand. Hierdoor hadden we een compleet 3D-model op de computer, zodat we alles digitaal konden ontwerpen.” Een 3D-model heeft nog een voordeel: je kunt het printen. Paul laat het wiel zien van een mini-motortje dat ze uitgeprint hebben. “Met de miniatuurmotor hebben we in een windtunnel de aerodynamica onderzocht. We plakten telkens stukjes klei op het model en keken wat het effect was op de luchtweerstand. Hier hebben we veel van geleerd”.

Het miniatuurmotortje dat uit de 3D-printer kwam, hebben ze gebruikt om de aerodynamica te testen. Bijvoorbeeld met woldraadjes: die plakten ze op de zijkant en als ze gingen wapperen, was er sprake van turbulentie.

Op deze manier hebben ze zelf zo’n beetje de hele motor ontworpen. Hoogstandjes ontbreken daarbij niet: koolstofvezels (carbon fiber) voor het zitje, een airbox (zie kader) op de plek van de brandstoftank en een eigenhandig ontwikkeld motormanagementsysteem (Engine Control Unit, ECU).

Airbox voor extra vermogen

Het woord zegt het eigenlijk al: een Airbox is een ruimte met lucht. Die lucht wordt er tijdens het rijden ingeperst, waardoor er een overdruk ontstaat wanneer de motor hard rijdt. Dit zorgt ervoor dat de lucht vervolgens met meer kracht in de cilinders van de motor wordt geperst, met als gevolg meer motorvermogen.

Het motormanagementsysteem is erg belangrijk, want het regelt onder andere de brandstoftoevoer. Maar je kunt er nog veel meer mee. Paul vertelt: “We hebben verschillende sensoren in het motorblok aangebracht, zodat we het hele verbrandingsproces in de gaten kunnen houden. De gegevens gebruiken we om alles heel precies af te stellen en dat verbetert het rendement.”

Niet alleen de brandstof, maar het hele ontwerp is dus bijzonder. Ik vraag of dit noodzakelijk is voor het rijden op bio-ethanol. Paul geeft toe van niet: “Er zijn tegenwoordig al kleine computersystemen die je in een standaardmotor kunt aanbrengen zodat hij op bio-ethanol kan rijden. Maar ja, dat is natuurlijk geen uitdaging,” lacht hij. Tsja, we zitten hier tenslotte wél op een TU.

‘Wen er maar vast aan: hier gaat alles kapot’

Inmiddels heeft de NovaBike haar eerste raceweekend achter de rug. Op het circuit van Assen, tijdens de Ducati Club Races (28 t/m 30 mei).

Aan de coureur zal het niet liggen: Nick Appelman heeft al veel ervaring en beschikt over een zogenaamde ‘A-licentie’. Hiermee mag hij meedoen aan officiële wegraces, zoals het Open Nederlands Kampioenschap (ONK).

Tot en met de eerste warmlooprondes ging het goed. “Dat we de keuring doorkwamen was eigenlijk al het eerste winst-moment,” zegt Paul. Daarna volgde echter een tegenslag. “Voor het gebruik van bio-ethanol zijn in principe twee injectoren nodig: eentje voor het lage toerental en één die bijspringt zodra de motor meer toeren maakt. Die laatste deed het ineens niet meer”.

Nauwkeurige brandstofinjectie

Een motor gaat draaien door de verbranding van brandstof gemengd met lucht. De juiste mengverhouding is hierbij erg belangrijk: alle koolstof en waterstof uit de brandstof moet combineren met alle zuurstof uit de lucht, zodat er zo min mogelijk ‘restjes’ overblijven (die veroorzaken de schadelijke uitstoot!). Het inspuitsysteem zorgt hiervoor door de hoeveelheid lucht in de verbrandingskamer nauwkeurig te meten en dan precies de goede hoeveelheid brandstof te injecteren.

De organisatie wilde dat de motor toch van start zou gaan, maar dat zag NovaBike-coureur Nick Appelman niet zitten. “Door het wegvallen van de tweede injector kon de motor niet meer écht hard racen en meerijden voor de sier is niets voor Nick,” aldus Paul.

Maar ze waren niet de enige uitvallers. “In de Supermono-klasse rijden zware motoren en technisch gezien is in deze klasse het meest mogelijk. Er wordt dus door iedereen flink gesleuteld,” legt Paul uit. “Het komt dan ook geregeld voor dat motoren niet starten of uitvallen.” Dat bleek ook uit de reacties bij hun problemen: “Toen we problemen hadden, werd al direct geroepen ‘Wen er maar vast aan, hier gaat alles kapot’.”

Kwestie van tijd

Zowel de organisatie als de concurrentie waren erg enthousiast. De NovaBike is tenslotte de eerste racemotor op biobrandstof. Ik vraag me af waarom er niet meer duurzame motoren zijn, is het soms moeilijk er écht hard mee te rijden? “Nee, theoretisch zou je juist harder kunnen, want rijden op bio-ethanol levert meer vermogen,” antwoord Paul.

En dat klopt: op de website GroenOpWeg.nl wordt dit uitgelegd aan de hand van de Saab 9-5 2.0 BioPower. Wanneer deze auto op E85 rijdt (een alcohol/brandstofmix van 85% ethanol en 15% benzine), dan stijgt het motorvermogen van 150 naar 180 pk. De topsnelheid gaat omhoog, namelijk van 210 naar 225 km/h, en je hebt minder tijd nodig om van nul naar honderd te accelereren (van 9,8 naar 8,5 seconden).

Paul denkt zelf dat het een kwestie van tijd is voordat er meer racemotoren op duurzame energie rijden. “De techniek is niet nieuw, er rijden al veel ‘gewone’ auto’s op biobrandstof rond. Bestaande motoren zijn ook vrij eenvoudig aan te passen. Naar mijn idee heeft bio-ethanol absoluut de toekomst.”

In het buitenland is rijden op bio-ethanol al heel gewoon: in Brazilië rijdt iedereen op een mengsel van benzine met 30 tot 100% alcohol en ook in Amerika en Zweden is bio-ethanol erg populair. Op de foto zie je de eerste Britse dubbeldekker op bio-ethanol. Toch is het gebruik niet onomstreden. Lees hierover op Kennislink (zie ook de links onderaan dit artikel) of op NRC.nl.

Smaak te pakken

Ondanks de mankementen is Paul erg enthousiast over het weekend in Assen. “Racen op de weg is toch heel anders dan op de testbank. Je hebt te maken met veel meer trillingen, de wegligging is anders en je hebt meer doorvering. Het was enorm leerzaam”.

Het team is na de wedstrijd direct weer aan de slag gegaan om te onderzoeken hoe het inspuitprobleem verholpen kan worden. Paul vertelt dat ze het tweedelige systeem inmiddels weer aan de praat hebben gekregen en dat het goed lijkt te werken. “Maar over het algemeen geldt: hoe complexer je het maakt, hoe eerder het stuk gaat. We gaan dus toch even kijken of een enkele grotere injector ook zou kunnen,” aldus Paul.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 11 juni 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.