Uit WikiMobi
Dual fuel2.png
192.640 bytes
Dual fuel3.png
165.611 bytes
Dual fuel motoren zijn motoren die als brandstof een ‘dual fuel’ gebruiken, oftewel een mix van twee brandstoffen. De mix kan bijvoorbeeld bestaan uit (bio) CNG, (bio)LNG of LPG in combinatie met diesel. Bron: Lowcvp p19 Deze pagina gaat over een mix van aardgas en diesel.
Aardgas kan gebruikt worden in gecomprimeerde toestand (CNG) of in vloeibare vorm (LNG). Ontsteking van het brandstofmengsel vindt plaats door middel van compressie, er wordt dus geen gebruikt gemaakt van bougies. De diesel wordt gebruikt voor smering en ontbranding, gas zelf ontbrandt namelijk niet bij de gehanteerde compressiedruk in de dieselmotor.. Bron: UPS finds LNG
Volvo heeft al dual fuel vrachtwagens gebouwd met 460 pk die bij een mix van 75%-25% een afstand (afhankelijk van de rijomstandigheden) van 500 km. tot 1000 km. kunnen afleggen. Bron: LNG truck van Volvo Naast vrachtwagens is de dual-fuel techniek ook toepasbaar in de scheepvaart. Bron: Pon Cat
Het voordeel van dual fuel is dat de emmissie van de truck lager is dan wanneer die alleen op diesel zou rijden. Bij Euro VI is het verschil overigens zeer gering, maar dan zou het feit dat dual fuel trucks lagere brandstofkosten hebben de doorslag kunnen geven. Als er gereden wordt op bio-aardgas (CNG of LNG) is in ieder geval de CO2-emissie beter dan die van een dieseltruck.
The media player is loading...
Inhoud |
Definitie
Dual fuel motoren zijn motoren die als brandstof een ‘dual fuel’ gebruiken, oftewel een mix van twee brandstoffen. De mix kan bijvoorbeeld bestaan uit (bio)CNG, (bio)LNG, of LPG in combinatie met diesel. Bron: Lowcvp
Historie
Tot in de jaren ’80 werd aardgas wat vrijkomt bij oliewinning nog gewoon afgefakkeld. Vanuit de elektriciteitscentrales kwam toen de vraag oliegestookte generatormotoren geschikt te maken voor aardgas. In de eerste dual-fuel motoren werd aardgas net als diesel onder hoge druk in de cilinders gespoten maar omdat de lucht en het aardgas niet goed wilde mengen bleek directe inspuiting geen goede oplossing. Bij de nieuwe dual-fuel motoren wordt het gas geïnjecteerd in de inlaatlucht. Hierna wordt het gas/luchtmengsel op compressie gebracht en met diesel ontstoken. Bron: Schuttevaer
Technologie
De dual fuel motor verschilt weinig van de gewone Dieselmotor. Het enige verschil is dat er een gasinjectie systeem en ECU (Electronic Control Unit) zitten ingebouwd. Aardgas kan door compressie niet zelf ontbranden zoals Diesel dat kan. Daarom is er een percentage diesel nodig om het proces op gang te helpen. Volvo probeert het percentage diesel in de brandstofmix terug te dringen van 30% naar 20%. Hoe groot het aandeel gas kan zijn is ook afhankelijk van de rijstijl Bij soepel en stabiel rijden hoeft er minder diesel te worden toegevoegd. De diesel kan ook vervangen worden door bougies maar dan daalt de efficiëntie en de kracht van de motor. Bron: Clean Air Power Een motor met elektrische ontsteking kan niet constant een lucht/gasmengsel ontsteken wat gecomprimeerd is tot een verhouding van meer dan 11,5:1. Dit betekent dat een gasmotor met elektrische ontsteking niet de hoge compressieverhouding kan hanteren wat de huidige dieselmotoren zo krachtig en efficiënt maakt. Daarnaast kan de motor geen gebruik maken van diesel wanneer er geen aardgas verkrijgbaar is. De dual fuel motor is eigenlijk een dieselmotor en kan dus wel op 100% diesel rijden.
De onderstaande figuur laat zien hoe het proces in z’n werk gaat. LNG wordt ‘omgezet’ in CNG en getransporteerd naar de brandstof ‘conditioning mode’. Daarna wordt CNG samen met diesel in de cilinder gespoten. Hier wordt het mengsel gecomprimeerd en explodeert waardoor de zuiger omhoog gaat. De uitlaatgassen verlaten de cilinder. De ECU controleert en stuurt kritische motorfuncties met behulp van sensoren, zoals de brandstofinjectietijd, motorsnelheid en generatoropwekking (dynamo?). Bron: Energy Conversions inc.
Het onderstaande filmpje geeft uitleg over hoe de dual fuel motor werkt.
The media player is loading...
Varianten met voor en nadelen
Dual fuel kan zijn (bio)CNG, (bio)LNG of LPG in combinatie met diesel. Bron: Lowcvp De mengverhouding gas/diesel kan variëren van 70%-30% tot 95%-5%.
Aardgas kan gebruikt worden in gecomprimeerde toestand (CNG) of in vloeibare vorm (LNG). Het voordeel van LNG in vergelijking met CNG is dat het bij een eenzelfde energie-inhoud minder ruimte (tot 5 keer in vergelijking van CNG) inneemt omdat het vloeibaar is. Het voordeel van bio-LNG is dat er gebruikt wordt gemaakt van hernieuwbare grondstoffen (Biogas) en er minder WTW emissies ontstaan. LPG is een olieproductie wat veel koolwaterstofketens bevat wat voor CO2 emissies zorgt. De nadelen van LNG zijn de beperkte beschikbaarheid, (momenteel) hoge startkosten, lager motorrendement in vergelijking met een dieselmotor en de kans op methaanemissies. Bron: Schone voertuigen adviseur
Rendementen theorie en praktijk
[Draag bij aan het uitwerken van dit onderwerp, deze tekst graag aanvullen met informatie over: Het rendement van de dual fuel motor]
Praktijkstatus
Al heel wat vrachtwagenfabrikanten zijn bezig met het produceren en op de markt brengen van dual-fuel motoren. Koploper hierbij is Volvo. In de VS rijdt UPS al met een aantal dual fuel vrachtwagens. In Nederland is momenteel 1 LNG vulstation in gebruik. Deze is gelegen in Oss is een gemeenschappelijk initiatief van Vos Logistics, Mercedes-Benz Nederland, LNG Europe, Van Gansewinkel en Indox Cryo Energy. Bron: Mobimix In 2013 wil Nederland er 12 hebben. Bron: TTM
Het aanpassen van een dieselmotor tot een dual fuel motor wordt al gedaan. De basis is een dieselmotor waarin een ECU en klopsensor worden gebouwd. Een klopsensor voorkomt dat door zwaardere gassen zoals ethaan en propaan de motor gaat kloppen of pingelen. Bron: [1] Wanneer de sensor detecteert dat de motor klopt zal het systeem automatisch de verbrandingscondities aanpassen zodat dit wordt verholpen.
Meer informatie over: Ombouwen dieselmotor
Grondstoffen en Leefomgeving
Wereldwijd zijn er momenteel meer aardgasreserves dan oliereserves. Meer informatie over: Olie en gas reserves
Bron: EIA
Bron: OPEC Er zijn dus 1336,9 x 109 (miljard) barrels olie en 6609 x1012 (trillion) feet3aardgas. 1 Barrel is gelijk aan 159 liter. Dat is 212567,1 x 109 liter olie tegen 6609 x1012 feet3 aardgas. 1 foot3 is 0,0283 m3. Dus er is nog 187 x1012 m3 aardgas.
De infrastructuur voor aardgas is al grotendeels aanwezig, het is daarom vrij eenvoudig het te transporteren naar fabrieken en vulpunten. Wanneer bio-methaan (groengas) gebruikt kan worden als gas in een dual fuel motor dan komt dit naast de emissies ook de levenscyclus van de grondstof ten goede (door recyclen). Bio-methaan kan worden afgevangen bij bijvoorbeeld landbouwprocessen en stortplaatsen.
Emissies
De verbranding van aardgas is qua emissies schoner dan de verbranding van diesel, door het lagere koolstofgehalte van aardgas komt er minder CO2 vrij. De uitlaatgassen van de dual fuel motor moeten nog steeds dezelfde schoonmaakbehandeling (roetfilters, SCR systeem en EGR systeem) krijgen als gewone dieselmotoren. Omdat diesel nog steeds wordt verbrand (danwel in mindere mate) stoot de motor nog steeds CO2, NOx, fijnstof en koolwaterstoffen uit. Bron: [2] Wanneer de verhouding aardgas/diesel 90/10 is, dan kunnen de CO2 emissies gereduceerd worden tot zo’n 25%, hierbij blijven de brandstofefficiëntie en het vermogen gelijk aan die van een conventionele dieselmotor. Bron: Clean Air Power
Aanvraag toelating door de RDW
Het is op dit moment nog niet mogelijk een (Europese) typegoedkeuring voor voertuigen met dual fual te verkrijgen. Er wordt door diverse instanties hard aan gewerkt om dit mogelijk te maken, maar daarvoor moeten wel een aantal wetten en voorschriften gewijzigd worden. Daarom heeft de RDW in overleg met een aantal marktpartijen een testprogramma opgezet voor de Dual-fuel techniek.
Doel van het programma is om te onderzoeken of het systeem goed is voor het milieu. Wilt u een toelating tot de weg voor een dual fual voertuig krijgen, dan moet u contact opnemen met de RDW.
Omgevingsbelasting
Bij de ontwikkeling van dual fuel motoren probeert men de verhouding methaan/diesel zo groot mogelijk krijgen maar ook de diesel te vervangen door een bio-mix diesel. Dat wil zeggen conventionele diesel gemengd met diesel wat geproduceerd wordt uit hernieuwbare materialen (Biodiesel). Daarnaast wordt gekeken naar de mogelijkheden om methaan te vervangen door Biogas en diesel door 100% biodiesel. Afhankelijk van de bron van biogas en biodiesel zou dit een reductie kunnen opleveren van maximaal 80% WTW CO2 emissies in vergelijking met 100% diesel. Bron: Volvo dual-fuel euro V engine
Toekomst
LNG en daarmee de dual fuel motoren worden als belangrijke brandstof gezien in de nabije toekomst voor met name vrachtwagens en voor de scheepvaart. Veel vrachtwagenfabrikanten en scheepswerven investeren in dual fuel LNG-motoren. Zeker bij dit soort zware voer- en vaartuigen zal elektrisch rijden niet snel een alternatief zijn en wordt volop ingezet op alternatieven als CNG / LNG. Er moeten meer aardgasstations komen om dual-fuel transport en vervoermiddelen te laten slagen en de technologie verder te verspreiden. Er zijn momenteel nog te weinig vulpunten waardoor het zeker voor langere afstanden moeilijk is om efficiënt gebruik te kunnen maken van Aardgas. De vrachtwagens kunnen uiteraard wel in gebieden waar geen methaan voor handen is gewoon gebruik maken van diesel als brandstof. Voor personenauto’s is LNG nog niet erg geschikt.
Politiek, sociaal en economische factoren
Politieke en sociale factoren
Er zijn subsidies beschikbaar voor projecten met dual-fuel technieken. In 2009 heeft AgentschapNL 2 miljoen euro ter beschikking gesteld namens de Minister van Verkeer & Waterstaat voor de binnenvaartsector. Bron: Pon Cat
Bij gebruik van aardgas zijn we minder afhankelijk van andere (politiek minder stabiele) landen dan het gebruik van aardolie. In Nederland is aardgas voorradig (zie onderstaande figuur). Dit zou dan wel betekenen dat we minder aardgas kunnen exporteren naar het buitenland.
Economische factoren
De kosten van aardgas zijn lager dan die van diesel. Ter indicatie: de kosten aardgas en groengas liggen rond de €0,80 per liter en die van biodiesel rond de €1,50 per liter. Deze prijzen zijn inclusief BTW. Bron: Fuelswitch Volgens InnovatieNetwerk en Nederland Maritiem Land is vloeibaar aardgas zo’n 20% goedkoper dan olie. Bron: Watererfgoed De kale literprijs is dan voor LNG vergelijkbaar met die van diesel. De kosten van bio-LNG (uit co-vergisting) ligt 30% tot 75% hoger dan de dieselprijs; wordt gas uit stortgas gebruikt dan is de prijs 50% tot 65% goedkoper dan diesel. De meerprijs voor een LNG vrachtwagen ligt rond de €65.000. Bron: CE Rijden en varen op gas
Kengetallen
Klimaatverandering
De verbranding van aardgas is qua emissies schoner dan de verbranding van diesel, door het lagere koolstofgehalte van aardgas komt er minder CO2 vrij. De uitlaatgassen van de dual fuel motor moeten nog steeds dezelfde schoonmaakbehandeling (roetfilters, SCR systeem en EGR systeem) krijgen als gewone dieselmotoren.
Leefomgeving
Afhankelijk van de bron van biogas en biodiesel zou bij gebruik hiervan in plaats van gewone diesel en LNG een reductie van maximaal 80% WTW CO2 emissies kunnen ontstaan in vergelijking met 100% diesel.
Kosten
Volgens InnovatieNetwerk en Nederland Maritiem Land is vloeibaar aardgas zo’n 20% goedkoper dan olie. De kale literprijs is dan voor LNG vergelijkbaar met die van diesel. De kosten van Bio LNG (uit co-vergisting) ligt 30% tot 75% hoger dan de dieselprijs; wordt gas uit stortgas gebruikt dan is de prijs 50% tot 65% goedkoper dan diesel. De meerprijs voor een LNG vrachtwagen ligt rond de €65.000.
Tijd
LNG en daarmee de dual fuel motoren worden als belangrijke brandstof gezien in de nabije toekomst voor met name vrachtwagens en voor de scheepvaart. Zeker bij dit soort zware voer- en vaartuigen zal elektrisch rijden niet snel een alternatief zijn en wordt volop ingezet op alternatieven als CNG / LNG.
Hernieuwbaarheid
Bij gebruik van bio-LNG wordt gebruik gemaakt van hernieuwbare grondstoffen, zoals biomassa, stortgas en afval. Dit heeft naast economische voordelen ook een gunstig effect op de emissies in vergelijking met conventionele diesel en LNG.
Toelichting
Extra informatie en interessante ontwikkelingen
Links
Rapporten
- Future Fuels & Power: http://www.lowcvp.org.uk/assets/reports/T&BB%20FF&P%20May%202010.pdf
- CE Delft, EnergieTransitie: Rapport Rijden en varen op gas: http://wikimobi.nl/wiki/images/d/d4/Rijden_en_varen_op_gas.pdf
Organisaties en bedrijven
- UPS finds LNG: http://green.blogs.nytimes.com/2011/02/22/u-p-s-finds-a-substitute-for-diesel-natural-gas-at-260-degrees-below-zero/
- TTM: http://www.ttm.nl/nieuws/id29265-fotos-volvo-start-nederlandse-test-lng-truck.html
- Pon Cat: http://www.pon-cat.com/nl/Pon-Power--Pon-Equipment/Pon-Power/Pon-Power-Netherlands/ponpower-caterpillar-pon-cat/Over-Pon-Power/Nieuws/Nieuws-actueel/Eerste-stappen-LNG-dual-fuel-project-afgerond/
- Schuttevaer: http://www.schuttevaer.nl/nieuws/techniek/nid15041-dual-fuelmotor-uit-de-kinderschoenen.html?printversie=1
- Clean Air Power: http://www.cleanairpower.com/
- Energy Conversions inc.: http://www.energyconversions.com/loco2.htm
- Westport: http://www.westport.com/assets/wpt/images/generic_hd_system.jpg
- http://www.eia.doe.gov/international/reserves.html EIA
- Watererfgoed: http://www.watererfgoed.nl/milieubrandstof.html
Overige links
- Mobimix: http://www.mobimix.be/inhoud/2010/9/15/1919
- Schone voertuigen adviseur: http://www.schonevoertuigenadviseur.nl/#pagina=1381
- NGV Global News: http://www.ngvglobal.com/volvo-trucks-declares-itself-first-manufacturer-of-efficient-dual-fuel-euro-5-engine-1215
