Nieuws

‘Spritspartechnik’ krijgt een prijs

Met de door de EU opgelegde verplichting emissies uit auto’s in te perken, staan R&D-instellingen in die sector voor een forse opdracht.

‘Technisch kunnen autoproducenten alles’, zegt prof.dr. Ferdinand Dudenhöffer. De autotentoonstelling onlangs in Genève toonde daar enkele sprekende voorbeelden van. De inkt onder het besluit van de Europese Commissie om de CO2-emissie van personenauto’s in vijf jaar terug te dringen naar 120 g/km was nog nauwelijks droog of met name de Duitse merken toonden al modellen die daar (bijna) aan voldoen.

Audi presenteerde in Genève een 1,9 liter A3 met dieselmotor die 120 gram CO2 per kilometer uitstoot. De gemiddelde CO2-uitstoot van alle Audi-modellen bedroeg kortgeleden nog 179 g/km. BMW kwam met een 143 pk diesel in de 1-serie, met een emissie van 123 g/km (BMW gemiddeld tot nu toe 192 g/km). En de nieuwe Passat van Volkswagen – ook in Genève gepresenteerd – verbruikt 5,1 liter diesel per 100 kilometer, met een CO2-emissie van 136 g/km (VW gemiddeld 161 g/km).

Deze producenten hebben het EC-besluit duidelijk zien aankomen. ‘Zo snel kan het dus gaan’, aldus Dudenhöffer is directeur van het Center of Automotive Research (CAR) van de Fachhochschule Gelsenkirchen en daar ook hoogleraar. Dudenhöffer is een veelgeciteerd deskundige in de Duitse pers.

De EC wil de CO2-emissie reduceren van nu gemiddeld 160 g/km naar 120 g/km, waarbij de auto zelf een bijdrage van 30 g/km moet leveren en de resterende 10 g/km moet komen van banden met minder rolweerstand, schonere brandstoffen en verkeerskundige maatregelen. De Commissie heeft nog 15 tot 20 maanden nodig om precies aan te geven hoe ze dat wil realiseren. Komen er eisen per model of moet elk merk de gemiddelde CO2-uitstoot van alle modellen met een kwart verminderen? Pas eind 2008 komt daar duidelijkheid over.

Dudenhöffer wil daar niet op wachten. Om de technische ontwikkeling in de juiste richting te sturen stelt hij voor dat autoproducenten binnenkort een systeem voor handel in CO2-emissierechten instellen. In eerste instantie onderling, later uit te breiden met energiebedrijven (die nu al in CO2 handelen) en andere transportbedrijven zoals vliegmaatschappijen.

In dat systeem voor CO2-handel gelden twee regels: 1) elke autoproducent moet er voor zorgen dat al zijn modellen in 2012 niet meer dan 130 gram CO2 per kilometer uitstoten; 2) wie het beter doet kan CO2-rechten verkopen, en andersom: wie het slechter doet kan ze kopen. Elke gram minder dan 130 g/km levert in zijn systeem een voordeel op van bijna 50 euro, elke gram meer eenzelfde nadeel.

Dudenhöffer rekent voor dat de huidige Smart (116 g/km) in dit systeem 682 euro goedkoper zou worden dan zijn huidige prijs. Een Porsche (gemiddeld 295 g/km) komt 8038 euro duurder uit. Zo heeft hij voor 25 merken de prijsconsequenties doorgerekend.

Dudenhöffer ziet dit systeem als een ‘Riesenchance’ voor de verdere technologische ontwikkeling van auto’s. Degenen die rechten moeten kopen zullen alles in het werk stellen om die uitgaven te verminderen, bijvoorbeeld door nieuwe technieken toe te passen. ‘Spritspartechnik’ krijgt zo een prijs.’ Een tweede voordeel is dat het geld in de branche blijft en niet via bijvoorbeeld nieuwe belastingen wegvloeit naar de staatskas.

Uiteraard zijn er ook bezwaren tegen dit systeem. De autoproducenten werpen tegen dat ze in de eerste plaats concurrenten zijn en dat samenwerken lastig is. Daarnaast geldt het praktische bezwaar dat er maar weinig modellen en merken zijn die onder die grens van 130 g/km blijven, en veel meer die hoger scoren.

Dudenhöffer heeft er echter vertrouwen in dat zijn systeem werkt. ‘Technisch kan alles’, zegt hij nogmaals. ‘Het gaat er om een economisch systeem te vinden dat de techniek in de juiste richting stuurt.’


Zuinig en schoon
De techniek biedt vele opties om auto’s zuiniger en schoner te maken. Die twee gaan meestal samen: elke druppel brandstof die niet wordt verbrand, leidt ook niet tot CO2-vorming. Soms echter zijn ze strijdig: uitlaatgaskatalysator en roetfilter verhogen het verbruik.

Verlaging van het brandstofverbruik is te bereiken door zowel de auto zelf – gewicht, rol- en luchtweerstand – als de aandrijflijn – brandstof, motor, overbrenging – aan te pakken . Qua gewichtsvermindering is er zeker winst te halen, meent Salem Mourad, business manager advanced power trains van TNO Automotive. ‘Een beetje auto weegt 1400 kg en dat is vrij veel om één of twee personen veilig en comfortabel te vervoeren.’

De huidige wijze van auto’s bouwen is het goedkoopst, aldus Mourad. Door anders te construeren, waarbij het compromis meer ligt bij laag gewicht dan bij lage kosten, en door gebruik te maken van lichtere materialen is tien tot twintig procent gewichtsvermindering te bereiken. De meeste winst is te behalen door meer kunstof(composieten) toe te passen.
De rolweerstand van banden kan nog met tien à twintig procent omlaag door het ontwerp van de band aan te passen, een andere rubbercompound te gebruiken en de bandenspanning te verhogen. Een paar jaar geleden bedroeg de rolweerstand nog 0,013 (een dimensieloze eenheid). Nu is 0,011 gangbaar, en bij een ecoband bedraagt deze eenheid al 0,009.

De Volvo 240 van twintig jaar geleden had een luchtweerstandcoëfficiënt (Cw-waarde) van 0,40. Nu is 0,30 gangbaar. De Toyota Prius kent al een Cw-waarde van 0,26. De Honda Insight, een kleine tweedeurs coupé, heeft met 0,19 de laagste gerealiseerde Cw-coëfficiënt. Voor gangbare modellen is een Cw-waarde van 0,26 zeker haalbaar, aldus Mourad.

In de aandrijflijn zijn ‘zuiniger en schoner’ te realiseren door brandstof, motor en overbrenging aan te pakken. Qua CO2-uitstoot scoren benzine, diesel, lpg, aardgas en waterstof – zeker als deze duurzaam is geproduceerd – achtereenvolgens beter.

Voor de korte termijn is de verdere winst te realiseren door benzine en diesel bij te mengen met biobrandstoffen. Deze laatsten leggen tijdens hun groei CO2 vast, maar bij het oogsten en tijdens het raffineren komt er weer kooldioxide vrij. Men zoekt nu naar methoden om de CO2-uitstoot en productiekosten te verminderen.

Een hoger motorrendement leidt ook tot verlaging van het brandstofverbruik. Het toprendement van een dieselmotor is met 42 procent hoger dan de 35 procent van een benzinemotor. Het verschil qua gemiddelde rendement (stadsverkeer/buitenweg/snelweg) is nog groter.
De verwachting is dat het gemiddelde rendement van een benzinemotor nog zeker vijf procent omhoog kan door bijvoorbeeld directe brandstofinspuiting en variabele kleptiming en op termijn ook variabele compressieverhoudingen (om motoren af te stemmen op wisselende omstandigheden zoals stads- en snelwegverkeer) en nieuwe verbrandingsconcepten. Men probeert de ideale combinatie van een benzine- en dieselmotor te realiseren.

Qua versnellingsbak is de keus: handbak, automaat of cvt (continu variabele transmissie). Een auto met conventionele automaat heeft een iets hoger brandstofverbruik dan eenzelfde exemplaar met handbak, een cvt zit daar tussenin. De laatste jaren zien we de opkomst van de geautomatiseerde handbak, waarbij een computer het moment van schakelen bepaalt maar door de bestuurder kan worden overruled. De winst qua brandstofverbruik is op de snelweg verwaarloosbaar maar in het stadsverkeer kan dat oplopen tot vijf procent.

Alle besproken elementen komen, aldus Mourad, samen in de Toyota Prius. Ten opzichte van qua prestaties, comfort en veiligheid vergelijkbare auto’s heeft deze een lagere massa en een lagere rol-¬ en luchtweerstand. Hij is voorzien van een zuinige benzinemotor en een hybride transmissie (met twee elektromotoren en een planetair stelsel) die remenergie terug wint. Dat leidt qua brandstofverbruik en emissies tot tientallen procenten winst. De Prius loopt 1:23 en heeft een CO2-uitstoot van 104 g/km, tegenover gemiddeld 160 g/km voor de concurrentie.

Deel deze pagina
Gratis proefabonnement TW

Bestel nu GRATIS 2 proefnummers TW

Ontvang de nieuwsbrief, binnenkort 2 keer per week!

Meld je nu aan!

Vision & Robotics

Vision & Robotics is hét onafhankelijke vakblad voor machinebouwers, system integrators en eindgebruikers van productielijnen in de maak- en agro-/foodindustrie. 

Graag meer lezen over onderwerpen zoals robotica, sensoren, kunstmatige intellegentie en nog veel meer klik hier

Vision & Robotics heeft ook een nieuwsbrief! klik hier om je in te schrijven.

TW online gratis voor jongeren

TW Investeert in technisch onderwijs

Leerlingen tot 18 jaar lezen gratis TW. Meld je aan en ontvang 23 online edities per jaar geheel gratis!

Naar boven