Schonere Brandstoffen en Voertuigen. Overzicht van brandstoffen en technische ontwikkelingen voor het wegtransport vanuit milieuperspectief

Schonere Brandstoffen en Voertuigen Overzicht van brandstoffen en technische ontwikkelingen voor het wegtransport vanuit milieuperspectief

Inhoudsopgave 1. Inleiding................................................................................................................. 5 2. Benzine en diesel.................................................................................................. 7 3. Hybride aandrijvingen ........................................................................................ 13 4. LPG ...................................................................................................................... 17 5. Aardgas ............................................................................................................... 21 6. Biobrandstoffen.................................................................................................. 25 6.1 Biodiesel ........................................................................................................ 25 6.2 Bioethanol ..................................................................................................... 28 6.3 Biogas ............................................................................................................ 31 7. Elektrische voertuigen met accu's.................................................................... 33 8. Brandstofcellen .................................................................................................. 37 9. Verbrandingsmotoren op waterstof .................................................................. 41 10. Meer informatie ................................................................................................. 43

3

4

1. Inleiding

Groeiend volume wegverkeer

Verkeer en vervoer Verkeer en vervoer is een grote en nog steeds groeiende bron van CO2-emissies, het belangrijkste broeikasgas dat verantwoordelijk is voor klimaatverandering. Bovendien zorgt het verkeer ook voor emissies met schadelijke gevolgen voor de gezondheid en zorgt het voor geluidsoverlast en files. Alleen al in Europa vallen jaarlijks tienduizenden doden en honderdduizenden gewonden als gevolg van verkeersongevallen. Wagenparkbeheerders, automobilisten en chauffeurs kunnen een aantal van deze schadelijke effecten relatief eenvoudig verminderen. Door te kiezen voor schonere voertuigen, een meer efficiënte rijstijl en voor alternatieven voor de auto en het wegtransport. In de meeste gevallen zullen deze maatregelen, naast milieuvoordelen, ook financiële voordelen opleveren.

EU-project

Het project TREATISE TREATISE1 is een EU-project met een looptijd van januari 2005 tot juni 2007. Doel is het ontwikkelen en verzorgen van gratis trainingen op het gebied van duurzame mobiliteit voor professionals in energie en transport, zoals energieagentschappen en gemeenten. Het project beslaat drie onderwerpen: •

Schonere brandstoffen en voertuigen: toelichting op de belangrijkste autobrandstoffen en technologieën, inclusief de voordelen, nadelen, beschikbaarheid en kosten.

•

Het Nieuwe Rijden: de tips en techniek erachter die tot een efficiëntere rijstijl leiden.

•

Mobiliteitsmanagement: praktisch advies over alternatieven voor het gebruik van de auto.

Voor elk van deze drie onderwerpen wordt onder andere een handboek ontwikkeld. Alle handboeken zijn in een groot aantal talen beschikbaar. Meer informatie over het project TREATISE, over de deelnemende landen en over de trainingen is te vinden op www.treatise.eu.com. De handboeken zijn vanaf deze website te downloaden, evenals trainingshulpmiddelen voor de drie onderwerpen, zoals bijvoorbeeld een Virtual Trainer voor Het Nieuwe Rijden. Handboek Schonere Brandstoffen en Voertuigen

Handboek Schonere Brandstoffen en Voertuigen Dit handboek behandelt het onderwerp Schonere Brandstoffen en Schonere Voertuigen. Het geeft, vanuit milieuperspectief, een overzicht van brandstoffen en technische ontwikkelingen voor het wegtransport.

1

Trainingsprogramma voor lokale energieagentschappen, de transportsector en initiatieven in duurzame energie (Training programme for local energy agencies and actors in transport and sustainable energy actions).

5

6

2. Benzine en diesel Inleiding De schadelijke emissies voor de mens zijn de laatste jaren sterk verminderd, maar de reductie in CO2uitstoot blijft laag.

Benzine- en dieselmotoren leveren nu een veel hogere ‘luchtkwaliteit’ dan 15-20 jaar geleden, d.w.z. veel minder emissies die schadelijk zijn voor de gezondheid. Ook is het gemiddelde brandstofverbruik en de CO2-emissie van gewone automotoren in de loop der jaren steeds lager geworden – zij het minder aanzienlijk.

Uitstoot van verbrandingsgassen

Veel van de hier besproken ontwikkelingen - zoals kleinere auto's, katalysatoren en de effecten van elektrische apparatuur en airconditioning – gelden ook voor alternatieve brandstoffen en hybride voertuigen.

Kleinere en lichtere voertuigen Er is veel te winnen door ‘af te slanken’ naar kleinere en minder krachtige auto's.

De laatste jaren is de Europese markt in beperkte mate ‘kleiner gaan rijden’ (aanschaf van kleinere auto's). Dit blijft echter een gebied dat nog voor verbetering vatbaar is. De auto fungeert niet alleen als vervoermiddel, maar ook als statussymbool en uiting van persoonlijke voorkeur. Daardoor kiezen velen nog steeds een auto die veel groter en krachtiger is dan nodig, en daardoor ook minder zuinig. Het marketingbeleid van de fabrikanten versterkt dit effect aangezien grote en krachtige auto's doorgaans duurder zijn en meer winst opleveren. Maar er zijn sinds enkele jaren ook voorbeelden van autofabrikanten die milieuvriendelijke modellen en een milieubewust imago promoten.

Effect van lichte materialen wordt grotendeels tenietgedaan door luxe voorzieningen en extra veiligheid.

Nieuwe elektrische apparatuur aan boord en de populariteit van airconditioning doen

Mensen stimuleren om kleinere, minder krachtige en zuinigere auto's te kiezen, blijft een mogelijkheid om aanzienlijke milieuverbeteringen te bewerkstelligen. Sommige fabrikanten gebruiken aluminium of lichtgewicht legeringen om het voertuiggewicht te verlagen, maar meestal worden deze besparingen volledig tenietgedaan door extra voorzieningen in te bouwen, met name voor de veiligheid, zoals airbags en zijdelingse verstevigingen. Extra elektrische apparatuur en accessoires verhogen het brandstofverbruik omdat de dynamo die de accu laadt door de motor wordt aangedreven. Ook airconditioning verhoogt het verbruik door de extra mechanische en elektrische belasting van zo'n apparaat. Onderzoek van ADEME uit 2003 geeft aan dat een zwaar belaste

7

mogelijke besparingen teniet.

airconditioning tot circa 25% meer brandstofverbruik kan opleveren, wat over een jaar genomen neerkomt op zo'n 5%. Sommige ‘klimaatregelsystemen’ laten de airconditioning continu ‘automatisch’ draaien en moeten op ‘economy’ worden gezet om dit te voorkomen. De zakelijke vervoersmarkt werkt anders, omdat verlaging van het verbruik voor de meeste bedrijven al een prioriteit is. Bij bedrijfswagens zijn verdere verbeteringen daarom eerder te verwachten van technische verbeteringen dan van een cultuuromslag bij de aanschaf van auto’s.

Het gebruik van katalysatoren heeft schadelijke uitstoot aanzienlijk verminderd.

Voertuigtechnologie ter verbetering van de luchtkwaliteit De belangrijkste technische ontwikkeling van de afgelopen 15 jaar ter vermindering van de schadelijke uitstoot van voertuigen is de katalysator geweest. Deze werd in feite2 verplicht ingevoerd voor alle auto's die in de EU worden verkocht door de ‘Euro II’-norm van 1996. Katalytische omvormers, of katalysatoren, zitten tussen de voertuigmotor en de uitlaat. Het zijn keramische honingraatstructuren die met een laag van katalysatoren zoals platina, rodium en/of palladium zijn bedekt. De honingraatstructuur dient om een zeer groot oppervlak te creëren in een zo klein mogelijk volume aangezien de katalysereacties alleen aan het oppervlak plaatsvinden.

Katalysatoren voor benzinemotoren verminderen HC-, CO- en NOx-uitstoot.

Benzinemotoren (met vonkontsteking) zijn voorzien van een “driewegkatalysator”, omdat ze de uitstoot van 3 vervuilende stoffen verminderen: CO, HC en NOx. Een driewegkatalysator bestaat in feite uit twee verschillende delen: Een reductiekatalysator die het schadelijke NO splitst in het onschadelijke N2 en O2 [2NO N2 + O2]. En een oxidatiekatalysator die het schadelijke CO en HC oxideert naar het onschadelijke CO23 en H2O. Reductiekatalysatoren werken alleen goed als de motor nagenoeg ‘stoichiometrisch’ werkt, dat is wanneer de lucht-brandstofverhouding die naar de cilinders stroomt exact een volledige verbranding oplevert zonder overmaat aan lucht of brandstof. Om zeker te zijn dat een benzinemotor stoichiometrisch werkt, zit er een zuurstofsensor direct achter de katalysator (aan de uitlaatzijde). Deze sensor levert signalen aan het elektronisch systeem dat regelt hoeveel brandstof er in de cilinders wordt ingespoten.

De meeste katalysatoren voor dieselmotoren verminderen alleen de uitstoot van HC en CO.

Dieselmotoren zijn bedoeld om ‘arm’ te werken, wat wil zeggen dat ze de brandstof met een overmaat aan lucht verbranden. Reductiekatalysatoren werken niet onder arme verbranding en daarom hebben dieselmotoren alleen oxidatiekatalysatoren. Oxidatiekatalysatoren zijn effectief in het reduceren van CO en HC evenals in het reduceren van een deel van de fijne roetdeeltjes (PM), maar ze reduceren geen NOx. Daarom hebben dieselmotoren een veel hogere NOx-uitstoot dan benzinemotoren.

2

De Europese emissienormen reguleren de emissielimieten en geen technologie, maar om aan ‘Euro II’ te kunnen voldoen is een katalysator onontbeerlijk. 3 CO2 is natuurlijk nog steeds schadelijk vanwege het broeikaseffect, maar de extra hoeveelheid die ontstaat door de oxidatie van CO wordt doorgaans als niet-significant beschouwd.

8

Recirculatie van uitlaatgassen (EGR) verlaagt de NOxuitstoot door piektemperaturen te verlagen

Recirculatie van uitlaatgassen (EGR) is een techniek ter vermindering van NOx-uitstoot. Om de werking van EGR te begrijpen is het van belang om te bedenken dat NOx ontstaat als bij een hoge verbrandingstemperatuur de zuurstof en de stikstof uit de atmosfeer met elkaar reageren, en dat hoe hoger de temperatuur is, hoe meer NOx er ontstaat. Motoren met EGR leiden een deel van de uitlaatgassen, die zuurstofarm zijn omdat de meeste zuurstof al is verbrand, terug naar de motorinlaat. Op die wijze verlaagt EGR de piektemperaturen omdat er minder zuurstof is om te verbranden. Deze verlaging van de piektemperaturen vermindert de vorming van NOx.

In Europa zit EGR sinds 1996 standaard op dieselauto's en dieselbusjes

EGR werd voor het eerst toegepast in de VS in de jaren 70 voordat de ontwikkeling van de driewegkatalysator dit voor benzineauto’s overbodig maakte (aangezien driewegkatalysatoren uiterst effectief zijn in het verwijderen van NOx – zie hierboven). In Europa zit EGR op bijna alle dieselauto's en dieselbusjes die zijn verkocht na de invoering van de Euro II-normen in 1996.

EGR verhoogt het brandstofverbruik enigszins.

EGR verhoogt het brandstofverbruik enigszins. Omdat transporteurs grote waarde hechten aan een laag verbruik, wilden fabrikanten het systeem niet op vrachtwagens installeren. Maar om in 2005 aan de nieuwe Euro IV-norm te kunnen voldoen, zullen sommige vrachtwagens nu toch van EGR worden voorzien.

Selectieve katalytische reductie (SCR) zorgt voor een nog effectievere NOx-reductie met een ureumkatalysator.

SCR komt algemeen beschikbaar voor diesels vanaf 2006

Roetfilters voor dieselmotoren vangen stofdeeltjes zeer effectief op. Het verzamelde stof wordt verbrand om verstopping van de filters te voorkomen.

Selectieve katalytische reductie (SCR) zorgt voor een nog effectievere NOx-reductie bij diesels. SCR is een nabehandeling die NOx uit de uitlaatemissies verwijdert – het is een geavanceerde katalysator – in tegenstelling tot het EGR-systeem dat juist de vorming van NOx tracht te voorkomen. Vóór de SCR-katalysator wordt ammoniak (NH3) of ureum in de uitlaatgassen geïnjecteerd. De NH3 reageert vervolgens met het NO en NO2 tot het (onschadelijke) N2 en H2O. [4NO + 4NH3 +O2 4N2 + 6H2O]. SCR is nu al commercieel beschikbaar voor grote, stationaire dieselmotoren (waarbij afmetingen en gewicht minder belangrijk zijn) en zit ook op sommige dieselvrachtwagens. SCR wordt vanaf 2006 waarschijnlijk wijdverbreid ingevoerd om dieselvrachtwagens aan de strenge Euro IV- en Euro V-normen voor NOx te laten voldoen. Diesel-roetfilters filteren de vaste deeltjes (PM) uit de uitlaatgassen van voertuigen. Ze zijn zeer effectief en houden veelal meer dan 90% van de deeltjes tegen. De verzamelde deeltjes vormen een roet, dat vervolgens door middel van thermische regeneratie wordt verwijderd om de filterfunctie te behouden, d.w.z. het wordt verbrand om te voorkomen dat het filter verstopt raakt. De uitlaatgastemperatuur van dieselmotoren is normaal gesproken niet hoog genoeg om het roet automatisch te verbranden, maar roetfilters lossen dit als volgt op. ‘Passieve’ roetfilters gebruiken een oxidatiekatalysator om de oxidatietemperatuur van het roet te verlagen, terwijl ‘actieve’ roetfilters periodiek de temperatuur verhogen. De gangbare manier waarop een actief systeem de temperatuur verhoogt, is door zo nu en

9

dan extra dieselbrandstof te laten verbranden om zo de uitlaatgassen extra te verhitten, of met behulp van een elektrische verwarming. Roetfilters zijn nog niet populair maar winnen aan belangstelling.

Roetfilters zitten nog op slechts weinig nieuwe auto's, maar worden steeds populairder. Sommige Europese overheden geven subsidies op roetfilters. Veel mensen vinden dat roetfilters standaard aanwezig zouden moeten zijn, aangezien ze zeer effectief zijn en relatief goedkoop. De details van de Euro V-emissienorm moeten nog worden vastgesteld, maar waarschijnlijk zal deze wet in 2008/9 in werking treden en zodanig streng zijn dat roetfilters onontbeerlijk worden. Fabrikanten die nu al auto's met roetfilter leveren zijn o.a. BMW, Citroen, Mercedes, Peugeot en Toyota.

Roetfltersticker achterop bus

Het achteraf inbouwen van roetfilters is niet gemakkelijk. Het wordt tot dusver meestal alleen gedaan bij vrachtwagens en bussen, maar is ook mogelijk voor personen- en bestelauto’s. Deze roetfilters zijn minder effectief dan in nieuwe auto’s. Voor dergeljke ‘retrofit’van roetfilters komt in 2006 een subsidieregeling.

De laatste jaren is het motorrendement sterk verbeterd. Dat geldt met name voor dieselmotoren.

Verhoging van het motorrendement De laatste jaren ontwikkelen ook de gewone brandstofmotoren een hoger motorrendement. Dit geldt met name voor dieselmotoren en dat heeft – in combinatie met de relatief lage prijs van diesel in veel landen - de dieselauto de afgelopen tien jaar in heel Europa steeds populairder gemaakt. Sinds het begin van de jaren 90 zijn bijna alle dieselauto's voorzien van turbodieselmotoren, die een veel hoger rendement en vermogen leveren.

De ontwikkelingen gaan van turbo's en directe inspuiting, tot common-rail brandstofinjectie.

Directe inspuiting (DI) is sinds het einde van de jaren 90 ook gangbaar geworden voor dieselvoertuigen. DI spuit de brandstof direct in de verbrandingskamer, in plaats van in een voorkamer. Direct ingespoten motoren werken efficiënter dan indirect ingespoten motoren en besparen daarmee op brandstof en verminderen de CO2uitstoot, maar ze produceren meer roetdeeltjes en maken vaak meer lawaai. Ook bestaan er sinds enkele jaren direct ingespoten benzinemotoren, maar dit blijven uitzonderingen. ‘Common-rail’ directe inspuiting verwijst naar motoren met één gemeenschappelijke brandstoftoevoerleiding onder zeer hoge druk voor alle cilinders. De hoge druk in de leiding zorgt voor een betere verstuiving van de brandstof en daardoor een efficiëntere verbranding. Voor elke cilinder wordt uiterst nauwkeurig de

10

hoeveelheid en de timing van de brandstofinspuiting geregeld, wat het motorrendement nog eens extra verhoogt.

Zwavelarme brandstoffen Zwavelarme benzine en diesel verminderen de vervuilende uitstoot.

Zwavelarme brandstoffen – doorgaans met minder dan 50 ppm (parts per million) zwavel – stoten vrijwel geen zwaveldioxide (SO2) uit en minder vaste deeltjes. Bovendien vermindert zwavel in een brandstof de werking van de driewegkatalysator en van de SCR-katalysatoren voor NOx, zodat bij gebruik van zwavelarme brandstoffen ook de uitstoot van CO, HC en NOx vermindert.

De EU-wetgeving schrijft voor dat alle in Europa verkochte benzine en diesel zwavelarm moet zijn.

In de afgelopen 6 tot 7 jaar is het zwavelgehalte van benzine en diesel voor het wegverkeer binnen de EU verlaagd van circa 500 ppm naar een Europese norm van maximaal 50 ppm. Er is ook Europese wetgeving aangenomen waarin het wettelijke maximum zal worden verlaagd tot 10 ppm in 2009. Brandstoffen met minder dan 10 ppm zwavel worden soms ook wel ‘zwavelvrij’ genoemd. Deze verlaging van het zwavelgehalte heeft de luchtkwaliteit aanzienlijk verbeterd, hoewel het proces in de raffinaderijen om de zwavel te verwijderen zelf ook energie kost en daarom eigenlijk de CO2-uitstoot van de brandstof enigszins verhoogt.

Tanken

Moderne benzinemotoren doen niet onder voor motoren die op gas rijden.

Diesels produceren nog veel roet, stof en NOx, tenzij er achteraf filters zijn ingebouwd.

Zowel benzine- als dieselmotoren zijn geschikt voor hybride toepassingen.

Milieuprestaties Moderne benzinemotoren zijn veel schoner dan vergelijkbare motoren van een paar jaar geleden. In feite is er wat betreft de luchtkwaliteit weinig verschil meer tussen een moderne benzinemotor en een motor die op gas rijdt. Ook dieselmotoren zijn de laatste jaren veel schoner geworden. De meeste diesels produceren echter nog steeds aanzienlijke hoeveelheden NOx en schadelijke deeltjes, tenzij er roetfilters zijn geïnstalleerd. Dieselmotoren hebben echter een inherent CO2voordeel, zodat in veel situaties een diesel met een roetfilter en een goede NOx-reductiestrategie een goed en milieuvriendelijk alternatief kan zijn. Zowel benzine- als dieselmotoren zijn geschikt voor hybride aandrijvingen (zie hoofdstuk 3), waarmee aanzienlijke brandstofbesparingen te realiseren zijn en dus ook een veel lagere CO2-uitstoot. Ook zijn zowel benzine- als dieselmotoren geschikt voor biobrandstoffen (zie hoofdstuk 6), waarmee de netto CO2-uitstoot verder kan worden verlaagd.

11

12

3. Hybride aandrijvingen Hybride voertuigen hebben zowel een gewone motor als een elektromotor. Ze rijden schoner en zuinger dan conventionele voertuigen. Hybride auto´s hoeven niet aan het stopcontact.

Inleiding Een hybride auto beschikt zowel over een verbrandingsmotor als over een elektromotor. Hybride auto´s zijn schoner en efficiënter dan gewone auto´s en hun kilometerkosten zijn lager, maar ze zijn duurder in de aanschaf. Het rijden met een hybride auto is niet moeilijker dan met een gewone auto: ze schakelen automatisch tussen de verschillende soorten aandrijvingen, ze hoeven nooit met de stekker in het stopcontact en ze hebben een automatische versnellingsbak.

Toyota Prius

Veel fabrikanten produceren hybride modellen.

Hybride auto´s zullen steeds meer aan populariteit winnen.

Dieselelektrische hybride auto´s zullen snel volgen.

Toyota introduceerde in 1997 de eerste hybride auto in massaproductie ter wereld – de eerste generatie Prius – op de Japanse markt. De Honda Insight volgde in 1999. Onlangs hebben deze fabrikanten weer nieuwe hybride modellen op de markt gebracht, evenals Ford, GM en Peugeot-Citroen. Hybride auto's trekken veel aandacht, in de eerste plaats van de autobladen maar nu ook steeds meer van de algemene media. Veel overheden stellen subsidies beschikbaar voor hybride auto's. Dit heeft bijgedragen aan de populariteit van deze voertuigen, met lange wachtlijsten voor diverse hybride modellen in de VS en in Europa als gevolg. Hybride voertuigen zullen de komende jaren een steeds groter deel van de markt veroveren en nog vele jaren interessant blijven. De meeste kenners denken dat op middellange termijn binnen 15-25 jaar - de hybride auto een plaats heeft naast waterstofauto's met brandstofcel (FCV), waarbij FCV's op de lange termijn de overhand zullen krijgen. Op dit moment zijn alle hybride auto's benzine-elektrisch maar waarschijnlijk komen er binnenkort dieselelektrische hybriden die nog zuiniger zijn, mogelijk al vanaf begin 2006. Fabrikanten zijn begonnen met de benzine-elektrische modellen omdat dieselmotoren duurder zijn en de prijs van een hybride auto extra zouden opdrijven.

Hybride technologie Stop-start hybriden schakelen automatisch uit wanneer een voertuig stilstaat.

De kosten, complexiteit en werking van hybride systemen kunnen sterk variëren. Meestal wordt de volgende indeling aangehouden. Stop-start of microhybriden hebben relatief kleine elektromotoren die niet direct de wielen aandrijven maar die krachtig genoeg zijn om de motor zeer snel te starten. Op die manier kan de benzinemotor van een microhybride 13

automatisch worden uitgeschakeld als hij stationair draait (voor een verkeerslicht bijvoorbeeld) en weer meteen worden gestart als de bestuurder gas geeft, zonder dat de contactsleutel hoeft te worden omgedraaid en zonder te merken dat de motor is gestopt. Stop-start systemen zijn geen echte hybride systemen, omdat de elektromotor niet voor de aandrijving zorgt. De besparing op het verbruik is bij dit systeem zo'n 10%, maar de lage kosten ervan zijn een groot voordeel. Een voorbeeld van een stop-start hybride is de Citroen C3. Semi-hybride auto´s ondersteunen de motor elektrisch als er extra vermogen wordt gevraagd. Ze kunnen ook ‘regeneratief remmen’.

Semi-hybriden hebben ook de hierboven beschreven stopstart functie maar gebruiken hun elektromotor ook voor de aandrijving. Semi-hybriden kunnen echter niet alleen op hun elektromotor rijden omdat die niet direct aan de wielen is gekoppeld. Maar ze leveren wél extra aandrijfvermogen als de motor zwaar wordt belast, bij snel optrekken bijvoorbeeld. Semi-hybriden kunnen ook profiteren van ‘regeneratief remmen’: tijdens het remmen zet de motor een deel van de bewegingsenergie om in elektriciteit die in accu's wordt opgeslagen.

Zijdoorzicht hybride Honda Civic

Het 'Integrated Motor Assist' van Honda in de Insight en Civic (en in sommige landen ook de Accord) is een voorbeeld van een semi-hybride, hoewel dit Honda-systeem ook drie van de vier motorcilinders kan uitschakelen om het verbruik te verlagen. De hybride Civic stoot circa 25% minder CO2 uit dan de niet-hybride versie. Een ‘volledig hybride auto’ kan op zijn motor rijden, elektrisch, of beide. Semi-hybride en volledig hybride auto´s zorgen voor een aanzienlijk lager verbruik en voor minder CO2-uitstoot.

Een volledig hybride systeem, zoals de ‘Hybrid Synergy Drive’ op de Toyota Prius, kan op zijn motor rijden, elektrisch, of op beide tegelijk. Het Toyota-systeem, dat in licentie grotendeels ook door Ford wordt gebruikt voor de hybride Escape, werkt met een continu variabele ‘vermogensverdeler’ om het motorvermogen te verdelen over de wielen en een dynamo. De dynamo voedt de elektromotor die weer de wielen aandrijft. Dit is een gecompliceerd maar zeer zuinig systeem omdat de motor continu met een hoog rendement werkt. Als het motorvermogen niet nodig is om de wielen aan te drijven, laadt de motor via de dynamo de accu's op. Deze accu's worden ook bij het regeneratief remmen opgeladen. Bij veelvuldig stoppen en bij lage snelheden - waarbij benzinemotoren een hoog verbruik hebben – wordt de motor

14

volledig uitgeschakeld en neemt de elektromotor de aandrijving over met de energie uit de accu's. Het systeem dat in de Lexus RX400h met vierwielaandrijving zit, werkt op dezelfde manier maar dan met twee elektromotoren, één voor de voorwielen en één voor de achterwielen.

Hoewel de huidige hybride auto´s niet extern kunnen worden opgeladen, wordt dit misschien wel mogelijk.

Hoewel de huidige hybriden niet extern kunnen worden opgeladen, is de ontwikkeling van dergelijke plug-in hybriden wel binnen enkele jaren mogelijk. Zulke voertuigen hebben dan grotere accu's dan de huidige hybriden voor een veel grotere elektrische actieradius. (De Prius kan bijvoorbeeld maar 3 km lang volledig elektrisch rijden). De eigenaars zijn niet verplicht om hun voertuigen extern op te laden, maar als ze dat wel doen neemt de elektrische actieradius sterk toe - tot wel 50 of 65 km per acculading - voor een nog lager verbruik en nog minder milieubelasting. Dat er nu geen extern oplaadbare hybriden te koop zijn, ligt wellicht aan het duidelijke onderscheid dat fabrikanten willen maken tussen hybride auto's en elektrische auto's.

Marketing van hybride auto's Sommige van de meest recente hybride modellen worden in de markt gezet als sportieve auto.

De Lexus is ook een interessante auto vanuit marketingoogpunt: terwijl de eerste hybriden meestal op milieuargumenten werden verkocht (denk aan het ‘futuristische’ design van de Insight en het aparte uiterlijk van de eerste generatie Prius), wordt de Lexus in de markt gezet als de krachtige variant van de RX300. De Honda Accord IMA hybrid (in de VS op de markt vanaf eind 2004 maar nog niet in Europa) werd door Honda op dezelfde manier aangeprezen met “meer vermogen en betere rijprestaties dan de 240 pk Accord V6 maar met de zuinigheid van een compacte viercilinder Civic” Deze twee modellen schetsen een toekomst waarin hybride auto's heel gewoon zullen worden en op grond van hun totale prestaties zullen worden verkocht: op basis van wat ze presteren in plaats van wat ze zijn.

Milieuprestaties Hybride voertuigen stoten minder CO2 uit dan een conventionele auto.

Met 80 g/km produceert de Honda Insight de laagste CO2uitstoot van alle commercieel verkrijgbare auto's met inwendige verbrandingsmotor (ICE) ter wereld, en met 104 g/km is de Prius de beste van alle in massa geproduceerde ICE-auto's. Het mag duidelijk zijn waarom hybride auto's de laatste acht jaar zo'n opschudding hebben veroorzaakt in milieu- en autokringen. De lage uitstoot van de Prius is nog indrukwekkender als je bedenkt dat het een grote familieauto is en dat zijn emissies toch nog lager zijn dan die van kleine dieselauto's zoals de Toyota Yaris, Citroen C2 en VW Lupo. De uitstoot van de meeste modellen voldoet ruimschoots aan de

15

recente Europese ‘Euro IV’-emissienormen. Sommigen menen dat het ‘echte’ verbruik (en de CO2uitstoot) hoger is dan geadverteerd.

Er doen verhalen de ronde dat hybriden in de ‘echte wereld’ hun lage verbruik en CO2-uitstoot niet zouden halen. Maar dat wordt van de meeste nieuwe voertuigtechnieken gezegd en het is nog niet duidelijk of er echt grote verschillen zijn tussen de officiële cijfers en het verbruik en de CO2-uitstoot in de praktijk.

De kosten Hybride auto´s kosten meer, maar zijn zuiniger in het verbruik en worden vaak gesubsidieerd. Voor veelrijders kunnen ze netto goedkoper zijn.

Hybride auto's zijn duurder dan niet-hybride auto's maar kunnen veel brandstofkosten besparen. In de meeste Europese landen – en op veel plaatsen in de VS – gelden er subsidies en/of belastingvoordelen voor hybride auto's. Veelrijders kunnen goedkoper uit zijn. De fabrikanten hebben geen duidelijk zicht op de winstgevendheid van hybriden, althans op de korte termijn, aangezien ze - volgens kenners - veelal nog toeleggen op elke verkochte auto. Maar de productiekosten zullen natuurlijk afnemen als het aantal verkochte auto's toeneemt.

Marktaandeel Hoewel er voor de meeste modellen wachtlijsten zijn, worden er nog slechts weinig hybride auto´s verkocht.

Het aantal verkochte hybride auto's is relatief laag ten opzichte van gewone auto's, maar dat komt eerder door de beperkte leveringscapaciteit dan door de vraag. Daardoor bestaan er voor de meeste hybride modellen wachtlijsten, zowel in de VS als in Europa. Van de Toyota Prius zijn al meer dan 300.000 exemplaren verkocht sinds de introductie ervan in Japan in 1997. Daarmee is dit de best verkochte hybride ter wereld. In 2004 zijn er in Nederland 1.068 Priussen verkocht.

16

4. LPG Inleiding LPG is een mengsel van propaan en butaan.

LPG (liquefied petroleum gas), ofwel autogas, is een mengsel van propaan (C3H8) en butaan (C4H10). De verhouding tussen de twee gassen kan per land verschillen, maar doorgaans zit er 80-95% propaan in. LPG wordt verkregen uit twee bronnen: als destillaat bij de verwerking van ruwe olie in raffinaderijen en als bijproduct van aardgasvelden.

LPG-auto's LPG-auto's zijn gelijk aan benzineauto's, maar met een ander brandstofsysteem.

LPG-auto's zijn gelijk aan benzineauto's, maar met een ander systeem voor het opslaan en inspuiten van de brandstof. De meeste bestuurders merken geen verschil tussen het rijden op benzine en op LPG. Bij de normale omgevingsdruk is LPG een gas, maar het wordt al vloeibaar bij een relatief lage druk (circa 20 bar). Het kan daarom als vloeistof in de auto worden opgeslagen onder een druk van circa 25 bar, maar het wordt als gas aan de cilinders van de motor geleverd.

De meeste werken op beide brandstoffen: ze hebben zowel een benzineals een LPG-tank.

De meeste LPG auto's in Europa zijn geschikt voor twee brandstoffen: ze hebben zowel een LPG-tank als een benzinetank aan boord en kunnen met één druk op de knop omschakelen van de één naar de ander, zodat men nooit zonder brandstof hoeft te zitten in een gebied met weinig LPGtankstations. Er zijn echter veel LPG-kenners die beweren dat specifieke LPG-motoren (voor slechts één type brandstof) een lager verbruik en minder uitstoot kunnen opleveren.

Vermogen en rijprestaties zijn vergelijkbaar met benzineauto's. Het verbruik is hoger dan dat van benzine of diesel.

De prestaties van LPG-auto's zijn vergelijkbaar met die van benzineauto's en ook wat betreft het rijden is er weinig merkbaar verschil. Een LPG-auto verbruikt gemiddeld zo'n 2025% meer brandstof dan een auto die op benzine rijdt en circa 30-40% meer dan een dieselauto.

LPG-tanks zijn meestal cilinder- of torusvormig.

De meeste LPG-tanks zijn cilindervormig en zitten in de bagageruimte van de auto of in de laadruimte van een busje, waardoor het nuttig laadvermogen afneemt. Een alternatief is een torusvormige tank die op de plaats van het reservewiel past, hoewel in dat geval het reservewiel los in de bagageruimte moet worden meegenomen en er nog steeds plaats verloren gaat. In sommige landen is het echter wettelijk toegestaan om een reparatiespuitbus voor lekke banden mee te nemen in plaats van een reservewiel. Tanks voor auto's zijn meestal 15 tot 25 liter groot en voor bussen zijn er tanks tot 40 liter. LPG-bussen beschikken over veel grotere tanks die op of in het dak zijn gemonteerd.

De meeste benzineauto's zijn geschikt te maken voor LPG, maar diesels niet.

In de meeste benzineauto's kan een LPG-installatie worden ingebouwd, maar voor dieselauto's is dit veel minder praktisch omdat het duur en ingewikkeld is om bougies te monteren, de

17

compressieverhouding te wijzigen, etc. Inbouwinstallaties vereisen een aanvullende garantie.

Bij elke inbouw achteraf dient een nieuwe garantie te worden afgegeven voor die onderdelen van de originele garantie die door het ombouwen vervallen.

LPG en de voertuigveiligheid De kwaliteit van inbouw achteraf varieert sterk.

Standaard ingebouwde LPG-installaties voldoen aan hoge eisen, maar de kwaliteit en veiligheid van achteraf ingebouwde installaties kan sterk variëren. Een goede LPG-installatie heeft allerlei veiligheidsvoorzieningen: een tank die stevig genoeg vastzit om een ernstige botsing te doorstaan, een overdrukklep die gecontroleerd LPG uit de tank kan laten ontsnappen in geval van oververhitting, brandstofleidingen van het juiste materiaal die op voldoende afstand van de uitlaat zijn bevestigd en een ‘gasdicht omhulsel’ dat de kleppen omsluit en ventileert naar de buitenlucht onder de auto.

Autogasinstallatie

Wie een voertuig wil laten ombouwen naar LPG, doet er goed aan een bedrijf te kiezen dat erkend is door de Rijksdienst voor het Wegverkeer, omdat deze bedrijven altijd de richtlijnen voor de voertuigveiligheid naleven.

Milieuprestaties Een goede LPGauto is vaak iets schoner dan de benzinevariant.

De voorsprong van LPG is verkleind omdat benzine en diesel schoner zijn geworden.

Het is lastig om algemeen geldende uitspraken te doen over de relatieve emissievoordelen van de verschillende soorten brandstoffen omdat e.e.a. ook afhangt van het model voertuig en de ingebouwde apparatuur. Maar ten opzichte van een vergelijkbare benzineauto produceert een goed werkende LPGauto gemiddeld per km 5-10% minder CO2 en iets minder HC en NOx. Ten opzichte van een vergelijkbare dieselauto zal een LPGauto gemiddeld even veel CO2 produceren of wellicht iets meer, maar veel minder roetdeeltjes (PM) en NOx - tenzij er een roetfilter op de dieselauto zit: zie hoofdstuk 2. Het relatieve milieuvoordeel van LPG-voertuigen ten opzichte van benzine en diesel is de afgelopen jaren afgenomen omdat conventionele auto's veel schoner zijn geworden.

18

Marktaandeel In Nederland rijden er circa 250.000 LPG-voertuigen, die bijna allemaal ook geschikt zijn voor benzine, op een totaal van circa 7 miljoen geregistreerde personenauto’s. In Nederland is LPG bij ongeveer 50% van de benzinestations verkrijgbaar.

Er zijn ruim 2.000 LPG-tankstations in Nederland, dat is ongeveer 50% van het totaal. Sinds de jaren ‘80 is het aantal LPG-auto's en -tankstations aanzienlijk afgenomen, voornamelijk omdat de steeds betere dieselauto’s een sterke concurrent werden voor veelrijders en omdat LPG na de rampen in Enschedé en Volendam een imago van onveiligheid kreeg. Een flink aantal pompen werd uit woongebieden verbannen. Inmiddels is er sprake van een zekere revivial van LPG vanwege de hoge olieprijzen.

De kosten

Een liter LPG is goedkoper dan een liter benzine of diesel, maar de vaste kosten zijn hoger.

Goede LPG-voertuigen kosten gemiddeld zo'n € 2.500 meer dan benzineauto's en een goede LPG-inbouwinstallatie kost ongeveer € 3.000. Een liter LPG kost ongeveer de helft van een liter diesel en iets meer dan een derde van een liter benzine, maar LPG-voertuigen verbruiken meer per kilometer zodat de brandstofverbruikkosten ongeveer die van een dieselauto zullen benaderen en circa 20% lager zullen zijn dan die van een benzineauto. De vaste kosten voor het rijden op LPG zijn iets hoger. Dat komt o.m. door de hogere wegenbelasting voor LPGvoertuigen. Dit nadeel wordt deels ongedaan gemaakt door een jaarlijkse korting van € 317 op de wegenbelasting, maar die geldt alleen voor auto’s met een G3-installatie.

Voor ‘veelrijders’ is het voordelig een LPG-installatie te laten inbouwen in de auto.

Al jarenlang is het voor ‘veelrijders’ voordelig een LPGinstallatie in de auto te laten inbouwen. Voor grotere auto’s ligt het omslagpunt bij minder dan 20.000 km per jaar. Het omslagpunt bij tweedehands auto’s die al voorzien zijn van een G3-installatie, ligt onder de 10.000 km per jaar. Op www.autogas.nl is een calculator te vinden om de kosten en baten voor de specifieke situatie uit te rekenen.

19

20

5. Aardgas Inleiding Aardgas bestaat voornamelijk uit methaan afkomstig uit ondergrondse kamers.

Aardgas bestaat voornamelijk uit methaan (CH4) en is hetzelfde gas dat ook voor koken en verwarming wordt gebruikt. Eigenlijk bestaat het uit een mengsel van 70-90% methaan aangevuld met ethaan, propaan en butaan. Aardgas is een fossiele brandstof die uit grote ondergrondse reservoirs wordt opgepompt, zoals die onder Slochteren, de Noordzee en de Kaspische zee. Ook moerasgas, dat ontstaat door de anaërobe afbraak van organisch materiaal, bestaat voornamelijk uit methaan. Meer informatie over biogas is te vinden in hoofdstuk 6.

Aardgasauto's Aardgasauto's zijn gelijk aan benzineauto's, maar hebben een ander brandstofsysteem.

Aardgasauto's hebben een verbrandingsmotor met vonkontsteking (behalve de dual-fuel aardgasauto's – zie hieronder) en zijn vergelijkbaar met benzineauto's maar dan met een ander opslag- en aanvoersysteem voor de brandstof.

Het aardgas wordt onder druk opgeslagen (CNG) of in vloeibare vorm (LNG).

Omdat aardgas onder druk niet snel vloeibaar wordt, moet het ofwel onder een zeer hoge druk worden opgeslagen als 'compressed natural gas' (CNG), doorgaans bij een druk van 200 bar, of als supergekoeld vloeibaar aardgas 'liquefied natural gas' (LNG) bij een temperatuur van –180 °C. CNG is de populairste methode van de twee omdat deze veel geld en energie kost om LNG te produceren en vanwege de problemen met de verdamping van LNG tijdens de distributie en het gebruik ervan.

CNG is de meest populaire optie.

CNG-brandstoftanks moeten uiterst sterk zijn om de druk van meer dan 200 bar te kunnen weerstaan en zijn daarom meestal gemaakt van dik staal. Lichtgewicht composiet tanks vormen echter een goed alternatief. LNG-tanks zijn veel lichter - het zijn in feite grote thermosflessen - maar ze nemen veel plaats in omdat er veel isolatiemateriaal nodig is om te voorkomen dat het LNG opwarmt en gaat koken. Tegenwoordig worden de aardgastanks in personenauto’s weggewerkt in de bagageruimte met beperkt ruimteverlies. Bij bussen worden de tanks veelal op het dak geplaatst.

Systemen en technieken voor aardgasgebruik Er zijn drie soorten aardgasauto's: mono-fuel aardgasauto's rijden alleen op aardgas; bi-fuel aardgasauto's kunnen ook op benzine rijden; en dual-fuel aardgasauto's rijden op een mengsel van aardgas en diesel, waarbij de mengverhouding van deze twee soorten brandstoffen afhangt van het toerental en de belasting van de motor. Alle drie de modellen hebben 21

hun voordelen en nadelen: Mono-fuel aardgasauto's rijden optimaal op aardgas, en leveren minder uitstoot.

Bi-fuel aardgasauto's kunnen ook op benzine rijden om brandstofgebrek te voorkomen.

Dual-fuel aardgasauto's rijden op een mengsel van aardgas en diesel.

Mono-fuel aardgasauto's (voor slechts één soort brandstof) kunnen middels een hogere compressieverhouding optimaal op aardgas worden afgesteld, waardoor het motorrendement doorgaans toeneemt. Dit is mogelijk omdat aardgas een hoger octaangetal4 heeft dan benzine of diesel, wat een hogere compressieverhouding mogelijk maakt zonder dat de motor gaat pingelen. Mono-fuel aardgasauto's kunnen ook van een katalysator worden voorzien die meer methaan verwijdert dan normale katalysatoren voor benzine of diesel, wat een lagere methaanuitstoot mogelijk maakt. De meeste, maar niet alle aardgasauto's die in Europa worden verkocht, rijden exclusief op aardgas. Veel lichte aardgasvoertuigen (auto's en busjes) hebben bi-fuel motoren om te voorkomen dat ze zonder brandstof komen te staan als er geen aardgasvulstation in de buurt is. Dit is voor lichte voertuigen eerder een probleem omdat hun gebruikspatronen minder voorspelbaar zijn dan die van vrachtwagens en bussen en omdat met name personenauto's geen grote tanks kunnen herbergen. Maar bi-fuel aardgasauto's kunnen niet optimaal worden afgesteld op aardgas en behalen niet alle mogelijke voordelen wat betreft vermindering van de uitstoot. Dual-fuel motoren profiteren van het inherent hogere rendement van dieselmotoren bij lage belastingen, wat voornamelijk te danken is aan de lagere smoorverliezen van motoren met compressieontsteking. De diesel ontsteekt door de compressie en ontsteekt op zijn beurt weer het aardgas. Bij lage belastingen (als de motor stationair draait bijvoorbeeld) lopen dual-fuel motoren voornamelijk of geheel op diesel. Bij hoge vermogens echter wordt een mengsel van de twee brandstoffen gebruikt, tot wel 80-90% aardgas bij hoge belastingen. Er is altijd een beetje diesel nodig om het mengsel te ontsteken omdat ook dual-fuel motoren met compressieontsteking werken.

Milieuprestaties Aardgasauto's produceren doorgaans minder schadelijke uitstoot dan benzine- of dieselauto's.

Aardgasauto's zijn doorgaans zeer schoon wat betreft de schadelijke emissies die slecht zijn voor de volksgezondheid, zoals fijne roetdeeltjes (PM), koolmonoxide (CO), stikstofoxiden (NOx) en kankerverwekkende koolwaterstoffen (HC). Met name het ontbreken van de deeltjesemissies is een groot voordeel als het aardgasvoertuig een dieselmotor vervangt, zoals bij een vrachtwagen of bus. Methaan zelf is natuurlijk ook een koolwaterstof, maar het wordt anders geclassificeerd dan de overige HC's omdat methaan niet schadelijk is voor de mens, maar wel een broeikasgas is. Met betrekking tot aardgasauto's wordt er daarom vaak

4

Het octaangetal is een maat voor de klopvastheid bij de verbranding: hoe hoger het getal hoe minder snel er spontane ontbranding zal plaatsvinden voor de ‘verbrandingsgrens’ en hoe hoger de compressieverhouding mag zijn.

22

gesproken over niet-methaan koolwaterstoffen (NMHC) in plaats van alleen maar over HC. De uitstoot van methaan kan hoog zijn, tenzij er een methaankatalysator is geïnstalleerd.

Aardgasauto's stoten minder CO2 uit dan gewone auto's. Maar voor het stadsverkeer is de CO2-uitstoot vergelijkbaar met die van een dieselmotor.

Zoals hierboven werd genoemd, zijn specifieke aardgasauto's vaak voorzien van een methaankatalysator die specifiek de hoge methaanuitstoot van deze motoren vermindert. Maar deze methaankatalysatoren kunnen niet op bi-fuel en dual-fuel aardgasauto's worden gemonteerd. Derhalve kan de methaanuitstoot van die voertuigen aanzienlijk bijdragen aan het broeikaseffect. Een tamelijk zwaar belaste aardgasauto zal circa 20% minder CO2 produceren dan een benzineauto en 5-10% minder dan een dieselauto. Maar in het stadsverkeer zal het inherent hogere rendement van dieselmotoren bij lage belastingen dit voordeel tenietdoen en produceren aardgas- en dieselauto's ongeveer even veel CO2. Wat betreft de relatieve CO2-uitstoot van diesel- en aardgasauto's zijn er in feite twee tegengestelde effecten: dieselmotoren zijn efficiënter (ze halen meer bewegingsenergie uit de totale energie die de brandstof kan leveren) maar de verbranding van aardgas levert minder CO2 per vrijgemaakte eenheid energie door de lagere moleculaire koolstofwaterstofverhouding.

De kosten Aardgasauto's kosten meer dan dieselauto's maar de brandstofkosten zijn lager.

Net als voor de andere alternatieve brandstoffen geldt, zijn aardgasauto's duurder in de aanschaf maar goedkoper in het gebruik. Daarnaast zijn aardgastankstations duur – veel duurder dan LPG-stations - en de exploitatie ervan is alleen commercieel aantrekkelijk als er veel klanten gebruik van maken. Dit betekent dat de invoering van aardgas als autobrandstof een klassiek kip-ei-probleem kent, waarbij de brandstofleveranciers pas tankstations willen bouwen als er meer aardgasauto's zijn, en er pas meer aardgasauto's zullen worden verkocht als er meer tankstations zijn.

Marktaandeel Er zijn wereldwijd bijna 4 miljoen aardgasauto's in gebruik.

Rijden met aardgas wordt in Nederland bevorderd, m.n. voor stedelijk openbaar

Volgens de 'International Association of Natural Gas Vehicles' zijn er wereldwijd meer dan 4 miljoen aardgasauto's in gebruik, waarvan er 1,4 miljoen rondrijden in Argentinië en 1 miljoen in Brazilië. In Italië rijden de meeste aardgasauto's van Europa, 420.000 stuks, gevolgd door Duitsland met 27.000 en Ierland met 10.000. In Madrid rijden meer dan 500 aardgasvoertuigen voor de publieke sector, waaronder bussen en vuilniswagens. In Nederland zijn er veel initatieven om het rijden op aardgas te bevorderen in het stedelijk openbaar vervoer en wagenparken. In Haarlem gaan begin 2006 85 aardgasbussen rijden. Concrete plannen zijn er ook in Leeuwarden, Groningen, Tilburg en Nijmegen. Nederland kent nu een zestal

23

vervoer en wagenparken.

aardgasvulstations waaronder twee publiek, maar dit aantal zal in de komende jaren tot enkele tientallen groeien.

Aardgasbus in Haarlem

Verschillende fabrikanten produceren aardgasvoertuigen, waaronder Cummins, ERF, Ford, General Motors, Iveco, Volkswagen en Volvo.

24

6. Biobrandstoffen Inleiding Biobrandstoffen worden gemaakt uit allerlei soorten biomassa. De belangrijkste biobrandstoffen zijn biodiesel en bioethanol (alcohol). Biobrandstoffen helpen de energietoevoer zeker te stellen, verminderen de uitstoot van broeikasgassen en leveren nieuwe markten voor de landbouw.

Een EU-richtlijn stelt doelen voor het gebruik van biobrandstoffen.

Biobrandstoffen zijn vloeibare of gasvormige brandstoffen die uit allerlei soorten biomassa afkomstig kunnen zijn. Ze kunnen van planten worden gemaakt, van sommige gewassen of van gerecyclede of afgewerkte plantaardige olie. Als brandstof voor het wegverkeer zorgen biobrandstoffen voor een vernieuwbare en duurzame transportwijze met een lage kooldioxideuitstoot. De conventionele brandstoffen daarentegen, zoals benzine, diesel en autogassen als LPG en ook aardgas, zijn allemaal fossiele brandstoffen waarvan de voorraad eindig is. Biobrandstoffen voor het wegverkeer zijn al enige jaren in opkomst. De belangrijkste redenen voor de invoering van biobrandstoffen zijn: • • • •

de toekomst van de energielevering veiligstellen; de uitstoot van broeikasgassen verminderen; meer gebruik van duurzame energie stimuleren; nieuwe markten creëren voor landbouwproducten.

Op basis van deze overwegingen heeft de Europese Commissie in 2003 een Biobrandstoffenrichtlijn uitgevaardigd waarin de lidstaten doelstellingen moeten formuleren voor de verkoop van biobrandstoffen in 2005 en 2010. De Richtlijn bevat “referentiewaarden” waar de lidstaten bij het formuleren van hun eigen doelstellingen rekening mee moeten houden – namelijk 2% van de energie-inhoud in 2005 en 5,75% in 2010. De belangrijkste biologische brandstoffen zijn biodiesel en bioethanol (alcohol). Biodiesel is een dieselvervanger, terwijl bioethanol aan benzine wordt toegevoegd. Biobrandstoffen kunnen voor allerlei voertuigen worden gebruikt – auto's, bestelwagens, bussen, vrachtwagens en landbouwvoertuigen.

6.1 Biodiesel De productie van biodiesel Biodiesel is gemaakt van plantaardige olie of afgewerkte frituurolie.

Biodiesel is een algemene naam voor methylesters uit organische gewassen. Biodiesel kan uit allerlei plantaardige oliën worden gewonnen, waaronder koolzaadolie en de concurrerende oliën zoals zonnebloemolie, palmolie en sojaolie. Het kan ook uit dierlijke vetten, oliën en kaarsvet worden gewonnen. Koolzaad is één van de belangrijkste oliehoudende gewassen in Europa en voor de productie van biodiesel de meest gebruikte grondstof. De olie ondergaat een chemisch proces (veresteren) om methylester te verkrijgen met dezelfde brandstofkenmerken als fossiele diesel. Biodiesel uit koolzaadolie wordt ook wel raapzaad-methylester (RME) genoemd. Europa is de grootste producent van biodiesel ter wereld. De totale Europese productie werd in 2004 geschat op 1,5 miljoen ton, met Duitsland en Frankrijk als de grootste Europese leveranciers. Italië, Tsjechië en Oostenrijk produceren ook biodiesel.

25

De plantaardige oliën voor de biodiesel komen uit normale landbouwgewassen die met conventionele landbouwtechnieken overal in Europa kunnen worden verbouwd. De landbouwdiversiteit kan ermee worden verbeterd en de productie van biodiesel uit plantaardige oliën is een veelbelovende nieuwe markt voor agrarische economieën. De technologie om biodiesel te produceren is nu al beschikbaar.

De technologie om biodiesel uit plantaardige oliën te halen is bekend en is al jarenlang commercieel beschikbaar. De biodiesel die uit koolzaadolie wordt gemaakt, wordt bijvoorbeeld met een eenvoudig veresteringsproces geproduceerd door de gemalen zaden met een kleine hoeveelheid methanol katalytisch te laten reageren. De aldus geproduceerde biodiesel wordt doorgaans in de raffinaderij gemengd met conventionele fossiele diesel. Biodiesel kan ook worden gemaakt uit gerecyclede of afgewerkte frituurolie, hetgeen meteen een nuttige bestemming voor deze oliën oplevert die anders op een milieuvriendelijke manier hadden moeten worden verwerkt. Plantaardige olie (PPO) kan ook direct als brandstof worden gebruikt. Het nadeel hiervan is, dat de dieselmotor hiervoor moet worden aangepast (kosten ongeveer € 3.600) en dat de brandstof dan niet via de bestaande distributiekanelen kan worden aangeboden. In Duitsland rijden toch enkele duizenden auto’s en vrachtwagens op PPO. In Nederland is er ook een kleine markt die kan bestaan dankzij een accijnsvrijstelling voor deze brandstof. De verwachting is niet dat deze markt sterk zal groeien.

Straatveegwagen op PPO, Aalsmeer

Biodiesel wordt normaal gesproken tot 5% bijgemengd in fossiele diesel. Voor mengsels tot 5% biodiesel hoeft de motor niet te worden aangepast. Bij mengsels hoger dan 5% vervallen de meeste fabrieksgaranties.

Mengsels en motorgarantie Biodiesel kan de conventionele diesel volledig vervangen of het kan er in bepaalde verhoudingen mee worden gemengd voor gebruik in (diesel)motoren met compressieontsteking. In de meeste landen wordt er gemengd, doorgaans zo'n 5%, d.w.z. 5% biodiesel en 95% conventionele diesel. De fysieke en chemische eigenschappen van biodiesel lijken sterk op die van fossiele diesel en bestaande motoren behoeven geen aanpassing om op een 5%-mengsel te kunnen rijden. De meeste moderne dieselmotoren kunnen tot een mengverhouding van 30% rijden, maar wees voorzichtig want het gebruik van mengsels van meer dan 5% maakt de fabrieksgarantie ongeldig. Motorfabrikanten handhaven doorgaans de motorgarantie als er maximaal 5% biodiesel wordt gebruikt. Een hogere bijmengverhouding voor biodiesel wordt soms echter niet ondersteund door de fabrikant. Want hoewel bijna alle moderne dieselmotoren goed lopen op biodiesel, kunnen er bij meer dan 30 volumeprocent aan biodiesel problemen ontstaan met de rubberen afdichtingen en met verstopte injectoren. Het is van belang dat de kwaliteit van de biodiesel hoog genoeg is. EN 590, de Europese norm voor ‘normale’ 26

diesel staat tot 5% toevoeging van biodiesel toe. 100% biodiesel moet aan de Europese kwaliteitsnorm EN 14214 voldoen.

Biodiesel uit oliehoudende zaden kost ongeveer twee keer zo veel als fossiele diesel.

De kosten en de beschikbaarheid Het produceren van biodiesel uit oliehoudende zaden kost ongeveer twee keer zo veel als de productie van diesel uit ruwe olie. De werkelijke kosten hangen af van het verschil in kosten tussen het biodieselgewas en ruwe olie. Inclusief alle accijnzen is biodiesel duur aan de pomp en de belastingen zouden moeten worden verlaagd om de brandstof concurrerend te maken. De meeste Europese landen hanteren inderdaad lagere accijnstarieven, hetgeen voor brandstofleveranciers een stimulans is om biologische brandstoffen te ontwikkelen en op de markt te brengen. Tegenwoordig wordt in veel Europese landen biodiesel geproduceerd. Biodiesel uit afgewerkte plantaardige olie profiteert van de relatief lage inkoopprijs. Dit zorgt ervoor dat het economisch haalbaar is om het te produceren met de huidige stimuleringsregelingen. Aanvoerbeperkingen en de kwaliteit van de afgewerkte plantaardige oliën begrenzen echter de mogelijkheden van dit type biodiesel.

Biodieselvulstation

Gebruik van 100% biodiesel zou de “levenslange” CO2– uitstoot met 40-50% verlagen. Een mengsel van 5% verlaagt de CO2uitstoot met circa 2 2,5%

Biodiesel kan ook andere uitlaatgasemissies verlagen.

Milieuprestaties Het grootste voordeel van biodiesel als brandstof is, dat het de netto-uitstoot van broeikasgassen kan verminderen ten opzichte van het gebruik van fossiele diesel. Het gebruik van 100% biodiesel (wat zelden voorkomt) zou de netto-uitstoot van CO2 met zo'n 40-50% verminderen. Een mengsel van 5% vermindert de CO2-uitstoot dus met zo'n 2 – 2,5%. Deze berekeningen zijn gebaseerd op de volledige “levensloop” van de biodiesel – inclusief het verbouwen van het gewas, de productie van de biobrandstof en de verbranding van de biodiesel in het voertuig. In theorie is biodiesel volledig CO2-neutraal, omdat de uitgestoten kooldioxide eerst volledig uit de atmosfeer is opgenomen tijdens de groei van het gewas. Maar in de praktijk blijft de kooldioxidebesparing beperkt, omdat het verbouwen en verwerken van het gewas fossiele brandstof kost. Het gebruik van biodiesel kan bijdragen aan het halen van de Europese klimaatdoelstellingen. Biodiesel kan ook de uitstoot van sommige uitlaatgassen van voertuigen verminderen, hoewel de exacte eigenschappen van de biodiesel kunnen variëren afhankelijk van het type dieselvoertuig en de brandstofspecificaties. Biodiesel is een Europese bron van energie die Europa minder afhankelijk maakt van de import van ruwe olie van elders. Biodiesel is veilig en biologisch goed afbreekbaar, hetgeen zeer nuttig kan zijn, bijvoorbeeld voor het

27

aandrijven van boten in ecologisch gevoelige waterlopen.

6.2 Bioethanol

Bioethanol wordt voornamelijk gemaakt van suikerbieten of tarwe.

De productie van bioethanol Op dit moment zijn Brazilië en de VS de grootste producenten ter wereld van bioethanol als brandstof, met als gewassen suikerriet en graan of maïs. In Europa wordt bioethanol voornamelijk gemaakt van suikerbieten of tarwe. Spanje, Polen en Frankrijk domineren de Europese bioethanol-sector met een gecombineerde productie van meer dan 500.000 ton in 2004. Ook in Zweden, Oostenrijk en Duitsland wordt steeds meer bioethanol geproduceerd. De grondstoffen voor bioethanol komen uit normale landbouwgewassen die met conventionele landbouwtechnieken overal in Europa kunnen worden verbouwd. De productie van bioethanol uit landbouwgewassen is een veelbelovende activiteit voor vele agrarische streken en kan de plattelandsontwikkeling bevorderen. Bioethanol wordt gemaakt door suiker, zetmeel of cellulose uit de gewassen te laten vergisten. De keuze van gewas hangt af van de kosten, van de beschikbare technieken en van markteconomische factoren. De technologie voor het produceren van bioethanol uit suiker- en zetmeelproducerende gewassen is algemeen beschikbaar.

Bioethanol kan ook uit cellulose worden gewonnen, maar de techniek is nog niet commercieel beschikbaar.

Bioethanol wordt tot 5% bijgemengd in benzine. Een mengsel van 5% kan zonder aanpassingen worden gebruikt.

Cellulosehoudend materiaal zoals landbouwafval, houtafval en gescheiden huisvuil kan in de toekomst mogelijk ook als grondstof dienen. Maar deze materialen vereisen hydrolyse voordat ze kunnen worden vergist en dat is een ingewikkelder proces dan dat bij granen. Cellulosemateriaal wordt gezien als een langetermijnbron van suiker voor de ethanolproductie en kan een aanzienlijke CO2-besparing opleveren. De technologieën voor de productie van bioethanol uit deze materialen staan echter nog in de kinderschoenen en het zal nog minstens 5-10 jaar duren voordat commerciële productie mogelijk is. Mengsels en voertuiggarantie Volgens de Europese kwaliteitsnorm EN 228 mag er tot 5% bioethanol worden bijgemengd in benzine en bij die mengverhouding zijn er geen motoraanpassingen nodig. De eigenaren die hun voertuigen op bioethanolmengsels willen laten rijden, moeten de aanbevelingen van de betreffende fabrikanten in acht nemen. Sommige voertuigfabrikanten stellen een maximum aan het bioethanolpercentage in de benzine van 5 volumeprocent, terwijl anderen tot 10 volumeprocent gaan. Als het genoemde maximumpercentage wordt overschreden, vervalt de voertuiggarantie. 100% bioethanol is geschikt voor aangepaste motoren met vonkontsteking, hoewel er voor een koude start vaak een vluchtige brandstof moet worden toegevoegd, zoals benzine. Het mengsel van 5 volumeprocent bioethanol in benzine levert een energieinhoud van ongeveer 3,4% omdat de energie-inhoud van bioethanol slechts tweederde is van die van benzine.

28

Het gebruik van 'flexible fuelled vehicles' (FFV's), die speciaal zijn bedoeld voor uiteenlopende bioethanolconcentraties, vormen een aantrekkelijk alternatief. Ford, Saab en Volvo hebben in Zweden bioethanol-FFV’s op de markt die geschikt zijn voor een mengsel van 85% bioethanol en 15% benzine. Deze modellen komen ook in Nederland beschikbaar. Rijden op E85 leidt tot 30% meerverbruik.

Mengsels van meer dan 5% vereisen aanpassing van het motor-management.

Door de lagere energieinhoud van ethanol ten opzichte van benizne is er bij rijden op E85 wel sprake van zo’n 30% meerverbruik van brandstof. Benodigde aanpassingen voor mengsels >5% Het octaangetal van benzine is een maat voor de klopvastheid van de brandstof, ofwel de weerstand tegen vroegtijdige ontsteking - het zogenaamde “pingelen”. Hoe hoger het octaangetal van de brandstof, hoe kleiner de kans dat de motor gaat pingelen of kloppen. Het pingelen wordt veroorzaakt door vroegtijdige ontbranding van de brandstof in de motorcilinders en dat geeft de zuiger een klap, waardoor op de lange duur ernstige motorschade kan ontstaan. Door 10% bioethanol toe te voegen aan de benzine, gaat het octaangetal van de brandstof met twee punten omhoog. Daarom wordt bioethanol ook wel een “octaangetalverbeteraar” genoemd. De lucht-brandstofverhouding die nodig is om benzine zonder overmaat aan lucht volledig te verbranden is circa 14,6:1. Dit betekent dat er 14,6 kg lucht nodig is om 1 kg brandstof volledig te verbranden. Een 10% bioethanolmengsel heeft doorgaans een zuurstofgehalte van zo'n 3,5% en de zuurstof in de bioethanol heeft invloed op de luchtbrandstofverhouding van de motor. Het is meestal nodig om de motoren op een lagere lucht-brandstofverhouding af te stellen vanwege de zuurstof die al in het bioethanolmengsel zelf zit.

Het motor management moet rekening houden met de extra zuurstof in de brandstof.

Het motormanagementsysteem dat in de meeste moderne auto's zit, meet de lucht-brandstofverhouding elektronisch en past deze bij gebruik van bioethanolmengsels automatisch aan de juiste verhouding aan. Sommige auto's kunnen echter slechts een zuurstofgehalte van maximaal 3,5% compenseren (dat komt overeen met een 10%-mengsel bioethanol). Oudere voertuigen hebben doorgaans geen motormanagementsysteem, maar werken met een brandstofcarburateur. Voor die auto's moet het luchtbrandstofmengsel dat de carburateur levert handmatig worden ingesteld op de extra zuurstof die in het bioethanolmengsel zit.

Maak brandstoffilters vaker schoon.

Het kan ook nodig zijn om het brandstoffilter vaker te vervangen, omdat bioethanolmengsels afzettingen kunnen losmaken die al in de brandstoftank en -leidingen zaten.

De koude start kan moeilijker worden.

Bioethanolmengsels verdampen minder goed dan 100% benzine en dus is hun koude start 's winters slechter. Daarom hebben sommige auto's een kleine aparte tank met 100% benzine om de auto te starten bij koud weer.

Lees de garantievoorwaarden voordat u een mengsel van meer dan 5% gebruikt.

Voertuiggarantie Sommige voertuigfabrikanten stellen een maximum aan het bioethanolpercentage in de benzine van 5 volumeprocent, terwijl anderen tot 10 volumeprocent gaan. De eigenaar van het voertuig dient deze aanbevelingen

29

in acht te nemen om te voorkomen dat de fabrieksgarantie vervalt.

Ga voorzichtig om met bioethanol.

Bioethanol is 2 tot 3 keer duurder dan benzine.

Bioethanol vermindert de “levenslange” CO2uitstoot met 50-60%.

Omgang met de brandstof Een ander aandachtspunt is de wateraantrekkende eigenschap van bioethanol, die problemen kan opleveren bij de omgang, het opslaan en de distributie van deze brandstof. Bioethanol-benzinemengsels kunnen niet in een standaardreservoir met drijvend dak worden opgeslagen en zijn moeilijk via het bestaande netwerk van pijpleidingen te distribueren vanwege de kans op vervuiling van de brandstof. Daarom wordt er vaak pas gemengd op de distributiepunten zelf. Ook is het voor de brandstofproducent moeilijker om te voldoen aan de dampdrukeisen die aan de brandstof worden gesteld. De kosten en de beschikbaarheid Het produceren van bioethanol is circa 2-3 keer duurder dan de productie van benzine uit ruwe olie, afhankelijk van het verschil in kosten tussen het ruwe materiaal voor de bioethanol en de ruwe olie. De productiekosten worden ook beïnvloed door de hoge investeringen in productiefaciliteiten voor de hydrolyse en vergisting. Inclusief alle accijnzen is bioethanol duur aan de pomp en de belastingen zouden moeten worden verlaagd om het concurrerend te maken. Net als voor biodiesel hanteren de meeste Europese landen dan ook lagere accijnstarieven en dat is een stimulans voor brandstofleveranciers om meer bioethanol op de markt te brengen. Tegenwoordig wordt in veel Europese landen bioethanol geproduceerd. Ook in Nederland bestaan hier vergevorderde plannen voor. De milieuvoordelen van bioethanol Het grootste voordeel van bioethanol is de nettoreductie van de uitstoot aan broeikasgassen. Voor 100% bioethanol bedraagt deze vermindering in vergelijking met een conventionele fossiele brandstof zo'n 50-60% voor de hele “levensloop” ervan. De voordelen van een mengsel zijn navenant lager. Een mengsel van 5% zou bijvoorbeeld een nettobesparing opleveren van 2,5 tot 3%. Net als bij biodiesel zijn de klimaatvoordelen afhankelijk van het gewas dat voor de ethanolproductie wordt gebruikt. De 50-60% lagere uitstoot aan broeikasgassen gedurende de levensduur geldt voor bioethanol die is gemaakt van suikerbieten en tarwe. Bij gebruik van cellulose kan de besparing aan uitstoot van broeikasgassen verder oplopen, tot wel 75-80%. Door de laagenergetische teelt van cellulosegewassen en de efficiëntere en meer duurzame productieprocessen ervan wordt minder uitstoot veroorzaakt. Het is van belang om te onderkennen dat de productie van bioethanol een energie-intensief proces is en een aanzienlijke hoeveelheid conventionele fossiele brandstoffen vereist. Het is echter duidelijk dat het gebruik van bioethanol kan bijdragen aan het behalen van de klimaatdoelstellingen.

Bioethanol kan andere uitlaatgasemissies verlagen.

Bioethanol kan ook de uitstoot van sommige uitlaatgassen van voertuigen verminderen, hoewel de exacte eigenschappen van de uitstoot kunnen variëren afhankelijk van het type benzinemotor en de brandstofspecificaties.

30

Biogas is vooral methaan en ontstaat bij de afbraak van afval. Voor voertuigen moet biogas eerst worden gezuiverd.

6.3 Biogas Biogas is een mengsel van gassen, voornamelijk methaan en kooldioxide, dat ontstaat bij de anaërobe afbraak van afval, zoals huisvuil, industrieel afval en mest. Biogas wordt op meer dan 4000 plaatsen in Europa gemaakt, voornamelijk op stortplaatsen en in afvalwaterzuiveringsinstallaties en wordt doorgaans gebruikt om gasturbines aan te drijven die elektriciteit opwekken. Als biogas echter wordt gezuiverd tot aardgaskwaliteit kan het ook voertuigen aandrijven. Dan wordt het ook wel 'Substitute Natural Gas' genoemd (SNG). De zuivering van biogas bestaat uit het afscheiden van de CO2, dat doorgaans 30-45% van het biogas vormt, zonder daarbij meer dan 1% aardgas te verwijderen, alsmede het verwijderen van andere sporengassen en verontreinigingen zoals H2S.

Het gebruik van biogas kan de uitstoot van broeikasgassen flink verlagen.

Vandaag de dag rijden slechts enkele duizenden biogasauto's rond.

Milieuprestaties Biogas is in feite aardgas en voertuigen die op biogas rijden, produceren dezelfde emissies als aardgasauto's [zie hoofdstuk 5 voor meer informatie]. Het gebruik van biogas is echter zeer gunstig voor de vermindering van de uitstoot van broeikasgassen, omdat het een duurzame brandstof is waarvan de kooldioxide die bij de verbranding vrijkomt nog maar recent uit de atmosfeer zelf is verwijderd. Bovendien zorgt het gebruik van biogas er voor dat de methaan (een zeer schadelijk broeikasgas) die anders uit de stortplaatsen en zuiveringsinstallaties zou ontsnappen, nu nuttig gebruikt wordt. Marktaandeel Biogas wordt als autobrandstof gebruikt in Zweden, waar een nationale biogasnorm voorschrijft dat deze brandstof minimaal 95% methaan moet bevatten. Ook in Zwitserland wordt sinds kort biogas gebruikt. De aantallen biogasauto's blijven echter laag. Er rijden er op de hele wereld waarschijnlijk slechts enkele duizenden rond. In Nederland gaat de gemeente Haarlem biogas toepassen als motorbrandstof, bijgemengd met aardgas.

31

32

7. Elektrische voertuigen met accu's Inleiding Elektrische voertuigen (EV) produceren geen uitlaatgassen en zijn fluisterstil Veel fabrikanten hebben in de jaren 90 nieuwe elektrische auto's ontwikkeld.

Elektrische auto's hebben minder vermogen dan gewone auto's maar zijn voor sommige toepassingen zeer geschikt.

Elektrische voertuigen (EV's) produceren geen emissies tijdens het rijden, ze zijn fluisterstil en hebben lage kilometerkosten. De eerste elektrische auto werd al in 1830 geproduceerd en sindsdien zijn er allerlei elektrische voertuigen bijgekomen. In de jaren 90 ontwikkelden veel fabrikanten nieuwe elektrische auto's zoals Citroen, Ford, Honda, GM, Peugeot en Toyota. Maar zelfs na alle onderzoek en ontwikkeling hebben moderne elektrische auto's nog steeds een veel kleinere actieradius dan benzine- of dieselauto's en zijn hun rijprestaties ook veel minder. Daardoor worden er weinig elektrische auto's verkocht. Sinds het einde van de jaren 90 wordt er steeds meer aandacht en onderzoek besteed aan hybride auto’s, waarbij de combinatie van een elektromotor en een verbrandingsmotor meer vermogen en een grotere actieradius levert dan een puur elektrische auto.

Electrische Citroën Saxo

Niettemin zijn elektrische voertuigen voor bepaalde toepassingen zeer geschikt en bieden ze grote milieuvoordelen. Daarom moeten we deze categorie niet uit het oog verliezen.

Accueigenschappen De accu's moeten aan allerlei criteria voldoen: de perfecte accu bestaat niet.

Het grootste technische verschil tussen de verschillende elektrische voertuigen is de soort accu die ze gebruiken. De ideale accu moet aan allerlei verschillende criteria voldoen: Hij moet een hoge specifieke energie (de energie-inhoud per gewicht, uitgedrukt in kWh/kg), een hoge energiedichtheid (de energie-inhoud per volume, uitgedrukt in kWh/m3) en een hoog specifiek vermogen (het beschikbare piekvermogen, uitgedrukt in W/kg) hebben. Hij moet een lange levensduur hebben (d.w.z. dat hij vele malen moet kunnen worden opgeladen en ontladen zonder groot prestatieverlies) en een snelle laadtijd, en hij moet bestand zijn tegen diepe ontlading (d.w.z. in staat om regelmatig vrijwel geheel te worden ontladen zonder functieverlies). Hij moet ook in een groot temperatuurbereik werken en veilig, recycleerbaar en goedkoop zijn. Geen enkel type accu voldoet aan alle hierboven genoemde 33

criteria, dus voor de fabrikant is de keuze van de accu altijd een compromis. Hieronder staat een overzicht van de meest gangbare soorten accu's voor elektrische voertuigen.

Soorten accu's Loodzwavelzuuraccu's zijn goedkoop en betrouwbaar maar maken slechts een beperkte actieradius mogelijk.

Loodzwavelzuuraccu's zaten 170 jaar geleden al in de eerste elektrische voertuigen en zijn nog steeds de meest gebruikte accu's. Ze zijn goedkoop, gemakkelijk te recycleren en de meeste elektrische auto's met dit type accu kunnen in circa zes uur worden opgeladen. De meeste loodzwavelzuuraccu's bevatten vloeistof en moeten rechtop gehouden worden om lekkage te voorkomen. Er bestaan echter ook ‘gel-accu's’ die niet rechtop hoeven te blijven staan. Loodzwavelzuuraccu's hebben echter een lage specifieke energie en een lage energiedichtheid. Dat betekent dat ze groot en zwaar zijn en slechts een beperkte actieradius mogelijk maken. De DOD (‘depth of discharge’)van loodzwavelzuuraccu's bedraagt maximaal 80%. Dat wil zeggen dat ze minstens 20% van hun capaciteit moeten behouden, omdat anders de levensduur afneemt. Loodzwavelzuuraccu's worden in veel elektrische voertuigen gebruikt, waaronder de REVA, de EV1 van GM (Mk 1) en diverse elektroscooters.

Ni-Cd-accu's maken een grotere actieradius mogelijk dan loodaccu's, maar ze zijn duur en zullen in Europa worden verboden.

Ni-MH-accu's hebben een nog groter bereik en worden veel gebruikt.

Ook nikkelcadmiumaccu's (Ni-Cd of nicad) worden al vele jaren gebruikt. Ze hebben een hogere specifieke energie (circa 55 Wh/kg) en een hogere energiedichtheid dan loodzwavelzuuraccu's. Ni-Cd-accu's hebben een lange levensduur en kunnen tot 100% worden ontladen zonder negatieve effecten. Hoewel Ni-Cd-accu's recyclebaar zijn, heeft de kans dat cadmium (een zwaar metaal) op stortplaatsen terechtkomt in 2002 geresulteerd in een Europese richtlijn die de verkoop van Ni-Cd-accu's voor nieuwe elektrische voertuigen verbiedt vanaf eind 2005. Ni-Cd-accu's zijn daarnaast duur. De Ni-Cd-accu's van Saft bijvoorbeeld, waarmee de meeste elektrische Peugeots en Citroens worden aangedreven, kunnen doorgaans alleen worden geleasd van de fabrikant en kosten circa € 200 per maand. Nikkelmetaalhydrideaccu's (Ni-MH) hebben een hoge specifieke energie van circa 90 Wh/kg en een zeer lange levensduur. Ze zijn recycleerbaar en relatief milieuvriendelijk omdat de anode is gemaakt van een legering zonder zware metalen. Daardoor bestaat er geen grote kans op vervuiling van de bodem of het grondwater. Ni-MH-accu's zitten in de EV1 van GM en in de elektrische Toyota Rav4 en geven deze auto's een actieradius van respectievelijk circa 250 km en 200 km per oplading. Kleinere Ni-MH-accu's zitten ook in hybride auto's zoals de Honda Insight en de Toyota Prius. Nog veel kleinere Ni-MH-accu's worden gebruikt in mobiele telefoons en laptopcomputers.

34

Natriumzwavelaccu's worden vanwege de veiligheid niet meer gebruikt.

Lithium-ionaccu's hebben het grootste bereik en leveren de beste prestaties, maar ze zijn duur.

Ford heeft in het midden van de jaren 90 kortstondig ook natriumzwavelaccu's gebruikt voor de Ecostar-bestelwagen op basis van de Escort. Maar om veiligheidsredenen worden deze accu's niet langer gebruikt voor voertuigen, aangezien ze functioneren bij een temperatuur van 300 °C en omdat natrium ontbrandt als het in contact komt met water. Lithium-ionaccu's hebben een zeer hoge specifieke energie van circa 150 Wh/kg en een zeer lange levensduur. Er bestaan verschillende prototypen van elektrische voertuigen met Li-ion accu's, waaronder een Ford Ka uit 2000 met een actieradius van 150-200 km en een topsnelheid van 130 km/h. In 2003 is er ook een lithium-ion-prototype gebouwd van de Mitsubishi Eclipse en in 2004 zelfs een lithium-ion-prototype met 800 pk genaamd ‘Eliica’, goed voor 365 km/u. Helaas zijn Li-ion accu's voorlopig veel te duur voor de massaproductie van elektrische voertuigen en ze zullen er in de nabije toekomst ook niet komen.

Milieuprestaties Elektrische auto's kunnen een aanzienlijk schonere stadslucht opleveren.

Elektrische voertuigen produceren geen uitlaatgassen. Dat maakt ze buitengewoon geschikt voor stedelijke gebieden, waar de lage luchtkwaliteit voor veel gezondheidsklachten zorgt.

Maar tel de emissies van de elektriciteitsopwekking ook mee.

Bij de analyse van de milieuvoordelen van elektrische voertuigen moet echter ook rekening gehouden worden met de emissies die ontstaan bij de productie en distributie van elektriciteit voor deze voertuigen. In veel landen kan men gemakkelijk uitrekenen hoe hoog de CO2-uitstoot is, omdat de cijfers voor de gemiddelde CO2-productie per kWh elektriciteit bekend zijn.

In Europa moeten de accu's recyclebaar zijn.

Accu's kunnen het milieu zwaar belasten door de energie die nodig is om ze te produceren en omdat ze mogelijk vervuilend kunnen zijn voor de bodem of het grondwater. De meest gebruikte accu's voor elektrische voertuigen (loodzwavelzuuraccu's en Ni-MH) zijn beide gemakkelijk recyclebaar en de EU-richtlijn autowrakken (2000/53/EG) stelt de recycling ervan verplicht.

De kosten Elektrische auto's kosten meer in de aanschaf, maar minder per km.

Net als voor de meeste andere alternatieve brandstoffen en typen voertuigen, geldt voor elektrische auto's dat ze duurder in de aanschaf zijn, maar goedkoper in het gebruik. Het opladen van een elektrische auto is relatief goedkoop en de meeste Europese landen hanteren lagere aanschaf- en gebruiksbelastingen voor elektrische auto's. De levensduur van de accu's is soms een onzekere factor en ze zijn duur om te vervangen, maar met name Ni-MH-accu's hebben een zeer lange levensduur en recente ervaringen wijzen uit dat ze net zo lang mee kunnen gaan als het voertuig zelf.

35

De financiële haalbaarheid van elektrische auto's hangt af van de toepassing en de omstandigheden.

De vraag of elektrische voertuigen economisch haalbaar zijn, moet in een brede context worden beoordeeld. Dit is namelijk afhankelijk van de specifieke toepassing ervan en of ze bijvoorbeeld passen in of een aanvulling vormen op het bestaande wagenpark van een grootgebruiker. Het is niet waarschijnlijk dat een elektrische auto als enige gezinsauto zou kunnen fungeren, maar als plaatselijke bestelwagen, carpoolauto in de stad of boodschappenwagen kan hij een goede praktische en rendabele oplossing zijn. De consensus is dat elektrische auto's voorlopig alleen voor speciale toepassingen en markten toekomst hebben.

36

8. Brandstofcellen Inleiding Brandstofcellen lopen op waterstof (H2) en produceren elektriciteit.

Een brandstofcel is een elektrochemische installatie waarin waterstof (H2) en zuurstof worden omgezet in water, warmte en elektriciteit5. De brandstofcel is een veelbelovende technologie die een schone en efficiënte energiebron kan vormen voor allerlei toepassingen, waaronder het verkeer.

Er lopen grote onderzoeken naar het commercieel gebruik van brandstofcellen.

Bijna alle voertuigfabrikanten hebben grote onderzoeken lopen naar brandstofcellen, maar de praktische toepassing ervan op enige schaal voor betreft brandstofcelauto's (FCV's) wordt pas op zijn vroegst in 2015 verwacht.

Ford Focus Fuel Cell car

De werking van een brandstofcel Een brandstofcel bestaat uit een anode en een kathode met daartussen een elektrolyt. Het elektrolyt heeft als bijzondere eigenschap dat het (positief geladen) ionen doorlaat maar geen (neutrale) moleculen of (negatief geladen) elektronen.

De enige emissie van een brandstofcel is water.

Stapels brandstofcellen kunnen elke gewenste spanning leveren.

De H2-moleculen worden naar de anode van de brandstofcel geleid waar een katalysator, meestal gemaakt van platina, elk molecuul splitst in twee H+-ionen en twee elektronen. De H+ionen gaan door het elektrolyt en hechten zich aan de zuurstofmoleculen aan de kathode, maar de elektronen worden tegengehouden. De elektronen stromen door een extern circuit van de anode naar de kathode waar ze samen met de H2-ionen en de zuurstof water zullen vormen. Deze stroom van elektronen door het externe circuit vormt een gelijkstroom, waarmee bijvoorbeeld de elektromotor van een brandstofcelauto kan worden aangedreven. Elke brandstofcel produceert circa 0,7 volt, maar de cellen kunnen in serie worden geschakeld om elke gewenste spanning te leveren. Actieve brandstofcellen vereisen een constante toevoer van

5

Er zijn ook typen in ontwikkeling die direct methanol, aardgas of andere stoffen omzetten. Daarbij ontstaat naast water en sroom ook CO2.

37

waterstof. De benodigde zuurstof voor de chemische reactie komt gewoon uit de lucht.

Typen brandstofcellen Er zijn verschillende typen brandstofcellen, die voornamelijk verschillen wat betreft de samenstelling van hun elektrolyt. De 'proton exchange membrane' (PEM) brandstofcel is het meest geschikt voor verkeerstoepassingen vanwege zijn hoge energiedichtheid, relatief lage bedrijfstemperatuur en korte opwarmtijden.

Tanken H2 kan op verschillende manieren in voertuigen worden meegenomen.

Waterstof kan op verschillende manieren in voertuigen worden meegenomen. Eén optie is om brandstofcelauto's een tank met vloeistof te laten meenemen met een hoog waterstofgehalte, methanol bijvoorbeeld of een koolwaterstof zoals gasolie.

Een vloeibare brandstof die H2 bevat is gemakkelijk te distribueren maar vereist extra omvormers aan boord.

Vloeibare brandstoffen zijn gemakkelijker te distribueren en te vervoeren omdat ze een hoge energiedichtheid hebben, niet onder druk hoeven te worden gehouden en de bestaande infrastructuur (olietankers, tankstations, etc.) nu ook al bedoeld is voor vloeistoffen. Ook aan boord zijn vloeistoffen gemakkelijker mee te nemen omdat er geen druktanks in de voertuigen hoeven te zitten en de hoge energiedichtheid een groot bereik mogelijk maakt.

Het tanken van pure H2 is het milieuvriendelijkst.

Brandstofcellen vereisen echter pure gasvormige waterstof, zodat er bij gebruik van een vloeistof extra omvormers aan boord moeten zijn om de H2 uit de vloeistof te halen. Deze omvormers maken het voertuig zwaarder en duurder en creëren nieuwe gasvormige emissies. Bij gebruik van vloeibare brandstoffen is het dus niet mogelijk om een echte ‘waterstofeconomie’ te creëren met behulp van duurzaam geproduceerde waterstof. Het is daarom waarschijnlijker dat brandstofcelauto's gewoon waterstof zullen tanken die aan boord wordt opgeslagen als gas onder hoge druk. Dit blijkt ook uit de onderzoeksprogramma’s van de industrie en overheden.

Milieuprestaties Brandstofcellen die worden gevoed met duurzaam geproduceerde H2 leveren energie zonder enige CO2uitstoot.

Brandstofcelvoertuigen die op waterstof rijden, produceren geen uitlaatemissies maar alleen waterdamp en bieden daarmee grote milieuvoordelen. In eerste instantie zal de meeste waterstof uit aardgas worden gehaald met behulp van een proces dat CO2 produceert. Niettemin levert dit, door het hoge rendement van de brandstofcel – nog steeds een grote besparing op in de totale CO2-emissie (“van-energiebron-totwiel”). Op de lange termijn zou waterstof ook kunnen worden geproduceerd door elektrolyse met behulp van duurzaam

38

opgewekte elektriciteit (bijvoorbeeld uit windenergie), waarna het via pijpleidingen wordt verdeeld voor gebruik thuis en in voertuigen. Dit zou het begin zijn van de veelbesproken waterstofeconomie inluiden, met een nagenoeg CO2-vrije bron van energie. Andere bronnen zijn kolen en biomassa (vergassing tot synthesegas met een groot aandeel waterstof).

De kosten De economische haalbaarheid van brandstofcelauto's hangt sterk af van de productiekosten van de brandstofcellen en van de ontwikkeling van een commercieel aantrekkelijk distributienetwerk.

Marktaandeel Er bestaan op dit moment demonstratiemodellen van brandstofcelauto's

Wereldwijd rijden er enkele honderden demonstratiemodellen rond, waaronder drie brandstofcelbussen in Amsterdam die deel uitmaken van het Europese project Clean Urban Transport for Europe met dertig brandstofcelbussen in tien verschillende steden.

Brandstofcelbus in Amsterdam

Schematische weergave

39

40

9. Verbrandingsmotoren op waterstof

H2 is geschikt als brandstof voor motoren met inwendige verbranding (ICE).

H2 kan ook als brandstof dienen voor verbrandingsmotoren (ICE). Deze zijn vergelijkbaar met benzinemotoren, maar produceren geen enkele uitstoot aan CO2, CO of HC (of slechts zeer kleine hoeveelheden die van de smeermiddelen afkomstig zijn). Waterstofauto's bieden deels dezelfde voordelen als brandstofcelauto's, maar dan met behulp van een technologie die zich al bewezen heeft en door de consument is aanvaard.

Waterstofauto's kunnen een ‘brugfunctie’ vervullen naar de brandstofceltechniek.

Sommige autofabrikanten geloven dat waterstofauto's een brug kunnen slaan naar de brandstofceltechniek. Door nu al vraag te creëren naar H2 als brandstof zullen er waterstoftankstations komen die ook voor de brandstofcel nodig zijn. BMW denkt nóg radicaler en gelooft dat ook op de lange termijn de waterstofauto de toekomst heeft, en niet de brandstofcelauto.

Waterstofmotoren zijn niet zo efficiënt als brandstofcellen.

Maar de meeste fabrikanten denken dat brandstofcellen op lange termijn de toekomst zullen hebben, voornamelijk omdat de brandstofcellen veel efficiënter functioneren.

41

42

10. Meer informatie Enige links voor meer informatie over schone brandstoffen en schone voertuigen: Algemeen: • ‘Platform Schone Voertuigen’, site voor stil, schoon en zuinig wegverkeer. Het Platform wil een bijdrage leveren aan het op grote(re) schaal toepassen van milieuvriendelijke voertuigen: www.platformschonevoertuigen.nl • ‘Platform Duurzame Mobiliteit’, concentreert zich op de versnelde marktintroductie van duurzame brandstoffen en voertuigtechnologie, vooral op commercieel haalbare mogelijkheden voor Nederland in de komende 2 tot 4 jaar: www.energyinmotion.nl • Site van het Europese project ‘Cleaner Drive’: www.cleaner-drive.com • ‘Transportation Technology R&D Center’ van de Amerikaanse overheid: www.transportation.anl.gov

Electrische en hybride voertuigen: • Startpagina voor electrische voertuigen: www.electrischvoertuig.starttips.com • Amerikaanse sites over electrische voertuigen: www.electricdrive.org en http://evworld.com

LPG: • Site van de Stichting Autogas Nederland: www.autogas.nl • www.lpg.nl Aardgas: • Site van de Vereniging NGV-Holland: www.ngv-holland.nl • Site van de Europese Aardgas Associatie: www.engva.nl • Site van Cogas over aardgas voor de auto: www.cogasgiga.nl/ventura/engine.php?Cmd=see&P_site=133&P_self=4357 • Duitse site over rijden op aardgas: www.erdgasfahrzeuge.de Biobrandstoffen: • Overheidsprogramma GAVE, dat ondersteunt bij de implementatie van de Europese richtlijn voor biobrandstoffen: www.senternovem.nl/gave

Waterstof: • Duitse site over waterstof: www.hyweb.de • Internationaal overzicht van waterstofauto’s en waterstofvulstations: www.h2cars.de • Internationale site over waterstof: www.fuelcelltoday.com • Amerikaanse sites over waterstof: www.fuelcells.org en www.hydrogen.com

43