Uit WikiMobi
2009 Toyota Prius 01.jpg
274.671 bytes
Volvo amazon 1964.jpg
281.529 bytes
Mazda RX8 hydrogen rot...
926.054 bytes
Er zijn verschillende typen personenauto´s. Deze verschillen hangen samen met de aandrijving en brandstoftypen.
Een personenauto maakt voor de aandrijving nu meestal gebruik van verbrandingsmotoren (dieselmotor of ottomotor) op basis van aardolie producten. Als brandstof wordt dan voornamelijk benzine, diesel en LPG gebruikt. En alhoewel de CO2-uitstoot van nieuwe (conventioneel aangedreven) auto´s per maand afneemt met minstens 0,47% sinds 2007 (zie onderstaande grafiek, deze grafiek heeft geen betrekking op het totale wagenpark in Nederland), komen er steeds meer alternatieve (bio)brandstoffen beschikbaar die het milieu minder met emissies belasten. Deze brandstoffen kunnen puur of als mengsel met benzine of diesel gebruikt worden.
Bron: Agentschap NL, Schoon en Zuinig Verkeer en Vervoer, Rapportage van straatbeeldindicatoren
Voorbeelden van deze alternatieve brandstoffen zijn: (bio)ethanol, waterstof (in de waterstof hybride motor), CNG, groengas, biodiesel (geproduceerd doormiddel van transesterificatie) en palmolie (voor de productie van biodiesel). Om op hoge concentraties van deze brandstoffen te rijden moeten de meeste personenauto’s wel worden aangepast.
Meer informatie over: Het gebruik van biobrandstof in huidige automobielen en het nut ervan: Vraag biobrandstof
Uit aardgas en biogas kan elektriciteit gemaakt worden. In het onderstaande artikel wordt een antwoord gezocht op de vraag wat nou duurzamer is: gas in een verbrandingsmotor stoppen of er eerst elektriciteit van de maken en daarmee een elektrische auto aandrijven. Meer informatie over: Wat is beter: aardgas of biogas gebruiken als brandstof voor de automotor of voor elektriciteitsopwekking ten behoeve van elektrisch rijden
Ook worden de zogenaamde hybride auto´s en volkomen elektrische auto´s steeds populairder. De volkomen elektrische auto’s halen hun elektrische energie voor de elektromotor uit een accu, zonnecellen of mogelijk uit een brandstofcel. De hybride maakt hiernaast gebruik van een brandstofmotor.
Meer informatie over: Het nut van elektrisch rijden bij gebruik van elektriciteit uit kolencentrales: Vraag elektrisch rijden
Meer informatie over: Verkoop personenauto's in Nederland
Inhoud |
Emissies
Hieronder staan de CO2, NOx en fijnstof emissies voor een personenauto bij gebruik van verschillende brandstoffen. De Well-to-Wheel Emissies zijn gesplitst in de Well-to-Tank en Tank-to-Wheel-uitstoot.
De gegevens van de bovenstaande tabellen komen uit het STREAM rapport, welke gebaseerd zijn op resultaten van De Taakgroep Verkeer. Hieronder staan de gegevens van deze tabellen overzichtelijk weergegeven in drie grafieken.
Kijk voor het werkelijke broeikaseffect van auto's op: Het werkelijke broeikaseffect van een auto
Aannames
De Tank-to-Wheel emissies van CNG en CNG groengas worden gelijk veronderstelt aangezien de samenstelling van de gassen nagenoeg gelijk is (hoofdproduct methaan). Lokaal zijn de emissies dus 100% gelijk, groengas wordt ingevoerd in het aardgasnet en aan de hand van certificaten verkocht. Voor biodiesel geldt een reductie van 40% CO2 emissies (Well-to-Wheel) ten opzichte van conventionele diesel. Bron: STREAM pag 171 en TNO Industrie en Techniek Praktijkemissies EEV Stadsbussen pag 4] Voor de Elektrische auto geldt een verbruik van 0,72 MJ/km (20 kWh per 100 kilometer).
Uitleg
Het CO2 equivalent (onder andere N2O en methaan) is binnen de onzekerheden die we kennen een klein percentage (á 1,5%). Deze worden hier dan ook niet meegenomen. Het verbruikscijfer dat gehanteerd wordt voor de voertuigen is gebaseerd op de NEDC (New European Driving Cycle) test. Deze test wijkt zover af van het werkelijk gebruik dat deze waarden niet bruikbaar zijn als we verschillende typen vervoer met elkaar willen vergelijken. Bijvoorbeeld een reizigerskilometer met de trein en die met een auto. Er is daarom gekozen om een werkelijk verbruikscijfer te presenteren. Eén van de onderzoeken die hier het dichts bij komt is het STREAM rapport. Dit rapport geeft echter geen verbruikscijfer voor alle in Nederland gebruikte brandstoffen. Voor de biobrandstoffen wordt er wel een cijfer gegeven in het EUWACA rapport van de Europese Unie. Bij de hier gepresenteerde cijfers gaan we ervan uit dat de factor tussen het gemeten verbruik en het werkelijk verbruik gelijk is aan die van diesel en benzine. Deze factor van 1,2 is slechts een voorlopige correctie voor NEDC verbruik en werkelijk verbruik.
Het Well-to-Wheel deel van de biobrandstoffen is erg afhankelijk van het type grondstof en de productiemethode. Er wordt bij deze tabellen uitgegaan van een reductie in CO2 uitstoot van 40% bij het gebruik van 100% biodiesel. Bij een gebruik van CNG groen gas wordt er van een reductie van 70% uitgegaan.
File
De tijd dat automobilisten in de file staan is ongeveer 13% van de tijd die zij op de snelweg rijden. Het aantal kilometers in de file afgelegd is ongeveer 3% van de totale ritafstand. De bijdrage van de file-emissies ten opzichte van de totale emissies blijkt gering als we de omvang van de congestieproblematiek in beschouwing nemen. Bron: Transumo
Ritdynamiek
De emissies die vrijkomen per kilometer zijn afhankelijk van het brandstofgebruik en dus van de snelheid en ritdynamiek. Bij een toename van de snelheid nemen de rol- en luchtweerstand toe en vaak is de verbranding slechter. Bij lagere snelheden is de ritdynamiek vaak groter door vaker remmen en optrekken. In de onderstaande figuur staan de NOx, PM10 en CO2 emissies per autokilometer als functie van de gemiddelde snelheid op snelwegen weergegeven (2007). Dit zijn WTW emissies in gram per kilometer.
Historie
De eerste echte personenauto was een stoomauto (auto aangedreven met behulp van een stoommachine). Deze werd in 1765 voor het eerst gebruikt door Nicolas Joseph Cugnot. De eerste (waterstof)verbrandingsmotor werd ontworpen door de Zwitser De Rivaz in 1806. In 1885 werd de dieselauto ontwikkeld door de Duitser Rudolf Diesel en in datzelfde jaar zorgde de benzineauto, gebouwd door Carl Benz, voor een doorbraak van dit type verbrandingsmotoren. In de Tweede Wereldoorlog werden kolen en hout vergast in speciale ketels waardoor een gasmengsel van koolmonoxide en waterstofgas ontstond. Dit mengsel werd gebruikt als brandstof in de motor. De eerste elektrische auto stamt uit het jaar 1835. De Nederlander Sratingh had een elektromagnetisch wagentje ontwikkeld dat als voorloper van de elektrische auto kan worden beschouwd.
Mogelijke aandrijvingen
Ottomotor
Naast conventionele brandstoftypen als benzine en LPG, kunnen ook andere brandstoftypen verbrand worden in een ottomotor:
- Aardgas (inclusief biogas en CNG)
Aardgas wordt in samengeperste vorm - als CNG - gebruikt als alternatieve en schone brandstof voor personenauto's. Opgewaardeerd biogas kan ook gebruikt worden als brandstof.
- Ethanol (full en bijgemengd); Ethanol kan ingezet worden als motorbrandstof:
- In lage bijmengpercentages in benzine (meestal 5-10)
- In hoge bijmengpercentages in benzine (omstreeks 85% , alleen geschikt voor zogenaamde flexifuel voertuigen
- Als pure brandstof (100% of 95% met additief) in aangepaste benzinemotoren
- Eerst omgezet naar ETBE (ethyl tert-butyl ether) en vervolgens in benzine gemengd tot maximaal 22%
- Middels reforming omgezet in waterstof
- Bio-ethanol
Om onderscheid te maken met ethanol uit fossiele bronnen (zoals kolen) wordt vaak de naam bio-ethanol gebruikt. Grondstoffen voor bio-ethanol zijn onder meer: suikerbiet, suikerriet, zoete sorghum, tarwe, gerst, maïs, aardappelen, grassen en hout. Het grote voordeel van bio-ethanol is dat het geen zwavelcomponenten bevat en tijdens de groei CO2 opneemt.
Dieselmotor
Naast ´gewone´ diesel kunnen ook blends met (bio)diesel verbrand worden in een dieselmotor. Ook (bio-)ethanol (100% of 95% met additief) kan in een (aangepaste) dieselmotor worden verbrand.
- Bio-diesel
Biodiesel wordt door een veresteringsproces transesterificatie geproduceerd uit vetzuren zoals plantaardige olie en dierlijk vet. Biodiesel is een vorm van duurzame biobrandstof die wat eigenschappen betreft sterk overeenkomt met gewone diesel.
Elektrische motor
De elektrische auto maakt gebruik van elektriciteit voor het voortbewegen. Een elektrische auto kan hiervoor gebruik maken van de elektrische energie die opgeslagen is in een accu of brandstofcel. De elektromotor zet de elektriciteit om in mechanische energie. Hoe milieuvriendelijk de auto is, hangt onder andere af van de manier waarop de elektriciteit, waarmee de accu gevoed wordt, geproduceerd is. Er zijn ook elektrische auto´s die in plaats van een accu direct gebruik maken van zonnecellen, deze auto’s zijn (nog) niet voor dagelijks gebruik bedoeld.
- Brandstofcel aangedreven auto
Een brandstofcel is een apparaat dat een brandstof door een chemische reactie omzet in elektrische energie. Waterstof (H2) is hiervoor de meest gebruikte brandstof en l reageert in de brandstofcel met zuurstof (O2) tot water (H2O). Bij dit proces komt elektriciteit vrij. Ook methaan kan als voeding van een brandstofcel gebruikt worden.
- Waterstof aangedreven auto´s
Waterstof is geen energiebron maar een energiedrager. Het kan worden opgeslagen in metaalhydrides en worden gebruikt in zowel conventionele verbrandingsmotoren als in een brandstofcelauto (hybride auto). Het verbranden van waterstof is niet erg efficiënt.
Hybride
Een Hybride voertuig is een voertuig dat door meer dan één aandrijftechniek aangedreven wordt. Meestal wordt er echter een voertuig mee bedoeld dat zowel een elektromotor als een traditionele verbrandingsmotor op benzine of diesel heeft. De elektromotor werkt met een accu. Deze accu wordt opgeladen door een generator die wordt aangedreven door de verbrandingsmotor. Ook maakt de generator gebruik van de energie die vrijkomt bij het remmen. Door de twee motoren op de juiste manier naast elkaar te gebruiken, kan er bespaard worden op brandstof en worden de emissies lager.
Zoals in de onderstaande figuur duidelijk wordt stijgt het aantal alternatieve personenauto’s ieder jaar. Het aandeel hybride personenauto van deze groep is hierbij momenteel het grootst (voorjaar 2013). Was het totaal aantal hybride auto’s in Nederland in 2007 nog 7599, in 2012 was dat al gestegen tot 68.675 (tabel 1). Momenteel is het aandeel hybride auto’s in Nederland 0,9% van alle personenauto’s.
Recycling
In 2010 is 95,3% van het gewicht van alle afgedankte auto’s in Nederland gerecycled (dit is inclusief verbranding). Dit betekent een 10% stijging ten opzichte van 2009. Er mag tegenwoordig meer afval uit de shredder verbrandt worden in afvalenergiecentrales. Voor 2015 is wettelijk vastgesteld dat 85% van het materiaal van de afgedankte auto’s hergebruikt moet worden, waarbij 10 procent energieterugwinning door verbranding mag zijn (momenteel is dat nog 12%). Bron: ARN
Overige interessante technieken
Elektromotoren kunnen ook worden geïntegreerd in de wielen van de auto. De elektromotor drijft een tandkrans in de velg aan. Er wordt ook gewerkt aan elektrisch bediende remmen en elektrische besturing. Het voordeel van het elektrisch aangedreven wiel is dat vele conventionele onderdelen van een auto overbodig worden.
Hybride voertuigen zijn constant in ontwikkeling, er bestaan bijvoorbeeld ook hydraulische hybrides, in plaats van de energie op te slaan in een accu wordt de energie opgeslagen in een vloeistof onder hoge druk.
Katalysatoren kunnen de NOx emissie van een dieselmotor met meer dan 80 procent verlagen. De speciaal hiervoor ontwikkelde katalysator vermengt dan additief ureum (in de markt bekend onder de handelsnaam Ad-Blue) met het uitlaatgas. Vervolgens worden ammoniak en stikstofoxiden in de katalysator omgezet in stikstofgas en water. Dit proces wordt Selectieve Catalytische Reductie (SCR) genoemd.
Accu´s blijven voor conventioneel aangedreven auto’s in de vorm van loodaccu’s voorlopig bestaan. Zeker de verbeterde versie, ECL-loodbatterijen (extended cycle life). Bij deze accu wordt de positieve elektrode omwikkeld in een enevelopseparator met dikker glasvezel. Het glasvezel verstevigd de elektrode, en zorgt ervoor dat de warmteontwikkeling beter over het totale oppervlak van de plaat verdeelt wordt.
Voor hybride en elektrische auto’s worden meestal lithium of Nikkel metaalhydride batterijen gebruikt. Door een toename van deze automobielen is ook een toename van lithium batterijen te verwachten. Toyota heeft hier nu problemen mee, door de toename van de vraag naar de Toyota Prius.
De productie van een voertuig zorgt voor veel emissies en het productieproces kost veel energie en grondstoffen. Er worden daarom auto's ontwikkeld die van de wieg tot het graf een neutrale footprint hebben. Deze manier van ontwerpen wordt ook wel Cradle to Cradle genoemd.
