FÉDÉRATION BELGE DE L´AUTOMOBILE ET DU CYCLE - Extranet

De emissies zijn het jongste decennium drastisch beperkt. Vanaf 1 oktober 2000 is de Euro 3-norm van kracht.

De toegelaten uitstoot van stikstofoxiden (NO_x) zit 65% onder het niveau van 1988. Voor deeltjes (PM) bedraagt de daling zelfs 85% (zie grafiek a).

Ook andere emissies, met name koolstofmonoxide en onverbrande koolwaterstoffen, werden met een gelijkaardige factor gereduceerd. De rokende en stinkende vrachtwagen verdwijnt dus stilaan uit ons straatbeeld. Tegelijk hebben de constructeurs grote inspanningen geleverd om het brandstofverbruik terug te schroeven. De aankoop van diesel maakt ongeveer 20% uit van de werkingskosten van een transportonderneming¹. Vanuit deze hoek is de druk om de zuinigheid te verbeteren bijgevolg steeds erg groot geweest. Vandaag verbruikt de standaard trekker-oplegger 1/3 minder dan 30 jaar geleden, terwijl zijn motorvermogen verdubbelde. Dit illustreert de grote vooruitgang die er op motorisch vlak geboekt werd.

En dan is er het geluid. De Europese wetgever heeft sinds 1970 de toegelaten geluidsemissies met 11 dB(A) beperkt. Concreet betekent dit dat 1 vrachtwagen van toen, evenveel lawaai maakt als 13 van nu.

Met de introductie van de Euro 3-norm is de wedloop naar een schonere uitlaat nog lang niet ten einde. De normen voor 2005 en 2008 werden inmiddels al vastgelegd. De emissies van deeltjes moeten op 5 jaar tijd met 80% dalen en voor de NO_x zal het toegelaten peil in 2008 nog slechts 40% van het huidige mogen bedragen. Een enorme uitdaging. Het is immers bekend dat deze eisen tegenstrijdig zijn. Tot nu toe is men erin geslaagd om aan de strengere emissienormen te voldoen, uitsluitend door ingrepen op de motor. De ingenieurs hebben hun heil gezocht in verbeterde injectiesystemen : de mechanische injectiepompen moeten onverbiddelijk het veld ruimen voor elektronisch gestuurde systemen (Electronic Diesel Control), die de precieze hoeveelheid brandstof op het gepaste ogenblik inspuiten. Dit gebeurt onder extreem hoge druk (tot 2000 bar) en in verschillende fasen. Een goede verneveling van de brandstof in de cilinder kan enkel mits het opwekken van voldoende luchtwerveling. Daarom zijn alle nieuwe motoren uitgerust met 4 kleppen per cilinder en is het inlaatkanaal zodanig ontworpen dat de lucht met hevige wervelingen de cilinders binnenstroomt. Om de NO_x-emissies nog beter te controleren, kan EGR ('Exhaust Gas Recycling') een oplossing bieden. EGR voert een deel van de uitlaatgassen terug naar de inlaat van de motor. Dit vermijdt extreme temperatuur- en drukstijgingen, waardoor de NO_x-emissies beperkt blijven. Wellicht zullen deze maatregelen niet volstaan om de door de Europese wetgever gevraagde reducties voor 2005/2008 te behalen. Dit vereist immers een grondigere zuivering van de uitlaatgassen. Een roetfilter kan het probleem van de deeltjes oplossen. Testen tonen aan dat hiermee 90% van de deeltjes geëlimineerd wordt².

Ook de NO_x-emissies dienen met minstens 60% gereduceerd. Zij zullen worden aangepakt met een deNOx-kat(alysator). Het principe van de 'Selective Catalytic Reduction' (SCR) biedt de meestbelovende oplossing. Hierbij wordt ureum geïnjecteerd in de uitlaatgassen, waardoor de stikstofoxiden weer tot schadeloze stikstof gereduceerd worden. Uit proeven blijkt dat 65 tot 75% van de NO_x verwijderd wordt³, op voorwaarde dat een bijkomende vloeistof, ureum, getankt wordt. Het ureumverbruik zou ongeveer 1,5 l/100 km bedragen. Het is zelfs mogelijk om roetfilter en deNOx-kat samen in één module te combineren.

Deze technologieën kunnen de traditionele onmogelijkheid, zijnde een gelijktijdige reductie van het verbruik en van de uitstoot van NO_x en deeltjes, overwinnen. De afstelling van de motor kan dan gebeuren in functie van een maximale zuinigheid, hetgeen ook de roetemissies vermindert, en in functie van een optimale werking van de deNOx-kat. De NO_x-emissies, die normaal in deze omstandigheden erg hoog zouden zijn, worden dan door de deNOx-kat aangepakt.

De technische oplossingen voor Euro 4/5 bestaan dus. Hun toepassing vereist echter zwavelvrije dieselbrandstof vermits zowel roetfilters als deNOx-katlysatoren zéér gevoelig zijn voor zwavel. Zo daalt de efficiëntie van een roetfilter van de voornoemde 90% naar respectievelijk 75% en 0%, wanneer het zwavelgehalte in de testbrandstof toeneemt van 3 ppm (parts per million) naar 30 en 150 ppm⁴. Het is dus absoluut noodzakelijk dat zwavelvrije brandstof (<10ppm) op onze Belgische markt verkocht en fiscaal aangemoedigd wordt. Zoniet zal de levensduur van deze hoogtechnologische filters en katalysatoren erg kort zijn en de uitstoot eerder verslechteren dan verbeteren.

Eenmaal ingevoerd, zal dit alles een onmiddellijke weerslag hebben op de luchtkwaliteit. Er wordt wel eens beweerd dat de gunstige gevolgen van de strengere emissienormen teniet worden gedaan door de toename van het verkeer, in casu het goederenverkeer. Niets is minder waar. In samenwerking met IFEU-Heidelberg (Duitsland) toonde FEBIAC onlangs aan dat de volgende 20 jaar de totale NO_x-emissies van bedrijfsvoertuigen in België met 66% zullen dalen. Voor deeltjes ligt zelfs een daling met 84% in het verschiet⁵. Hierbij werd uitgegaan van een stijging met 50% van het aantal gereden kilometers door bedrijfsvoertuigen tussen 1995 en 2020 (zie grafiek b).

Net als hun collega’s autobouwers, werken de constructeurs van bedrijfsvoertuigen aan radicaal nieuwe aandrijfsystemen.

Vooral de bestelwagens zullen kunnen genieten van de recentste ontwikkelingen in de personenwagensector. Men zal in toenemende mate een beroep doen op hybride tractie. De combinatie van diesel- en elektromotor laat toe om lichtere en dus zuinigere dieselmotoren te gebruiken. Immers, wanneer er extra vermogen vereist is, springt de elektrische motor bij. Men kan de dieselmotor ook (tijdelijk) uitschakelen, waardoor de emissies uiteraard tot nul herleid worden.

Een volgende stap is de brandstofcel, die waterstof omzet tot elektrische energie. Om de introductie te versnellen, zullen de eerste commerciële toepassingen waarschijnlijk benzine gebruiken. Aan boord van het voertuig wordt de benzine omgezet tot waterstof en CO₂. In een dergelijk scenario bespaart men de ontwikkelingskosten van een nieuw distributienet. Eens de brandstofceltechnologie tot haar volledige maturiteit gekomen is, en aldus het vertrouwen van de markt gewonnen heeft, zal de overstap van benzine naar waterstof veel makkelijker geschieden.

Op dat ogenblik zal aan de uitlaat enkel nog waterdamp vrijkomen. Proefprojecten met bussen uitgerust met brandstofcellen in een aantal Europese steden, bewijzen dat deze toekomst niet meer zo ver af is. Op basis van de MEET-studie (Methodologies for Estimating air pollutant Emissions from Transport) uitgevoerd in opdracht van de Europese Unie, schat FEBIAC dat vanaf 2010 lichte bedrijfsvoertuigen met alternatieve aandrijving in beduidende aantallen verkocht zullen worden.

In 2020 zou hun marktaandeel ongeveer 30% kunnen bedragen (zie grafiek c).

Ook voor het zwaar goederenverkeer over langere afstanden zal men op termijn overschakelen op brandstofcellen. Kostprijs, betrouwbaarheid, gewicht en laadvolume zijn hier echter cruciaal, zodat de introductie van deze nieuwe technologie pas zal geschieden nadat men voldoende ervaring heeft opgedaan met personenwagens en lichte bedrijfsvoertuigen. De hybride tractie (diesel-elektrisch) kan de brug slaan tussen dieselmotor en brandstofcel.

Deze technologie wordt reeds toegepast in treinlocomotieven en in reusachtige trucks bestemd voor de mijnbouw. De resultaten lijken zo veelbelovend dat het Amerikaanse leger grote interesse heeft laten blijken. Hybride voertuigen accelereren sneller en kunnen tijdens het afremmen de batterijen opladen, hetgeen de zuinigheid ten goede komt en de remslijtage vermindert. Kostprijs en gewicht van de batterijen vormen echter de voorlopige keerzijde van de medaille⁷.

Het wegvervoer was in 1997 verantwoordelijk voor 16% van de totale uitstoot van broeikasgassen in België. 38% hiervan was afkomstig van het vrachtverkeer. Vrachtwagens namen dus 6% van de totale productie van broeikasgassen voor hun rekening (zie grafiek d). Uitgedrukt in absolute cijfers produceerden bedrijfsvoertuigen in 1999 ongeveer 7800 kiloton CO₂. Ter vergelijking : alle Belgen ademen jaarlijks ongeveer 4000 kiloton CO₂ uit.

Hoe dit in de toekomst gaat evolueren, is afhankelijk van twee parameters : de zuinigheid van de toekomstige bedrijfsvoertuigen en de ontwikkeling van mobiliteit.

Het individueel verbruik van de voertuigen is vanzelfsprekend een cruciale parameter. Lichte bedrijfsvoertuigen zijn ten dele met dezelfde motoren uitgerust als personenwagens. Door de introductie van de dieselmotor met directe injectie werden auto’s ongeveer 15% zuiniger. Deze trend zal zich de komende jaren verderzetten, gezien de autoconstructeurs zich geëngageerd hebben om het verbruik van hun voertuigen tussen 1995 en 2008/2009 met 25% te reduceren.

Een analoge evolutie is te verwachten voor bestelwagens.

De constructeurs van zware bedrijfsvoertuigen hebben steeds veel aandacht besteed aan het verbruik. De transportsector is immers zeer competitief, zodat ondernemers hun brandstofkosten willen drukken. Bijgevolg daalde het verbruik op 30 jaar tijd met 1/3, ondanks de strengere emissiewetgeving die, zoals gezegd, nadelig is voor de zuinigheid. Verdere besparingen liggen niet voor de hand. Door, naar analogie met de personenwagens, het leeggewicht te verminderen, creëert men meer laadvermogen, zodat het totaalgewicht en dus ook het verbruik ongewijzigd blijven. In de zoektocht naar meer spaarzaamheid, moet men eerst de invloedsfactoren onderscheiden. Grafiek e toont de vier verliesposten wanneer een beladen trekker-oplegger tegen 90 km/u rijdt. 55% van de verliezen is te wijten aan de rolweerstand, 25% aan de luchtweerstand, 13% van de energie gaat verloren in de drijflijn tussen motor en wielen, en 7% is nodig voor de aandrijving van accessoires (verlichting, remmen, stuurbekrachtiging, airco,…).

De rolweerstand kan gunstig beïnvloed worden door in te spelen op de banden. De bandenfabrikanten ontwikkelen volop rubbersoorten met een lagere rolweerstand, zonder in te boeten aan slijtvastheid of wegligging. De volgende jaren zullen de dubbele banden op de aandrijfassen van vrachtwagens verdrongen worden door enkele, bredere banden, de zogenaamde super single tyres.

Ook de juiste bandenspanning is van groot belang : 1 bar te weinig leidt tot een meerverbruik van 1 liter per 100 km. Daarom zullen vrachtwagens worden uitgerust met systemen die de bandendruk voortdurend controleren en de chauffeur waarschuwen in geval van drukverlies. Dit alles moet toelaten om de rolweerstand met ongeveer 10% te verminderen⁸.

De luchtweerstandscoëfficiënt (C_x) van een truck bedraagt ongeveer het dubbele van die van een personenwagen. De turbulenties ontstaan voornamelijk ter hoogte van de wielen, in de ruimte tussen het trekkend en getrokken voertuig en natuurlijk door de rechthoekige doosvorm van de combinatie. De foto toont een gestroomlijnd prototype met een C_x vergelijkbaar met die van een personenwagen⁹. Reducties van de luchtweerstand met minstens 30% behoren dus tot de mogelijkheden.

Compressoren voor airco en remkring, stuurbekrachtiging en andere perifere organen zullen in de toekomst elektrisch worden aangedreven, hetgeen efficiënter is. Hiervoor is wel een hogere spanning dan de huidige 24V vereist. De nieuwe standaard wordt meer dan waarschijnlijk 42V.

Uiteindelijk is het de motor die de energie moet leveren om de voornoemde weerstanden te overwinnen. De modernste dieselmotoren hebben een maximaal rendement van 44% : minder dan de helft van het energiepotentieel van de brandstof wordt dus effectief benut. Toch is dit merkelijk beter dan bij de andere thermische motoren op gas of op benzine. Zoals gezegd kunnen de ingenieurs zich in de toekomst beter gaan concentreren op de optimalisering van het verbruik. De nieuwe generatie injectiesystemen biedt op dit vlak ook nieuwe mogelijkheden, zodat verdere rendementsverhogingen in het verschiet liggen. Een onderzoeksprogramma van het US Department of Energy mikt op een rendement van 55%¹⁰. Er voorzichtigheidshalve vanuit gaande dat een stijging van het rendement tot 48-50% mogelijk is, dan betekent dit een daling van het verbruik met 10%. De optelsom van al deze winsten leidt tot een daling van het verbruik met 23% (zie grafiek e).

Men kan echter in dit debat niet genoeg het belang van niet-technische maatregelen benadrukken.

In de eerste plaats zijn de mobiliteitsbevorderende maatregelen, zoals in het desbetreffende hoofdstuk beschreven, van groot belang om de totale CO₂-emissies te verminderen.

Men zal grote inspanningen moeten leveren om het aantal voertuig-km en de daarmee gepaard gaande congestieproblemen te beperken. Fileverkeer heeft uiterst negatieve gevolgen voor het verbruik. Zo toont grafiek f dat het verbruik van een 40-tonner verdubbelt over een traject van 10 km, wanneer hij 5 keer moet stoppen. Vrachtwagens een vlotte doorstroming garanderen, via aparte truck lanes bv., is dan ook uiterst belangrijk.

Verschillende maatregelen die aan bod komen in de bijdrage over de goederenmobiliteit, zijn dan ook gunstig om de uitstoot van broeikasgassen te beperken. Zo werd aangetoond dat 15% van de verwachte groei van het goederenverkeer kan afgeleid worden naar het spoor en de binnenscheepvaart. Het aantal vrachtwagens op de weg kan verder gereduceerd worden als men langere vrachtwagencombinaties toelaat. Het relatief verbruik per vervoerde ton-km daalt immers, naarmate het maximum toegelaten gewicht van het voertuig (met aanhangwagen) stijgt.

De toepassing van telematica of 'Intelligent Transport Systems' (ITS) in de voertuigen kan de efficiëntie van het transport verhogen en de chauffeur tijdig waarschuwen voor files. Het effect van de veralgemeende toepassingen van ITS is significant. Sommige studies gewagen zelfs van een reductiepotentieel van het verbruik tot 25%¹¹.

De chauffeur moet in staat zijn om het zuinig potentieel van zijn voertuig optimaal te benutten. Een aangepaste rijstijl leidt al gauw tot 10% minder verbruik¹². Vandaar het belang van de rijopleidingen die de constructeurs voor hun klanten voorzien bij aankoop van een nieuw voertuig. Hoge toerentallen zijn uit den boze, tijdig schakelen is de boodschap. Een automatische versnellingsbak kan het comfort van de chauffeur, vooral in fileverkeer, gevoelig verbeteren en ervoor zorgen dat de motor altijd in zijn optimaal regime draait. De automaat zal in de toekomst dan ook gemeengoed worden op zware vrachtwagens en bussen.

Telt men het effect van alle maatregelen op, dan komt men tot de conclusie dat de sterke stijging van de CO₂-emissies door de transportsector uit de jaren '90, zich niet zal doorzetten. Sterker nog, in het Auto-Oil II rapport komt de Europese Commissie tot de conclusie dat de CO₂-uitstoot door het wegverkeer zich vanaf 2005 zal stabiliseren. Vergeten we daarbij niet te vermelden dat alternatieve krachtbronnen een bijkomend perspectief openen op verdere reducties van het verbruik aan fossiele brandstoffen. Dit staat in schril contrast met de doemscenario’s waarmee men al jaren de publieke opinie bestookt.

Het is duidelijk dat een efficiënte strategie om het energieverbruik te reduceren, moet stoelen op twee pijlers : de technische evolutie van de voertuigen enerzijds en de uitwerking van een hele reeks niet-technische maatregelen anderzijds. Het eerste luik is de verantwoordelijkheid van de automobielindustrie, maar het tweede zal geconcretiseerd moeten worden door een doelbewust overheidsbeleid. Alle niveaus, van het lokale tot het Europese, zullen snel moeten handelen.

Sinds 1970 werd het toegelaten geluidsniveau stapsgewijs met 11 dB(A) beperkt. Dit betekent dat 1 vrachtwagen van toen, evenveel lawaai maakt als 13 van nu. Een vrachtwagen mag momenteel slechts 80 dB(A) produceren wanneer hij voluit accelereert. Ter vergelijking : in cafés is 90 dB(A) toegelaten. De beschreven ontwikkelingen op motorisch vlak hebben hier zeker toe bijgedragen.

Door het gebruik van geschikte materialen, en door de vormgeving en het concept van de motor ook te laten afhangen van de geluidsproductie, zullen de toekomstige motoren steeds stiller worden. Ook hier zullen de alternatieve energiebronnen de ultieme oplossing bieden om komaf te maken met het motorgeluid.

Hierdoor zal het rolgeluid, veroorzaakt door het contact tussen band en wegdek, vooral bij hogere snelheden gaan overheersen. De invoering van de super single tyres (zie vorige paragraaf) zal nog enige winst opleveren, maar voor nog stiller verkeer zal vooral het wegdek moeten aangepakt worden. Het gebruik van poreus asfalt vermindert het geluid op autosnelwegen met 4 tot 5 dB(A), in vergelijking met de traditionele soorten¹³. Bij regen is de winst nog groter en bovendien wordt het zo gevreesde gordijn van opspattend water vermeden.

Het laden en lossen van distributievoertuigen zorgt vandaag voor nogal wat geluidsoverlast. Denken wij aan het lawaai van dichtslaande portieren, hydraulische laadkleppen, pompen van tankwagens, de ratelende palletwagen op de laadvloer,... Leveren tijdens de daluren is dus slechts een optie als de omwonenden niet gestoord worden. Daarom vormen al deze ogenschijnlijk banale onderdelen het onderwerp van een kritische analyse en concentreren de inspanningen zich op het vermijden van hinderlijke geluiden.