Milieu en doorbraaktechnologie voor het wegverkeer: Mogelijkheden en beperkingen voor het beperken van luchtverontreiniging en geluid 1. Inleiding Op het gebied van de luchtverontreiniging (incl. broeikasgassen) door het weg-verkeer resteren er op middellange termijn drie hoofdproblemen: NOx, (roet)deeltjes en het broeikasgas CO2. De uitstoot van deze gassen en deeltjes door het personenvervoer hangt samen met het type brandstof dat wordt gebruikt: benzine, diesel en LPG. Daarnaast zijn voor de totale uitstoot van het Nederlandse wagenpark de totaal verreden kilometers van belang. Het CBS beschikt over uitgebreide gegevens van de Nederlandse wagenparksamenstelling (o.a. aantallen voertuigen, jaarkilometrages, voertuigmassa's van zowel benzine, diesel als LPG voertuigen en rekening houdend met de leeftijd van de auto’s). Door TNO zijn hiermee berekeningen uitgevoerd om tot het totale energieverbruik van het Nederlandse wagenpark te komen en om de totale uitstoot van CO2, CO, HC, NOx, SO2 en deeltjes te bepalen. De meeste kilometers worden in Nederland door benzine personenvoertuigen afgelegd: ruim 65%. Diesel voertuigen zijn verantwoordelijk voor ruim 20% van de totale kilometers en LPG voertuigen leggen zo’n 10% af (alle percentages gelden voor 1998). Het gebruik van de verschillende voertuigen is hierbij niet gelijk: diesel en LPG voertuigen zijn relatief vaker op de snelweg te vinden dan benzinevoertuigen. 2. Huidige stand van zaken: NOx, deeltjes en CO2 Kijkend naar CO2, NOx en deeltjes dan blijkt dat NOx momenteel nog in overwegende mate wordt uitgestoten door voertuigen met een benzinemotor (zo'n 65% van het totaal volgens TNO). Kanttekening hierbij is dat de vele kilometers die door benzinevoertuigen worden afgelegd hieraan ten grondslag ligt, terwijl bovendien een flink gedeelte van die kilometers nog steeds door oudere auto’s (zonder katalysator) wordt verreden. Per voertuig is de uitstoot van NOx door benzine- en LPG voertuigen tot tientallen procenten lager dan diesel voertuigen. Kijkend naar alleen nieuwe voertuigen is dit verschil zelfs nog veel groter (tot zelfs factoren), als gevolg van de sterk verlaagde NOx uitstoot door benzinevoertuigen de laatste jaren. Hierbij komt nog dat de (populaire) direct ingespoten dieselmotoren op NOx vlak nog meer emitteren dan hun indirect ingespoten voorgangers. Kijkend naar de totale NOx uitstoot door het totale Nederlandse personenwagenpark over de afgelopen jaren dan blijkt deze uitstoot in 1999 volgens TNO ongeveer op 50% van het niveau van 1990 te liggen. Deze daling kan vrijwel volledig op het conto van de benzine voertuigen worden geschreven: door de invoering van de verschillende (benzine) Euro-normen is de NOx uitstoot van nieuwe benzine voertuigen fors gedaald. Het effect op het gehele wagenpark wordt steeds groter door het langzaam verdwijnen van oudere benzinevoertuigen door natuurlijk verloop. De trend van dalende NOx uitstoot zal zich de komende jaren verder doorzetten. Een van de consequenties hiervan is dat reeds op korte termijn de vrachtauto (waarvoor de NOx uitstoot normen vooralsnog veel minder streng zijn dan voor benzine personenvoertuigen) voor het leeuwendeel verantwoordelijk zal zijn voor de totale NOx uitstoot van het wegverkeer. De uitstoot van (roet)deeltjes is overwegend een dieselprobleem. De uitstoot van deeltjes ten gevolge van de verbranding daalt de laatste jaren weliswaar langzaam (volgens TNO in 1999 op ongeveer 80% van het niveau van 1990), de invoering van direct ingespoten dieselmotoren heeft de grootte van deze deeltjes doen dalen en de effecten daarvan op de volksgezondheid (b.v. dieper doordringen in de longen en luchtwegen) zijn waarschijnlijk negatief. De uitstoot van CO2 hangt direct samen met het brandstofverbruik en is hierdoor een probleem van zowel vrachtverkeer als de personenauto. Het CO2 -probleem wordt enerzijds veroorzaakt door de groei van het totale aantal kilometers, en anderzijds doordat nieuwe voertuigen tot dusverre niet zuiniger worden. Ten aanzien van de CO2 -uitstoot heeft diesel enig (10 à 20%) voordeel per kilometer in vergelijking met benzine. Berekeningen door onder meer het RIVM wijzen echter uit dat veranderingen in het aandeel
1
diesel in het personenautopark door het beperkte aandeel in de totale voertuigkilometers slechts marginale invloed hebben op de totale CO2 –uitstoot van het gehele wagenpark. De totale CO2 –uitstoot van het Nederlandse wagenpark is volgens TNO sinds 1990 met ongeveer 15% gestegen. Dit komt overeen met de groei van het totaal aantal verreden kilometers over die periode. Kijkend op voertuigniveau dan blijkt dat in dezelfde periode de personenvoertuigen niet zuiniger zijn geworden. Potentiële verbruiksreducties zijn tenietgedaan door enerzijds zaken als massatoenames (veiligheidsvoorzieningen, maar ook door meer luxe), het gebruik van bredere banden e.d. en anderzijds ook door emissiereducerende technieken, die een negatieve invloed kunnen hebben op het brandstofverbruik. In de resulterende afweging van gezondheid (NOx en deeltjes) versus broeikasprobleem is er in het NMP 3 op basis van de studie "optimale brandstofmix" voor gekozen bij de voertuigen die veel in de stad worden gebruikt (zoals bussen) een andere brandstof dan diesel na te streven (benzine, LPG of aardgas). Diesel is volgens het NMP de preferente brandstof voor voertuigen die veel kilometers (buiten de stad) afleggen, hoewel ook daar de emissies van de dieselmotor milieuproblemen veroorzaken (verzuring en fotochemische luchtverontreiniging: smog). Voertuigen met een geringer jaarkilometrage zouden niet op diesel moeten rijden. Door het huidige fiscale regime is diesel reeds bij een betrekkelijk gering jaarkilometrage aantrekkelijk voor personenauto's, en vrijwel altijd voor bestelauto's (ongeacht het jaarkilometrage). In het kader van vergroening van de autobelastingen worden momenteel voorstellen ontwikkeld om deze situatie te veranderen. 3. Beleid op korte en middellange termijn Het beleid is daarom gericht op twee sporen: het schoner krijgen van vooral de dieselmotor (vnl. via EU) en het bevorderen van de vraag en het aanbod van zuiniger voertuigen. Ook dient de groei van het aandeel diesel te worden omgebogen in een daling zolang de nadelen van de dieselmotor onvoldoende zijn beperkt, met name voor voertuigen die veel in de stad worden gebruikt. De EU-normstelling voor personen- en bestelauto's ligt tot ongeveer 2008 vast. De diesels blijven daarbij een factor 3 meer stikstofoxiden en naar schatting een factor 5 tot 10 meer (roet)deeltjes uitstoten dan de zeer schoon wordende benzineauto's. Vanaf het jaar 2000 is het toegestaan fiscaal te stimuleren op auto's die al aan de 2005 eisen voldoen. Voor de vrachtwagens heeft de Milieuraad op 21 december 1998 een belangrijke stap gezet op de weg naar een normstellingtraject vanaf 2000. De normen die vanaf 2000/2001 moeten gaan gelden lossen het milieuprobleem van de dieselvrachtauto in ieder geval nog niet op, maar technisch is er op deze termijn ook niet meer te bereiken. In hoeverre de doelen met de voor 2005 en 2008 voorziene normen zullen worden gehaald zal mede door de groei van het aantal (ton)kilometers worden bepaald. Voor de uitstoot van het broeikasgas CO2 door vrachtauto's moet de discussie zelfs nog beginnen. Naast het stellen van emissie-eisen aan voertuigen wordt veel aandacht besteed aan de introductie van verbeterde brandstoffen, deels vanwege het directe milieu-effect, deels om de toepassing van schonere en zuiniger motoren mogelijk te maken. De EU heeft op dit punt de afgelopen zomer goede voortgang geboekt. Vooral vanaf 2005 zullen er brandstofeisen gelden die de toepassing van schonere en zuiniger motortechniek mogelijk maken. Daarmee is ook voldaan aan een van de voorwaarden die de Europese autofabrikanten (ACEA) hebben gesteld bij hun toezegging om zuiniger auto's te gaan ontwikkelen en produceren. In de Milieuraad van oktober is de desbetreffende afspraak tussen ACEA en de EUCommissie goedgekeurd. Nationaal zullen wij samen met vooral EZ nog moeten bezien of en hoe wij deze brandstoffen eerder dan 2005 op de Nederlandse markt kunnen introduceren. 4. Nieuwe technologie Behalve via het schoner en zuiniger maken van voertuigen met conventionele technologie en verbetering van de brandstoffen wordt op termijn ook veel verwacht van de introductie van nieuwe (doorbraak)technologie. Hieronder wordt zulke nieuwe technologie kort en op hoofdlijnen beschreven, aangegeven op welke termijn zij naar verwachting beschikbaar komt, en aangegeven wat de Nederlandse overheid, al dan niet
2
samen met anderen, kan doen om de introductie te bespoedigen en te bevorderen door het wegnemen of verzachten van de belemmeringen die aan een introductie in de weg staan. In deze notitie wordt slechts ingegaan op nieuwe aandrijftechnologie, en niet op verbetering van de huidige conventionele motoren met bijvoorbeeld katalytische nabehandeling van NOx in dieselmotoren, roetfilters en andere technische verbeteringen die tot (substantiële) verbruiks- en emissieverbeteringen kunnen komen, hoewel ook daarbij kan worden gesproken van doorbraaktechnologie. Het is echter wel van belang om bij het vergelijken van doorbraaktechnologieën met ‘conventionele technieken’ de (verwachte) stand van zaken van conventionele techniek op het moment van introductie te bekijken. Zo bestaat er bestaat reeds een convenant tussen de EU en de Europese auto-industrie (verenigd in EUCAR) om de gemiddelde CO2 emissie van nieuwe auto’s in 2008 terug te brengen tot 140 g/km, tegen 190 g/km nu. De auto-industrie is hierin vrij in het kiezen van aandrijftechnologie. Vooropgesteld zij verder dat een nieuwe aandrijftechnologie slechts kansrijk is indien de fabrikant een voertuig kan ontwikkelen en maken dat in de behoeften van de consument voorziet tegen een prijs die op termijn voldoende concurrerend is met die van conventionele technologie. Makkelijk is dat niet want de consument is gewend (verwend) aan het zeer hoge comfort- en prestatieniveau van de huidige conventionele aandrijving, het gemakkelijk en overal kunnen tanken en een zeer scherpe prijs van voertuigen die door de enorme aantallen mogelijk is. Ook bij de vrachtauto speelt dit en worden bovendien extra eisen gesteld aan de langdurige bedrijfszekerheid (> 1.000.000 km) De overheid beschikt weliswaar over (fiscale) mogelijkheden om een eventuele meerprijs in de aanloopfase wat te mitigeren, maar bij groeiende aantallen zijn die mogelijkheden alleen al om budgettaire redenen beperkt, en zal door schaalvoordelen het product zelf voldoende concurrerend moeten worden. Het in Nederland de facto voorschrijven van nieuwe technologie door het stellen van heel strenge (technology forcing) eisen strandt op Europeesrechtelijke bezwaren, aangezien de emissie-eisen volledig zijn geharmoniseerd. Overigens moge duidelijk zijn dat alleen bij massale toepassing van nieuwe technologie substantiële milieueffecten zijn te bereiken. 5. Californië als vliegwiel De ontwikkeling van aandrijftechnologie is in de jaren ‘90 mede in een stroomversnelling gekomen door het voorschrift dat in Californië (USA) in het jaar 2003 10 procent (in de jaren daarna oplopend) van de nieuwverkochte personenauto's Zero Emission Vehicles (ZEV) moeten zijn. In de praktijk betekende dat (tot dan toe) vooral batterij elektrische auto's. Volgens de laatste voorstellen van de Californische Environmental Protection Agency (EPA) kan daaraan ook (deels) worden voldaan met hybride aandrijftechnieken (zie paragraaf 8). Mede hierom is wereldwijd gezien de R&D primair op de personenauto gericht, en in minder mate op autobussen of vrachtauto's. Hybride aandrijftechnieken, en ook de hierna besproken brandstofcel, lenen zich in principe echter ook voor toepassing in bussen en vrachtauto's. Door een andere inzet, gebruik en productieomvang ten opzichte van personenauto’s liggen de ontwerpeisen (en hiermee samenhangend de doorbraakmogelijkheden) echter anders. 6. Amerikaanse, Japanse en Europese projectenOogmerk van het Californische voorschrift was en is uitsluitend de luchtkwaliteit vanuit het oogpunt van volksgezondheid. (Smog). Verzuring en klimaatverandering spelen geen enkele rol. In de overige staten van de USA ligt dit iets anders. Ook daar is de eerste prioriteit de luchtkwaliteit, maar overwegingen van afhankelijkheid van aardolie van buiten de USA en meer recent de Kyoto-discussie zijn aanleiding geweest tot het "Partnership for a New Generation of Vehicles" (PNGV) waarin federale overheid en auto-industrie samenwerken in R&D naar geavanceerde technologie waarmee niet alleen de voor de gezondheid relevante emissies fors omlaag gaan maar ook het brandstofverbruik ruwweg wordt gehalveerd (streefwaarde is 80 mpg, overeenkomend met 3 l / 100 km, voor een 5-persoons sedan van Amerikaans formaat). Het PNGV project is in 1993 gestart en het totale budget omvat vele honderen miljoenen dollars. Ook in Japan is –op wat kleinere schaal- een aantal jaar geleden een dergelijk overheids / industrie project gestart. Sinds 1997 werken de fabrikanten een aantal belangrijke Japanse auto-, bus- en truck fabrikanten
3
samen in het “NEDO-ACE” project met als doel het brandstofverbruik te halveren, tot lage emissies te komen en hierbij schone energiebronnen te gebruiken (o.a. aardgas). In Europa bestaan er geen overkoepelende projecten die direct vergelijkbaar zijn met bovengenoemde PNGV en NEDO-ACE projecten. Toch zijn er de afgelopen jaren diverse projecten gestart die gericht zijn (geweest) op aspecten als brandstofbesparingen, lagere emissies en innoverende aandrijftechnologiën. Binnen de NNE-tak van het 4e kader programma zijn onder de ‘Joule’ en ‘Thermie’ vlag diverse projecten gestart, terwijl ook binnen Brite-EuRam en Eureka veel onderzoek is verricht. In het sinds 1999 lopende 5e kader programma zijn eveneens de nodige nieuwe projecten gestart. 7. Batterij-elektrische voertuigen Batterij-elektrische personenauto’s als alternatief voor conventionele voertuigen worden in zeer beperkte mate in serie geproduceerd (enkele honderden per jaar). Momenteel gebeurt dit vooral ten behoeve van landen waar de overheid een stimulerend beleid voert zoals Californië (USA) en Frankrijk. De actieradius is op dit moment beperkt tot ca. 150 km. Door verbetering van voertuigontwerp en vooral accutechnologie kan dat op middellange termijn 200 à 250 km worden. Voertuigprestaties zijn beperkt, zeker buiten stedelijke gebieden. Net als op het vlak van de actieradius hangt echter veel af van de batterijtechnologie, waar nog steeds heel veel onderzoek naar wordt gedaan. Emissievoordeel: geen lokale emissies (en een potentieel laag geluidsniveau). Broeikasvoordeel: bij de (fossiele) brandstofinzet van de Nederlandse elektriciteitscentrales beperkt, zeker bij gebruik buiten de stad. In landen waar een groter deel van de elektriciteit met bijvoorbeeld kernenergie of waterkracht wordt opgewekt ligt dit anders. Tanken: ontbrekende publieke infrastructuur voor het opladen van de accu's. Kosten: op dit moment prohibitief hoog, ondanks in Nederland volledige vrijstelling van BPM (aankoopbelasting) en MRB (motorrijtuigenbelasting). Prestaties: acceptabel voor lokaal verkeer. Perspectief: mogelijkheden voor toepassing als specifieke (tweede) stadsauto. Voorbeeld hiervan is de ‘Th!nk’, dat door Ford sinds november 1999 in Noorwegen in (kleinschalige) productie is genomen. Consumenten-acceptatie: twijfelachtig. Opmerking: behalve met batterij-elektrische personenauto's worden er ook (op zeer beperkte schaal) proeven gedaan met batterij-elektrische autobussen. Verwachtingen ten aanzien van serieproductie van batterij-elektrische voertuigen zijn lange tijd hoger geweest dan momenteel het geval en lijkt momenteel te zijn verschoven naar met name hybride voertuigen. GM en Honda zijn in de VS zelfs gestopt met de (beperkte) productie van elektrische voertuigen, die aldaar via lease-contracten werden aangeboden. De Amerikaanse top 5 van geproduceerde aantallen gedurende de jaren 1996 t/m 1999: 1. Ford Ranger (920), 2. Toyota RAV 4 EV (636), 3. GM EV1 (591), 4. GM S10 (490), 5. Honda EV+ (295).
8. Verbrandingsmotor-elektrisch hybride voertuigen Hybride voertuigen zijn voertuigen die 2 aandrijfsystemen (meestal een verbrandingsmotor en een elektromotor) combineren en daarbij gebruik maken van een energieopslag medium (bv. een accu). Vrijwel iedere autofabrikant is in meer of mindere mate bezig met R&D op dit gebied. Naast vele prototypen worden inmiddels enkele voertuigen in serie geproduceerd en commercieel aangeboden (medio 2000 in orde grootte van zo’n tienduizend per jaar). Aanvankelijk alleen in Japan, maar recentelijk ook in de VS. Daarnaast zijn introducties van hybride voertuigen aangekondigd voor enkele Europese landen. De Amerikaanse autoproducenten GM, Ford en Chrysler (‘Big Three’) hebben alle aangekondigd rond 2003 – 2004 met een hybride voertuig op de markt te komen. Waarschijnlijk zullen er meerdere fabrikanten volgen. Ook op hybride bus en (in mindere mate) hybride vrachtwagen niveau wordt er aan hybride aandrijvingen gewerkt, zij het op (veel) beperktere schaal. Hybride technologie kan grofweg in 3 categorieën worden ingedeeld: • Parallel-hybride. Voertuigen waarbij de 2 aandrijfsystemen onafhankelijk van elkaar kunnen werken. Op deze manier kan er beperkt (bv. in de stad) batterij-elektrisch worden gereden terwijl daarbuiten (bv. op de snelweg) het voertuig kan worden voortbewogen door een normale verbrandingsmotor. Beide aandrijfsystemen kunnen echter ook gezamenlijk het voertuig aandrijven. Het gedeeltelijk terugwinnen van remenergie is mogelijk door opslag in de accu. Bezwaar: door volledig dubbel systeem hoge kosten, die ook bij de huidige vrijstelling van de BPM tot een forse meerprijs voor de
4
consument leiden, en die ondanks schaaleffecten hoog zullen blijven. Daarnaast leiden dergelijke systemen tot extra gewicht van het voertuig. Milieuvoordeel: lokaal emissievrij en geluidvrij rijden, buiten de stad nauwelijks voordeel. Broeikasvoordeel: beperkt en uitsluitend in stadsverkeer. Prestatieniveau: doet onder normale rijomstandigheden weinig onder voor conventionele aandrijving, wel wat verlies van laadvermogen door ruimte- en gewichtsbeslag van het accupakket. Tanken: vaak accu-oplaadfaciliteit nodig. Consumentenacceptatie: zal afhangen van de prijsontwikkeling. Opmerking: er zijn veel prototypen van personenvoertuigen uitgevoerd als parallel hybride. Tot op heden is echter geen enkele in serie productie gegaan. Men verwacht echter dat de opvolgers van de meest recent ontwikkelde prototypen binnen het Amerikaanse PNGV project, de Ford Prodigy en GM Precept op termijn in productie zullen gaan. Prototypen hybride vrachtwagens worden vaak van parallel hybride aandrijving voorzien, zodat in stedelijke gebieden geheel emissievrij en met een laag geluidsniveau kan worden gereden. Enkele ervan worden (voornamelijk in Japan) commercieel verkocht. Een recente ontwikkeling binnen de parallel hybride aandrijving zijn systemen waarbij gebruik wordt gemaakt van een bewust klein uitgevoerde elektromotor die als leverancier van aanvullend (piek) vermogen en koppel fungeert (‘engine assists’ of ‘starter/generator’). Hierdoor kan de verbrandingsmotor kleiner worden uitgevoerd. Ook kan de verbrandingsmotor met dit systeem snel worden afgezet en gestart, wat bv. in de stad (stoplichten) voordelen biedt. Tevens blijft gedeeltelijke opslag van remenergie mogelijk. Het compacte systeem kan relatief gemakkelijk in reeds bestaande voertuigen worden ingebouwd en er is geen aparte accu-laadfaciliteit nodig. Volledig elektrisch rijden is echter niet altijd mogelijk. Een voorbeeld van een voertuig met dit systeem is de Honda Insight, dat in Japan en in de VS sinds eind 1999 commercieel verkrijgbaar is. Door veelvuldig gebruik van aluminium heeft dit (2-persoon) voertuig een gewicht van 835 kg. Introductie is ook voor enkele Europese landen aangekondigd. In Nederland vooralsnog niet. Een ander recent voorbeeld is Dodge Durango die in 2003 op de (Amerikaanse) markt wordt verwacht. Ook Ford heeft aangekondigd in 2003 met een model op de markt te zullen komen: de Escape / Maverick. Van GM wordt op dit vlak ook het nodige verwacht. Concluderend kan men stellen dat de verwachtingen omtrent engine assist systemen hoog liggen en dat introductie ervan op niet al te termijn meer gestalte zal krijgen. • Serie-hybride. Voertuigen waarbij de aandrijving elektrisch geschied, terwijl de accu's aan boord van het voertuig met een (kleine) verbrandingsmotor worden op- of bijgeladen Door een constante belasting van de motor in een efficiënt gebied kunnen serie-hybride voertuigen tot 80 à 90 procent schoner zijn dan voertuigen met conventionele aandrijving. In stadsverkeer zijn serie-hybride voertuigen bovendien potentieel 30 tot 50 procent zuiniger. Ook bij deze configuratie bestaan er mogelijkheden om lokaal emissievrij te rijden. De actieradius is hierbij o.a. afhankelijk van de capaciteit van de accu. Ook het geproduceerde geluidsniveau kan (door de relatief constante belasting) flink onder dat van conventionele voertuigen liggen. De perceptie van een relatief constant geluidsniveau onder wisselende rijomstandigheden kan voor sommigen echter als ‘onnatuurlijk’ overkomen. Het verbruiksvoordeel neemt af bij hogere snelheden. Voordeel t.o.v. veel parallelhybride voertuigen is het ontbreken van de noodzaak van accu-laadinfrastruktuur. Prestatieniveau: mogelijk wat lager dan huidige conventionele aandrijving. Kostenniveau: aanschafprijs op termijn niet veel hoger dan conventionele aandrijving, mogelijk voldoende gecompenseerd door lagere brandstofkosten. Consumentenacceptatie: waarschijnlijk geen probleem. Opmerking: er zijn veel prototypen van personenvoertuigen als serie-hybride uitgevoerd. Tot op heden zijn er echter geen personenvoertuigen in serie-productie gegaan. Prototype hybride (stads)bussen worden vaak als seriehybride uitgevoerd en emitteren zodoende veel minder schadelijke emissies, geluid en CO2. Zo zijn de bussen volgens het bestek van HOV-Eindhoven van het serie-hybride type met een LPG-motor als verbrandingsmotor. Gecombineerd hybride. Voertuigen waarbij de aandrijving zowel serie als parallel hybride kenmerken in zich verenigt worden als gecombineerd hybride aangeduid. Hoewel deze configuratie technisch gecompliceerder is dan serie- of parallel hybride aandrijvingen is ’s werelds eerst commercieel verkrijgbare serie-productie hybride personenauto, de Toyota Prius, met dit systeem uitgerust. De auto wordt sinds 1997 in Japan geleverd en wordt sinds kort ook in de VS aangeboden. Van de Toyota Prius
5
zijn ongeveer 30.000 exemplaren gemaakt in 2 jaar tijd, hetgeen al meer is dan de naar schatting 25.000 batterij elektrische voertuigen die in ruim 30 jaar tijd zijn gemaakt. Waarschijnlijk zal de Toyota Prius binnenkort in enkele Europese landen worden geleverd (Nederland vooralsnog niet). De auto kan beperkt en alleen bij lage snelheden volledig elektrisch (emissievrij) op de accu rijden. Voor het overige rijdt de auto steeds op een combinatie van verbrandingsmotor en elektromotor. De verbrandingsmotor wordt hierbij niet volledig constant belast, maar het werkgebied beslaat wel een beperkter toerengebied (zodat de motor schoner en zuiniger afgesteld kan worden dan bij conventionele voertuigen). Het algehele geproduceerde geluidsniveau is lager dan van conventionele voertuigen. De accu wordt enerzijds door de verbrandingsmotor opgeladen en hierin wordt anderzijds de remenergie (gedeeltelijk) opgeslagen. Er is geen aparte oplaadinfrastructuur voor de accu nodig.Emissie- en broeikasvoordelen vergelijkbaar met de serie-hybride aandrijving. Prestatieniveau: voor wat betreft de Prius vergelijkbaar met conventionele voertuigen, mits de accu voldoende geladen is. Voertuiggewicht: dat van de Prius ligt dit met 1240 kg zo’n 20% hoger dan vergelijkbare conventionele voertuigen. Opmerking: gezien de publieksreacties op de Prius (wereldwijd) lijkt de consumentenacceptatie geen probleem, mits de prijs voldoende concurrerend zal zijn of met fiscaal instrumentarium kan worden gemaakt. Dat lijkt een haalbare kaart. Het Japanse Nissan verkoopt sinds maart 2000 in Japan de gecombineerd hybride ‘Tino’ voor een prijs die 50% hoger is dan de conventionele uitvoering. Op (prototype) bus en vrachtwagen niveau tenslotte is tot op heden nauwelijks melding gemaakt van gecombineerd hybride voertuigen Resumerend kan gemeld worden dat technologie voor hybride voertuigen bij bijna iedere (auto)fabrikant aanwezig is. Inmiddels worden enkele modellen in (beperkte) serie gebouwd en aangeboden. Beslissingen tot daadwerkelijke marktintroductie van meerdere modellen ligt momenteel vaak op management niveau van autofabrikanten. . Hierbij spelen o.a. productiekosten, consumentenacceptatie en fiscale maatregelen een rol. Het is evenwel de verwachting dat binnen enkele jaren verschillende hybride modellen zullen worden aangeboden. Vooral van de ‘engine assist’ en ‘starter alternator’ wordt op korte termijn veel verwacht. Grootschaliger productie zal vermoedelijk niet voor ongeveer 2005 plaatsvinden. Drijvende kracht was tot nu toe o.a. het ZEV-mandate van Californië. De Kyoto-afspraken kunnen daar nog momentum aan toevoegen. 9. Brandstofcel-elektrisch hybride voertuigen Dit betreft voertuigen waarbij de aandrijving niet door een verbrandingsmotor maar door een brandstofcel wordt verzorgd. Onder andere door de relatief kleine Canadese firma Ballard is er de afgelopen jaren een flinke impuls gegeven aan de ontwikkeling van de brandstofcel. Inmiddels werkt Ballard samen met grote autoproducenten als Ford en DaimlerChrysler, en andere partners waaronder Shell. In een brandstofcel wordt waterstof rechtstreeks (zonder verbrandingsstap) omgezet in elektriciteit. Hierdoor kunnen theoretisch veel hogere rendementen worden behaald dan met verbrandingsmotoren. Opslag van waterstof aan boord van een voertuig is omslachtiger en in zekere zin gevaarlijker dan het meenemen van vloeibare brandstoffen. Veel belangrijker is echter het volledig ontbreken van een infrastructuur voor het tanken van waterstof. Aan de opslag en het tanken van waterstof zijn enige veiligheidsrisico's verbonden, die nog niet goed bekend zijn. Alternatief voor het tanken van waterstof is het uitrusten van het voertuig met een reformer, waarin waterstof wordt gemaakt uit een normaal verkrijgbare vloeibare brandstof zoals benzine, LPG of diesel. Methanol (spiritus) leent zich hiervoor nog beter, maar ook daarvoor ontbreekt op dit moment de tankinfrastructuur. Hoewel er veel onderzoek plaatsvindt, verkeren zowel de brandstofcel zelf als reformer zich momenteel nog in de ontwikkelingsfase. De ontwikkeling verloopt geleidelijk alhoewel er soms stapsgewijze voortgang wordt geboekt. Zo meldde Shell enige tijd geleden een doorbraak met een nieuw type katalysator dat de kern vormt van de reformer. Hoewel er nog heel veel R&D moet worden verricht lijkt, gezien het investeringsniveau, de auto-industrie echter veel van de brandstofcel te verwachten. Door velen wordt de brandstofcel dan ook beschouwd als een mogelijke lange termijn opvolger van de verbrandingsmotor. De potentiële milieuvoordelen zijn dan ook groot. Nagenoeg geheel emissievrij rijden, zowel in als buiten de stad en een potentieel tot 50 procent lagere broeikas-gasemissie bij gebruik van fossiele brandstoffen. Ook hier neemt het voordeel van de brandstofcel echter af bij hogere snelheden: brandstofcellen behalen nl. hun hoogste rendement bij deellast. Dit in tegenstelling tot verbrandingsmotoren, die juist bij vollast hun hoogste rendement behalen. De broeikasemissies kunnen nog verder worden beperkt indien duurzaam (klimaatneutraal) verkregen waterstof of methanol kan worden ingezet. Waterstof kan klimaatneutraal worden geproduceerd (met CO2
6
-opslag in de ondergrond) tegen een prijs van 150 à 200 gulden per ton vermeden CO2. Voor de opslag van waterstof aan boord van een voertuig is er nog veel ontwikkeling nodig om het probleem van volumebeslag en actieradius op te lossen. Ook voor methanol zijn er processen in ontwikkeling waarmee deze brandstof klimaatneutraal kan worden geproduceerd, onder meer in een project van VROM en EZ. Daarin wordt ook nagegaan wat op wereldschaal de mogelijkheden zijn om bijvoorbeeld de productie van biomethanol of andere biobrandstoffen van de grond te krijgen, en wat daarvan de kosten en overige voor- en nadelen zijn. De relatief hoge accijnzen op de transportbrandstoffen benzine en diesel maken het in principe binnen zekere grenzen mogelijk om klimaatneutrale brandstoffen met een verlaagde accijns concurrerend op de markt te brengen. (Dit betekent wel inkomstenderving voor de schatkist.) Onzekere factor vormt de kostenontwikkeling van de brandstofcel en z’n randapparatuur (nu nog zo’n US$ 1200/kW tegen ongeveer US$ 50/kW voor verbrandingsmotoren). Een aantal autofabrikanten is betrokken bij onderzoek naar brandstofcelvoertuigen, zij het minder dan bij R&D op het vlak van hybride voertuigen. Marktintroductie op zeer beperkte schaal is voor auto’s zeker niet voor 2003 à 2004 te verwachten. Honda, Toyota en DaimlerChrysler hebben aangekondigd in die tijdspanne modellen op de markt te brengen voorzien van een brandstofcel (o.a. in Californië, USA, om aan de verplichting tot het leveren van ZEV te voldoen). Een wat grootschaliger aanbod (orde grootte tienduizenden) zal waarschijnlijk niet voor 2010 plaatsvinden. Prestaties, comfort en gebruiksgemak zullen een grote rol spelen bij de marktacceptatie. Het is vooralsnog de vraag in hoeverre hierop geconcurreerd kan worden met conventionele voertuigen. De consumentenacceptatie zal daarnaast vooral afhangen van de aanschafprijs en de kosten per kilometer. Voor wat betreft bussen kan gemeld worden dat op dit vlak een aantal prototypen is gemaakt, waarvan een aantal in een pre-commercieel stadium. Ook voor deze voertuigen toepassingen) voor de kortere termijn misschien realistischer. geldt echter dat er nog veel onderzoek nodig zal zijn voordat er werkelijk tot een commerciële aanbod kan worden gekomen. Wat dat betreft is introductie van brandstofcellen in andere dan vervoerstoepassingen (te denken valt aan bv. stationaire – of kleinschalige (huishoudelijke) 10. Potentieel stiller Behalve luchtverontreiniging is ook geluid een item voor het beleid, dat voortdurend de publieke belangstelling heeft. In algemeenheid kan worden gesteld dat het vermogen dat als geluid wordt afgestraald door voertuigen een zeer kleine fractie vormt van het mechanisch opgewekte vermogen. Doordat de mechanische vermogens van wegvoertuigen in de toekomst met mogelijk andere aandrijfsystemen niet wezenlijk zullen veranderen, behoeft ook het afgestraalde geluid van zulke voertuigen niet per definitie te verminderen. Toch hebben bovengenoemde voertuigen met nieuwe technologiën de potentie stiller te zijn dan de huidige vervoermiddelen, omdat de achterliggende mechanismen die het geluid opwekken vaak minder agressief zijn. Bij conventionele voertuigen is de verbrandingsmotor hiertoe de grootste geluidsbron. Bij hybride voertuigen zullen de wisselkrachten van de verbrandingsmotor kleiner zijn door het vaak kleinere toerenbereik van de motor terwijl door het volledig ontbreken van een verbrandingsmotor in elektrische en brandstofcel voertuigen de geluidsbron potentieel nog kleiner is. Ook de nieuwe generatie voertuigen echter bevatten draaiende delen en ondergaan daardoor wisselkrachten die geluid opwekken. Het geluid zal evenwel nieuw en anders overkomen. Belangrijk is op te merken dat –hoewel de potentie aanwezig is-het geluidniveau niet vanzelfsprekend lager zal worden. Verder blijft bij wegvoertuigen het bandengeluid een rol spelen, zeker bij hogere snelheden. In de praktijk ziet men vaak dat de inspanning om voertuigen stiller te maken wordt uitgesteld ten gunste van andere problemen die als nijpender worden berschouwd. Eventuele vermindering van geluid wordt dan vaak gezien als een gunstige bijkomstigheid. Als er te weinig aandacht wordt besteed aan het geluidaspect dan dreigt de potentie om toekomstige voertuigen stiller te maken niet te worden omgezet in realiteit. 11. Stimuleringsmogelijkheden Nederlandse overheid Bij een bescheiden aanbod zoals de eerstkomende jaren te verwachten kunnen demonstratieprojecten op
7
projectbasis financieel en inhoudelijk worden gesteund vanuit het SSZ-programma1 van V&W, het REV-programma2 van EZ of het programma Demonstratieprojecten Motorvoertuigen (DEMO)3 van VROM. In de daarop volgende fase van een wat ruimer maar nog te duur aanbod komt het fiscale instrumentarium als eerste in aanmerking. Op dat gebied is al veel gerealiseerd. Vooralsnog (1 juli 1997 tot 1 juli 2002) gelden voor hybride voertuigen die ‘voornamelijk elektrisch’ worden aangedreven een nultarief voor de houdersschapsbelasting terwijl hybride personenvoertuigen voorzien van een elektromotor groter dan 10 kW ook in een BPM nultarief vallen. Ook voor volledig elektrische voertuigen gelden genoemde nultarieven. Voor vrachtwagens is het fiscale instrument niet bruikbaar. Zij betalen geen BPM en de MRB is in veel gevallen niet hoger dan het Europees voorgeschreven minimum. De subsidieregeling die is voorzien zal zich niet primair richten op echt nieuwe technologie, maar op voertuigen die aan (toekomstige) Europese eisen voldoen voorafgaand aan het moment waarop die verplicht worden. Vooruitlopend op een toekomstige definitieve en generieke regeling voor lagere accijnzen op milieuvriendelijke biobrandstoffen (mede een EU-aangelegenheid) kan op dit moment nationaal op projectbasis accijnsverlaging of -vrijstelling worden toegekend. Bedrijfsvoertuigen met bepaalde innovatieve technologie kunnen tenslotte nog profiteren van investeringsaftrekregelingen zoals VAMIL4 of EIA5.
1
Het programma "Stiller, schoner en zuiniger in het stedelijke gebied" Het programma "Rationeel energieverbruik in het verkeer en vervoer" 3 Onderdeel van het Subsidiebesluit milieugerichte technologie 4 Willekeurige afschrijving milieu-investeringen 5 Energie Investerings Aftrek 2
8
