Vous êtes ici ›Home› Dossiers
DE ROL VAN DE AUTO IN DE 21ste EEUW - EMISSIEPROBLEEM OPGELOST !
De auto’s van morgen zullen nauwelijks of geen schadelijke emissies meer uitstoten. In een eerste fase zullen voertuigen met inwendige verbrandingsmotor (benzine en diesel) nog de grote meerderheid van het park uitmaken. Maar door een nauwkeurig afgesteld elektronisch motormanagement, gekoppeld aan een gesofisticeerde uitlaatgaszuivering, zullen er onder alle bedrijfsomstandigheden nagenoeg geen polluenten meer in de atmosfeer geblazen worden. Sterker nog, de lucht aan de uitlaat zal in sommige gevallen zelfs zuiverder zijn dan die aan de inlaat. Om het potentieel van deze motor, die men tenslotte toch gedurende 100 jaar voortdurend verbeterd heeft, nog verder te benutten, zal men, naast diesel en benzine, ook andere brandstoffen gebruiken. Naargelang de toepassing zullen aardgas, LPG, waterstof en andere, interessante alternatieven vormen. In de volgende eeuw zullen de alternatieve aandrijfconcepten onweerstaanbaar opkomen. We zullen het dan vanzelfsprekend vinden om te rijden in een elektrisch voertuig of in een hybride wagen die de voordelen van een elektrische auto koppelt aan die van de klassieke verbrandingsmotor. Tenslotte zal ook de brandstofcel, die elektrische stroom opwekt uit een chemische reactie tussen waterstof en zuurstof, doorbreken als krachtbron. Dan zal er nog slechts waterdamp uit de uitlaat komen.
De evolutie gedurende de laatste decennia
Sinds 1970 wordt er in de Europese Unie een groot belang gehecht aan de vermindering van de zogenaamde gereglementeerde emissies1. Van toen af werd de uitstoot van koolstofmonoxyde (CO), stikstofoxiden (NOx) en onverbrande koolwaterstoffen (HC) in opéénvolgende richtlijnen stapsgewijs beperkt. Vanaf 1989 werden bovendien de roetdeeltjes (PM) afkomstig van dieselmotoren aangepakt.
De regelgeving kwam in een stroomversnelling met de uitvaardiging van de Euro 1-norm. Op de grafiek a is duidelijk de grote sprong te merken die in 1993 werd gezet. De grenswaarden werden toen met een factor 2 tot 3 gereduceerd.
Dankzij onder meer de introductie van de geregelde 3-weg-katalysator op benzinewagens, gekoppeld aan de elektronische motorsturing, konden deze normen gerespecteerd worden. Ondertussen zijn wetgeving en techniek verder geëvolueerd en is op 1 januari 2000 de Euro 3-norm van kracht geworden, hetgeen een reductie met een factor 3 ten opzichte van het niveau van Euro 1 inhoudt.
Wat brengt de toekomst ?
Ook de normen voor 2005 zijn reeds vastgelegd, waardoor de limietwaarden van 2000 opnieuw worden gehalveerd. Om aan de nieuwe eisen te voldoen, zullen tal van technische innovaties hun intrede doen. Het onderzoek spitst zich in de eerste plaats toe op een optimalisatie van motorarchitectuur en brandstoftoevoer. Dankzij de alsmaar performanter wordende elektronica kan men de brandstofinjectie steeds fijner afstellen in functie van de wisselende bedrijfsomstandigheden van de motor en de behoeften van de uitlaatgaszuivering. Om zuinigheid te bevorderen en om te vermijden dat de verbranding onvolledig is (waardoor er CO en HC vrijkomt), moet de exacte hoeveelheid brandstof op het juiste moment worden ingespoten, en letterlijk geen druppel meer. Dit wordt zonder meer vergemakkelijkt door de directe injectie, hetgeen de doorbraak verklaart van de rechtstreeks ingespoten dieselmotor. Het einde van de ontwikkelingen is hier nog lang niet in zicht en zal onder meer leiden tot hogere injectiedrukken en multifase-injectie. Voor benzinemotoren zijn multikleppenuitvoeringen gemeengoed geworden. Een volgende stap is om openingsmoment en -duur van in- en uitlaatkleppen te laten variëren net als een veralgemeende toepassing van de directe injectie.
Ook het rendement van de uitlaatgaszuivering moet verder omhoog. Bij benzinemotoren geldt dit in het bijzonder na een koudstart. Men werkt aan voorverwarmde katalysatoren; maar ook adsorptiekatalysatoren, die de schadelijke emissies opslaan tot een voldoende bedrijfstemperatuur bereikt is, bieden een oplossing.
Om de strenge normen van 2005 voor roetdeeltjes te halen, zal in een aantal gevallen een roetfilter onontbeerlijk zijn. Al deze technologieën vereisen uiterst zwavelarme brandstoffen.
Om te vermijden dat auto's, eens in gebruik, door slechte afregeling of gebrekkig onderhoud toch gaan vervuilen, zullen zij uitgerust worden met een boorddiagnosesysteem (OBD), dat alle essentiële technische onderdelen van motor en uitlaatgaszuivering bewaakt en zonodig de bestuurder waarschuwt voor defecten.
Naast de verdere ontwikkeling van de klassieke verbrandingsmotor, werken alle constructeurs ook aan alternatieve aandrijvingsconcepten.
De voorgestelde oplossingen zijn erg divers en gaan van biobrandstof, over aardgas en waterstof, tot hybride voertuigen en brandstofcellen. Vooral deze laatste twee technologieën beschikken over heel wat troeven. Hybride voertuigen zijn immers uitgerust met zowel een elektro- als een verbrandingsmotor. In stedelijke gebieden kan men op elektriciteit rijden zonder schadelijke uitstoot. Men heeft echter niet het nadeel van een beperkt rijbereik, aangezien buiten de stad de verbrandingsmotor de batterijen kan bijladen. Hij draait daarbij op zijn optimaal werkingspunt en produceert een minimum aan emissies. Ook de brandstofcel is een veelbelovend concept: door een chemische reactie tussen waterstof en zuurstof wordt elektriciteit opgewekt die via een elektromotor de auto voortbeweegt. Aan de uitlaat komt enkel waterdamp vrij, voor zover men ook zuivere waterstof tankt.
Er kan nog een andere brandstof, zoals bv. methanol, gebruikt worden, maar dan moet deze aan boord van het voertuig omgezet worden tot waterstof. Hierbij komt wel, in zeer beperkte mate, CO2 vrij. Prototypes rijden vandaag reeds rond en de eerste commercialisatie wordt over een vijftal jaren verwacht.
Vanaf 2010 zal deze technologie een aanzienlijk marktaandeel veroveren. Schattingen gewagen van 5 tot 10% marktaandeel in 20202. Een recente Europese studie (MEET project) gaat ervan uit dat in 2020 een marktpotentieel van 30% zal bestaan voor alternatieve systemen.
De overheid kan de doorbraak van schone technologieën bevorderen door een aangepaste autofiscaliteit die toeneemt naarmate het voertuig meer vervuilt. Ook het fiscaal stimuleren van zwavelarme brandstoffen is van essentieel belang omdat zwavel de nieuwe generatie katalysatoren vergiftigt. Aldus zal onze maatschappij sneller het milieudividend van de emissiearme technieken kunnen innen en zal de lucht die we inademen, snel zuiverder zijn.
Het gecombineerd effect van technische en niet-technische maatregelen op het toekomstige emissieniveau van het personenwagenverkeer is het onderwerp van een studie. Deze werd in opdracht van FEBIAC door het 'Institut für Energie- und Umweltforschung' uit Heidelberg uitgevoerd.
BIBLIOGRAFIE
(1) Richtlijn 70/220/EEG en volgende – Publicatieblad van de Europese Gemeenschappen L76 van 6.4.70
(2) A.J. Hickman (TRL) – Methodology for calculating transport emissions and energy consumption (1999)