rapport Université de Liège, 2009

1

Infopagina’s Ecoscore

Pierre Duysinx, Albert Germain & Georges Heyen Université de Liège, 2009

2

1. TECHNOLOGIE LICHT VERKEER ___________________________________________ 6

1.1. BENZINEMOTOR __________________________________________ 6 1.1.1. EMISSIEREDUCTIETECHNIEKEN __________________________________ 7 1.1.2. MILIEU _____________________________________________________ 8 1.1.3. MARKTSITUATIE ______________________________________________ 9

1.2. DIESELMOTOREN _________________________________________ 9 1.2.1. EMISSIEREDUCTIETECHNIEKEN _________________________________ 12 1.2.2. MILIEU ____________________________________________________ 13 1.2.3. MARKTSITUATIE _____________________________________________ 13

1.3. LPG-vonkonstekingsmotor _________________________________ 14 1.3.1. MILIEU ____________________________________________________ 15 1.3.2. MARKTSITUATIE _____________________________________________ 15

1.4. Aardgas-vonkontstekingsmotor _____________________________ 16 1.4.1. Technologie _________________________________________________ 16 1.4.2. EMISSIEREDUCTIETECHNIEKEN _________________________________ 17 1.4.3. MILIEU ____________________________________________________ 17 1.4.4. MARKTSITUATIE _____________________________________________ 17

1.5. BIO-GAS _______________________________________________ 18 1.5.1. TECHNOLOGIE ______________________________________________ 18 1.5.2. MILIEU ____________________________________________________ 18

1.6. BIOETHANOL____________________________________________ 19 1.6.1. FLEX FUEL VOERTUIGEN _______________________________________ 19 1.6.2. MILIEU ____________________________________________________ 20 1.6.3. MARKTSITUATIE _____________________________________________ 21

1.7. LANDBOUWDIESEL _______________________________________ 21 1.7.1. PPO: puur plantaardige olie ____________________________________ 22 1.7.2. MILIEU ____________________________________________________ 22 1.7.3. BIODIESEL _________________________________________________ 22 1.7.4. MILIEU ____________________________________________________ 23 1.7.5. MARKTSITUATIE _____________________________________________ 24

1.8. WATERSTOF - VONKONSTEKINGSMOTOR ______________________ 24 1.8.1. MILIEU ____________________________________________________ 25 1.8.2. MARKTSITUATIE _____________________________________________ 26

1.9. ELEKTRISCHE MOTOR _____________________________________ 26 1.9.1. MILIEU ____________________________________________________ 27 1.9.2. MARKTSITUATIE _____________________________________________ 28

1.10. Brandstofcelaandrijving ___________________________________ 29 1.10.1. MILIEU ___________________________________________________ 30 1.10.2. MARKTSITUATIE ____________________________________________ 31

1.11. HYBRIDE _______________________________________________ 31 1.11.1. Definities __________________________________________________ 31 1.11.2. MILIEU ___________________________________________________ 35 1.11.3. MARKTSITUATIE ____________________________________________ 37

2. TECHNOLOGIE TWEEWIELERS ___________________________________________ 38

2.1. TWEETAKTMOTOR ________________________________________ 38 2.1.1. MARKTSITUATIE _____________________________________________ 40

3

2.2. VIERTAKTMOTOR ________________________________________ 40 2.2.1. TECHNOLOGIE ______________________________________________ 40 2.2.2. MILIEU ____________________________________________________ 40 2.2.3. MARKTSITUATIE _____________________________________________ 40

2.3. ELEKTRISCHE MOTOR _____________________________________ 40 2.3.1. TECHNOLOGIE ______________________________________________ 40 2.3.2. MILIEU ____________________________________________________ 40 2.3.3. MARKTSITUATIE _____________________________________________ 41

3. TECHNOLOGIE ZWAAR VERKEER _________________________________________ 42

3.1. DIESELMOTOR __________________________________________ 42 3.1.1. TECHNOLOGIE ______________________________________________ 42 3.1.2. EMISSIEREDUCTIETECHNIEKEN _________________________________ 43 3.1.3. MILIEU ____________________________________________________ 45 3.1.4. MARKTSITUATIE _____________________________________________ 45

3.2. LPG motor ______________________________________________ 45 3.2.1. TECHNOLOGIE ______________________________________________ 45 3.2.2. MILIEU ____________________________________________________ 46 3.2.3. 3.2.3 MARKTSITUATIE ________________________________________ 46

3.3. AARDGASMOTOR _________________________________________ 46 3.3.1. TECHNOLOGIE ______________________________________________ 46 3.3.2. MILIEU ____________________________________________________ 47 3.3.3. MARKTSITUATIE _____________________________________________ 47

3.4. WATERSTOFMOTOR ______________________________________ 47 3.4.1. TECHNOLOGIE ______________________________________________ 47 3.4.2. MILIEU ____________________________________________________ 48 3.4.3. MARKTSITUATIE _____________________________________________ 48

3.5. ELEKTROMOTOR _________________________________________ 48 3.5.1. TECHNOLOGIE ______________________________________________ 48 3.5.2. MILIEU ____________________________________________________ 49 3.5.3. MARKTSITUATIE _____________________________________________ 50

3.6. BRANDSTOFCELAANDRIJVING ______________________________ 50 3.6.1. TECHNOLOGIE ______________________________________________ 50 3.6.2. MILIEU ____________________________________________________ 51 3.6.3. MARKTSITUATIE _____________________________________________ 51

3.7. HYBRIDE _______________________________________________ 51 3.7.1. TECHNOLOGIE ______________________________________________ 51 3.7.2. MARKTSITUATIE _____________________________________________ 52 3.7.3. MILIEU ____________________________________________________ 53

4. BRANDSTOFFEN EN TECHNOLOGIEEN ____________________________________ 54

4.1. Olieraffinage: ___________________________________________ 54

4.2. Benzine ________________________________________________ 54 4.2.1. 4.1.1 Eigenschappen __________________________________________ 54 4.2.2. Kwaliteitsfactoren (normen) ____________________________________ 55 4.2.3. Recente technologieën ________________________________________ 56 4.2.4. Verbeterde brandstoffen _______________________________________ 57 4.2.5. Wereldverbruik (vraag) mondiale ________________________________ 57 4.2.6. Wereldvoorraden _____________________________________________ 57 4.2.7. Milieu ______________________________________________________ 58

4

4.3. Diesel _________________________________________________ 58 4.3.1. Eigenschappen ______________________________________________ 58 4.3.2. Kwaliteitsfactoren (normen) ____________________________________ 59 4.3.3. Verbeterde brandstoffen _______________________________________ 59 4.3.4. Wereldverbruik (vraag) ________________________________________ 59 4.3.5. Wereldvoorraden _____________________________________________ 60 4.3.6. Milieu ______________________________________________________ 60

4.4. LPG ___________________________________________________ 60 4.4.1. Eigenschappen ______________________________________________ 60 4.4.2. Productie ___________________________________________________ 61 4.4.3. Vervoer en distributie (infrastructuren) ___________________________ 61 4.4.4. Wereldvoorraden _____________________________________________ 61 4.4.5. Milieubelang ________________________________________________ 61

4.5. Aardgas ________________________________________________ 61 4.5.1. Eigenschappen ______________________________________________ 61 4.5.2. Productie ___________________________________________________ 62 4.5.3. Vervoer ____________________________________________________ 62 4.5.4. Distributie (infrastructuur) _____________________________________ 62 4.5.5. Opslag _____________________________________________________ 63 4.5.6. Milieu ______________________________________________________ 63

4.6. Waterstof ______________________________________________ 64 4.6.1. Eigenschappen ______________________________________________ 64 4.6.2. Productiemogelijkheden _______________________________________ 64 4.6.3. Opslag _____________________________________________________ 70 4.6.4. Distributie __________________________________________________ 71 4.6.5. Milieu ______________________________________________________ 72

4.7. Agrobrandstoffen ________________________________________ 74 4.7.1. Verschillende types d’agrobrandstoffen ___________________________ 74 4.7.2. Agro-brandstoffen productieketen _______________________________ 74 4.7.3. Agrobrandstoffen van tweede generatie, perspectieven _______________ 75 4.7.4. Milieu, broeikaseffect _________________________________________ 75 4.7.5. Andere effecten (meststof, gronden, pesticiden) ____________________ 75

4.8. Elektriciteit _____________________________________________ 76 4.8.1. Elektrische productieketens ____________________________________ 77 4.8.2. Milieu ______________________________________________________ 77

4.9. Andere ________________________________________________ 78 4.9.1. Synthetische brandstoffen _____________________________________ 78 4.9.2. ALCOHOLEN (METHANOL – ETHANOL) ____________________________ 79 4.9.3. DiMethylEther _______________________________________________ 81 4.9.4. AQUAZOLE _________________________________________________ 81

5. TRANSPORT EN MILIEU ________________________________________________ 82

5.1. UITSTOOT ______________________________________________ 82 5.1.1. Rechtstreekse impact op de gezondheid: __________________________ 83 5.1.2. Ozonvorming ________________________________________________ 84 5.1.3. Broeikasgassen ______________________________________________ 84 5.1.4. Schade aan ecosystemen en aan gebouwen _______________________ 85 5.1.5. Geluidsoverlast ______________________________________________ 85

5.2. ECOSCORE ______________________________________________ 87

5.3. REGELGEVING INZAKE MILIEU ______________________________ 89 5.3.1. Lichte voertuigen ____________________________________________ 89

5

5.3.2. Zware voertuigen ____________________________________________ 92 5.3.3. Kwaliteit van de brandstoffen ___________________________________ 93

5.4. MILIEUBEWUST RIJDEN ___________________________________ 94 5.4.1. RIJSTIJL EN GEDRAG AAN HET STUUR ____________________________ 94 5.4.2. VERTREKKEN EN STOPPEN _____________________________________ 96 5.4.3. BANDENDRUK EN ONDERHOUD _________________________________ 97 5.4.4. UITRUSTINGEN ______________________________________________ 97 5.4.5. LAST ______________________________________________________ 98 5.4.6. REIS VOORBEREIDEN _________________________________________ 98 5.4.7. VERBRUIK BIJHOUDEN ________________________________________ 98

6. FISCALITEIT EN PROMOTIE _____________________________________________ 99

6.1. Europese maatregelen ____________________________________ 99 6.1.1. Communautaire strategie inzake CO2-uitstoot van personenwagens en lichte bedrijfsvoertuigen _________________________________________________ 99 6.1.2. Uitstootnormen _____________________________________________ 101

6.2. Federale maatregelen ____________________________________101 6.2.1. Federale regelgeving inzake biobrandstoffen ______________________ 101 6.2.2. Beperking van de factuur van wagens met een lage CO2-uitstoot en/of uitgerust met een roetfilter _________________________________________ 102 6.2.3. Federale regelgeving inzake bedrijfsvoertuigen ____________________ 103 6.2.4. CO2-etiket, CO2-gids, informatie over CO2 in publiciteit ______________ 104

6.3. Gewestmaatregelen _____________________________________105 6.3.1. Ecoscore __________________________________________________ 105 6.3.2. Verkeersbelasting en belasting op de inverkeerstelling ______________ 106

6.4. Milieupremies __________________________________________108 6.4.1. Voor Euro V vrachtwagens uitgerust met roetfilters _________________ 108 6.4.2. Voor wagens uitgerust met roetfilters ___________________________ 109 6.4.3. Gewestelijke maatregelen ter bevordering van de aankoop van schonere wagens door de overheden _________________________________________ 109 6.4.4. Gewestelijke maatregelen om niet langer de wagen te gebruiken ______ 110

6

1. TECHNOLOGIE LICHT VERKEER

Lichte voertuigen omvatten personenwagens en bedrijfsvoertuigen met een Maximum Toegelaten Massa (MTM) kleiner dan 3,5 ton. De voornaamste technische, economische en milieuaspecten van aandrijftechnologieën voor licht vervoer worden hier belicht, zowel voor conventionele als voor alternatieve aandrijftechnologieën. Een aandrijftechnologie kan gelinkt worden aan één of meerdere brandstoffen. Meer informatie over de brandstoffen staat onder brandstoffen.

1.1. BENZINEMOTOR

De benzinemotor is een vonkontstekingsmotor (met elektrische ontsteking), ook wel ‘Otto’motor genoemd. Dit type motor wordt vooral in personenwagens gebruikt in zijn viertaktuitvoering, hoewel er nog enkele modellen van voertuigen bestaan met een tweetaktmotor. Over het algemeen worden enkel personenwagens en motorfietsen met een benzinemotor aangedreven. Bij traditionele vonkonstekingsmotoren wordt tijdens de aanzuigslag een mengsel van lucht en brandstof in de cilinder ingebracht. Op het einde van de compressieslag wordt dit mengsel tot ontbranding gebracht door een vonk. Door deze verbranding kan de zuiger zijn arbeidsslag uitvoeren. De verbrandingsgassen worden tijdens de uitlaatslag uit de cilinder verwijderd en het hele proces herbegint. Voor de optimale nabehandeling van de uitlaatgassen wordt voor net voldoende lucht gezorgd om theoretisch alle aanwezige brandstof te doen verbranden. Men zegt in dit geval dat de motor werkt onder stoichiometrische condities (aangeduid met luchtovermaatfactor λ =1, dit wil zeggen ongeveer 14,7 massa’s lucht voor één massa benzine). Vroeger gebeurde de menging van brandstof en lucht in de carburator. Intussen zijn alle verbrandingsmotoren uitgerust met een brandstofinjectiesysteem. Hierdoor is een veel betere controle van het verbrandingsproces mogelijk, wat de prestaties van de motor verhoogt. Bovendien wordt de uitstoot beperkt. In functie van het soort injectie, onderscheiden we twee verschillende uitvoeringen: Bij indirecte injectie (IDI) wordt de benzine in de inlaat

ingespoten en samen met de lucht in de cilinder ingevoerd. Hierbij kan gebruik worden gemaakt van één injector voor alle cilinders (monopoint injectie), of kan per cilinder een injector worden voorzien (multipoint injectie). In dit laatste geval neemt het vermogen en het emissiereductiepotentieel van de motor toe omdat het inspuiten van de brandstof optimaal per cilinder kan worden afgestemd.

Bij directe injectie (DI) wordt de benzine rechtstreeks in de verbrandingskamer ingespoten in plaats van in de inlaat. Deze techniek zorgt voor een betere verbranding, een beter rendement en betere prestaties.

Deze techniek zorgt, door het inspuiten van de benzine nadat de compressieslag al begonnen is voor een betere verbranding. Daarnaast koelt de verdampende benzine de verbrandingskamer af, waardoor een hogere compressieverhouding mogelijk is. Zowel de completere verbranding als de hogere compressieverhouding zorgen voor een hogere efficiëntie van de motor. Directe injectie geeft ook bijkomende controlemogelijkheden voor het werken met luchtovermaat (λ >1 of mager mengsel), wat vooral in deellast een rendementsverhoging kan geven.

http://www.emis.vito.be/autoverbruik/index.asp?pageChoice=Brandstoffen�

7

1.1.1. EMISSIEREDUCTIETECHNIEKEN

Uitlaatgasnabehandeling

De driewegkatalysator is op dit moment de meest gebruikte katalysator voor de benzinevoertuigen. Een driewegkatalysator oxideert gelijktijdig koolmonoxide (CO) en koolwaterstoffen (KWS) tot kooldioxide (CO2) en water (H2O) en reduceert stikstofoxiden (NOx) tot stikstofgas (N2). Een driewegkatalysator werkt enkel goed onder stoichiometrische omstandigheden. Die worden bereikt door correctie van de rijkheid van het mengsel door een gesloten kringregeling via de lambdasonde in de uitlaat. De lambdasonde is een sensor die de hoeveelheid zuurstof in de uitlaat controleert en zo de rijkheid van het mengsel kan corrigeren. De driewegkatalysator werkt pas als hij op temperatuur is gekomen. Bovendien is bij een koude start brandstofverrijking nodig. Daarom stoot een benzineauto, de meest schadelijke stoffen gedurende de eerste tientallen seconden van een rit uit. Een aantal oplossingen kunnen dit probleem verhelpen. De katalysator kan door een elektrische verwarming worden voorverwarmd maar deze oplossing is momenteel nog ingewikkeld en weinig rendabel. Plaatsing van een speciale koude start katalysator dicht bij de motor (deze katalysator wordt tijdens de rit te heet om als hoofdkatalysator te worden gebruiken) of tijdelijke opslag van uitlaatgassen in afwachting dat de katalysator is opgewarmd zijn andere mogelijkheden. DI benzinemotoren kunnen als een magermengselmotor (met luchtovermaat) opereren als de auto met een laag toerental en op deellast rijdt. Tijdens deze magermengselwerking (lean burn) kunnen de NOx emissies bij een driewegkatalysator niet worden gereduceerd. Daarom zijn deze voertuigen soms uitgerust met speciale katalysatoren voor tijdelijke NOx opslag en wordt er gebruik gemaakt van EGR (Exhaust Gas Recirculation) om de temperatuur in de motor te verlagen en daarmee de thermische NOx vorming te verminderen.

Uitlaatgasrecirculatie (EGR)

Bij uitlaatgasrecirculatie (Exhaust Gas Recirculation, EGR) worden de uitlaatgassen gedeeltelijk terug naar de inlaat gevoerd om opnieuw in de verbrandingscyclus te worden opgenomen. Deze gassen nemen niet meer deel aan de verbranding en verlagen bijgevolg de verbrandingstemperatuur. Op deze manier worden vooral de NOx emissies verminderd.

Ervaring heeft echter geleerd dat de duurzaamheid van smeerolie bij een dergelijk systeem afneemt. Er komt immers meer verontreiniging (roetdeeltjes) in de motorolie terecht. Daarom houdt men zich voor de

8

olieverversing best aan de voorschriften van de autofabrikant. Exacte cijfergegevens over de duurzaamheid van EGR zijn momenteel nog niet beschikbaar.

Ontwikkelingen ter beperking van het brandstofverbruik

Het brandstofverbruik en dus de CO2-uitstoot, het voornaamste broeikasgas, is voor vele autofabrikanten een van de belangrijkste parameters geworden. Daarom wordt werk gemaakt van onderzoek en ontwikkeling om het brandstofverbruik en uitlaatgasemissies te minimaliseren. Een aantal voorbeelden daarvan zijn:

• verminderen van cilinderinhoud met behoud van koppelcurve door verhoging van de laaddruk (engine downsizing). Het gaat dus om een vermindering van de cilinderinhoud, gecombineerd met een directe injectie en een sterke drukvoeding (turbo) of zelfs met een variabele kleppenaansturing;

• variabele compressieverhouding zorgt voor een kleine compressieverhouding bij grote last (b.v. op autosnelweg) en omgekeerd bij kleine last. Met dit systeem zou het verbruik 15 à 20 % kunnen worden beperkt;

• volledig variabele kleppenaansturing (opening en timing), met mogelijk hieraan gekoppeld

o uitschakelen van één of meerdere cilinders bij deellast (cylinder cutout) o weglaten van een gasklep. De gasklep verhoogt de verliezen door het pompen, door het

afremmen van het ademen van de motor om het vermogen te controleren. • directe injectiesystemen op hoge druk (tot 100 bar) & meergatsinjectoren (met

verscheidene injecties per cyclus) • gebruik van NOx katalysatoren, om magermengselmotoren te kunnen gebruiken • reductie voertuigmassa door gebruik van lichte materialen

Op langere termijn verwacht het onderzoek heel veel van technologieën zoals HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition), CAI (Controlled Auto Ignition) of Diesel-Otto. Deze technologieën zijn gebaseerd op de gecontroleerde zelfontsteking van het mengsel lucht-benzine in de hele verbrandingsruimte. Het proces heeft als voordeel een meer gelijkvormige verbranding in termen van druk en temperatuur te produceren. Dit laat een betere verbranding toe en dus ook een verminderde productie van verontreinigende stoffen (onder andere NOx en koolwaterstoffen). De litteratuur heeft het over een reductie van 100 tot 1 voor een aantal vervuilende stoffen zoals NOx.

1.1.2. MILIEU

Benzinevoertuigen verbruiken meer dan dieselvoertuigen omwille van de lagere compressieverhouding

(tussen 8 en 12 voor de benzinevoertuigen en tussen 16 en 22 voor een diesel). Hoe hoger deze compressieverhouding, hoe hoger het rendement van de omzetting van de chemische energie van de brandstof in mechanische energie. Ze hebben een stoichiometrische werking en hogere deellastverliezen (pompverliezen te wijten aan de aanwezigheid van een gasklep). Directe injectie bij benzinemotoren kan die problemen deels wegwerken waardoor het verbruik lager ligt dan bij conventionele benzinemotoren (theoretische winst van 15 %).

Tabel: Schatting van het lagere energieverbruik van een dieselauto en een direct ingespoten benzinemotor ten opzichte van een conventionele benzinemotor. Vergeleken met IDI benzine DI benzinemotor Reductiepotentieel van 15 % Dieselmotor Reductie van 30% De voornaamste gereglementeerde emissies van de benzinemotor zijn onverbrande koolwaterstoffen (KWS) en koolstofmonoxide (CO). In vergelijking met een dieselmotor zijn vooral de lage NOx en PM uitstoot een voordeel. Meer informatie: Verkeer en milieu

http://www.emis.vito.be/autoverbruik/index.asp?pageChoice=Verkeer�

9

1.1.3. MARKTSITUATIE

Alle benzinewagens die na 1993 zijn gebouwd, zijn met een driewegkatalysator uitgerust. Directe injectie heeft zijn voor- en tegenstanders. Of de techniek uiteindelijk zal doorbreken is momenteel moeilijk te zeggen. Verschillende constructeurs passen de direct ingespoten benzine toe. De eerste wagen met een direct ingespoten benzine motor was de Mitsubishi Carisma (GDI) uit 1997. Sindsdien zijn ook modellen van andere merken ermee uitgerust. Ford past zijn DISI (Direct Injection Spark Ignition) systeem toe op de Fiesta (52 kW, 1100cc, 3 cilinder motor). Volkswagen heeft verschillende modellen met zijn FSI (Fuel Stratified Injection) systeem uitgerust en sinds 2007 hebben ook Mercedes (met de CGI motoren), PSA en BMW motoren met directe injectie en druklader gecommercialiseerd. Honda ontwikkelt momenteel ook een benzinemotor voor directe injectie. Consulteer de databank milieuvriendelijk voertuig voor alle wagens op de Belgische markt.

1.2. DIESELMOTOREN

In dieselmotoren of compressieontstekingsmotoren start het verbrandingsproces door het opvoeren van de temperatuur in de verbrandingskamer door compressie, waardoor brandstof spontaan ontbrandt. Bij het starten van een dieselmotor is de verbrandingskamer nog te koud voor een spontane ontbranding. Daarom wordt bij het starten van een diesel de verbrandingskamer voorgegloeid. Als de motor gedurende een paar minuten draait, is de temperatuur hoog genoeg en wordt de gloeiplug uitgeschakeld. Het brandstofinspuitsysteem is een belangrijk onderdeel van een moderne dieselmotor omdat daarmee in hoge mate het verloop van het verbrandingsproces wordt bepaald. Het moment van inspuiting is cruciaal voor het verbrandingsproces en heeft grote invloed op vermogen, lawaai en emissies. Dieselinjectie kan op twee manieren gebeuren: direct en indirect.

Indirecte injectie

Hier wordt de brandstof in de voorkamer geïnjecteerd, gemengd en tot ontbranding gebracht waarna de gassen in de hoofdkamer expanderen. De efficiëntie van een indirecte injectiemotor (IDI) is lager dan die van een directe injectiemotor (DI) maar hij kan een hoger toerental halen en is uitgerust met een eenvoudiger en goedkoper injectiesysteem. Indirecte injectie was tot in de jaren ’90 standaard voor light duty dieselvoertuigen.

Directe injectie

Hierbij wordt vernevelde diesel rechtstreeks in de verbrandingskamer ingespoten. Directe injectie wordt al lang toegepast in motoren voor bussen en vrachtwagens, maar was tot voor enkele jaren niet aanwezig in motoren voor personenwagens. Sinds 1989 zijn er direct geïnjecteerde dieselmotoren voor personenwagens op de markt (met Fiat en Volkswagen als voortrekker). Intussen is directe injectie bij alle voertuigfabrikanten de standaard voor dieselmotoren. Voor een optimale verbranding moet de brandstof goed met de lucht worden vermengd. Een goede verstuiving van de brandstof wordt verkregen door deze op zeer hoge druk in te spuiten. De hoge druk wordt verkregen via de brandstofpomp. Nieuwe ontwikkelingen met verhoogde druk zijn common rail systemen en pompinjectoren.

Common rail

De common rail is een gemeenschappelijke brandstofreservoir voor alle cilinders. In plaats dat de druk wordt

http://www.emis.vito.be/autoverbruik/index.asp?pageChoice=Databank&taal=N�

10

opgebouwd voor elke cilinder, zorgt een robuuste pomp er nu voor dat brandstof op hoge druk (1350 bar voor de eerste generatie of 1600 bar voor de tweede generatie, zelfs bijna 2000 bar vandaag) beschikbaar is. De injectoren werken in dit geval als elektronisch aangestuurde kleppen. Dit biedt een grotere vrijheid in het kiezen van het inspuitpatroon van de brandstof. Zo kan brandstof worden bespaard en uitstoot en lawaaihinder worden beperkt.

Pompinjectoren

Het gebruik van pompinjectoren kan de inspuitdruk nog verder verhogen (tot 2050 bar), wat resulteert in een nog efficiëntere verbranding. Ook pompinjectoren worden elektronisch aangestuurd. Deze techniek wordt vooral door de Volkswagen groep gebruikt (ook al gebruikt VW steeds meer het common rail systeem). Met deze technologie kunnen enerzijds (door de pompinjectoren) drukstijging en introductie ervan in de verbrandingskamer gezamenlijk worden beheerd. Anderzijds kunnen op die manier een aantal problemen met het behouden van de druk, waar de “common rail” techniek soms mee te kampen heeft, worden opgelost. Deze techniek moet echter verder evolueren naar een miniaturisatie om de belemmering van de krukas te vermijden.

Evolutie van Dieselmotoren

Het vermogen van een dieselmotor hangt af van de beheersing van de directe injectie tegen hoge druk en van de druklader die een “downsizing” toelaat. Dit is de verkleining van de cilinderinhoud voor hetzelfde vermogen. Voor de twee technologieën werd, dankzij de elektronische injectie, een meervoudige injectie ontwikkeld. In plaats van in één keer te worden geïnjecteerd, wordt de brandstof in de cilinder in meerdere keren geïnjecteerd (3 à 5). Dit vermindert het geluid als gevolg van het pingelen, zorgt ervoor dat de verbrandingskamer onder druk kan worden gezet, garandeert het beste mengsel en de best mogelijke verbranding en tenslotte kan een hoge druk worden behouden. Er zijn dus een aantal voordelen: minder geluid, stijging van het motorrendement en vermindering van de verontreinigende stoffen. Zo maken de nieuwe Ford- en PSA-motoren er gebruik van. In de motor voor bedrijfsvoertuigen (b.v. 2.2 l) zijn er vijf injecties per cyclus en de injectiedruk bereikt 1800 bar tegen 1350 vroeger. De motor beschikt ook over uitlaatgasrecirculatie (EGR). Ze zijn representatief voor de vooruitgang van dieselmotoren op korte termijn. Die halen intussen een koppel van 160 Nm/liter cilinderinhoud en een vermogen van 50 kW/liter cilinderinhoud met een cilinderinhoud tussen 1.2 en 1.5 l. Het verbruik daalt met 5 tot 10 %. Dieselmotoren zijn over het algemeen robuuster maar ook zwaarder dan benzinemotoren door de hogere mechanische vereisten. Bovendien zijn de herstellingskosten meestal hoger.

11

Veel dieselmotoren zijn voorzien van een compressor of een druklader (turbo). Een druklader gebruikt energie uit de uitlaatgassen om meer lucht in de verbrandingskamer te persen. Een druklader gaat vaak samen met een intercooler die de lucht koelt voor hij de verbrandingskamer ingaat. Dit verhoogt het vermogen omdat er nog meer lucht en dus ook meer brandstof in de verbrandingskamer kan worden geperst.

Druklader

Andere nieuwe verbeteringen hebben te maken met de druklader met variabele geometrie. Een turbine met een systeem met variabele geometrie kan dankzij oriënteerbare schoepen het rendement en het terugwinnen van de energie in functie van de omloopsnelheid verbeteren. De richting ervan wordt bepaald door een elektronische rekeneenheid die het toerental van de turbo optimaliseert. Het motorkoppel is dus hoger zowel in hoog als in laag motortoerental.

Hoge druk injectie

Sinds 2008 is er een nieuw systeem op de markt dat een nieuwe evolutie inzake dieselmotoren betekent: de “piezo-elektrische” injectoren die voor het eerst zijn gebruikt in de Mercedes 2.2 CDI. Deze nieuwe injectoren bestaan uit een kristal dat tengevolge van een krachtige stroomstoot uitzet of krimpt en de injectornaald bestuurt. Dankzij de haast onmiddellijke reactie zijn deze injectoren 6 maal sneller. Doseringen zullen nauwkeuriger gebeuren en het aantal injecties zal hoger liggen. In vergelijking met vorige generaties is deze injector in praktisch alle domeinen een vooruitgang.

HCCI

Ook inzake de verbetering van het verbrandingsproces staan nieuwe evoluties op stapel zoals de homogene verbranding HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition). Met de huidige technologie wordt diesel in de verbrandingskamer ingevoerd waar hij zich met lucht vermengt. Dat produceert een heterogeen mengsel dat een grote druk- en temperatuurgradiënt induceert. Dit mengsel kan worden gehomogeniseerd door een hoge EGR ratio. Voorwaarde is een goede controle van de zelfverbrandingstijd, de snelheid en de temperatuur. Deze technologie moet echter nog worden geoptimaliseerd om goede resultaten te bereiken over het volledige toerentalbereik van de motor. Dit zal bovendien aan een uitlaatgasnabehandelingssysteem moeten worden gekoppeld. Deze technologie moet voor de industrie tegen 2010 haalbaar zijn en zou door een aanzienlijke beperking van de uitstoot van verontreinigende stoffen zoals NOx en roetdeeltjes het verbruik licht moeten doen dalen.

12


De emissies van dieselmotoren kunnen op verschillende manieren worden verlaagd worden. Hieronder volgt een overzicht van de huidige technieken en van die met een groot potentieel.

Uitlaatgasnabehandeling

De oxidatiekatalysator. Een oxidatiekatalysator kan de emissies van koolwaterstoffen (HC) en koolmonoxide (CO) met meer dan 90% verlagen en ook de deeltjesemissies worden met zo’n 30 tot 40% beperkt. De NOx katalysator Bij een SCR systeem (Selective Catalytic Reduction) wordt ammoniak, vaak in de vorm van ureum, met het uitlaatgas vermengd. Vervolgens worden ammoniak en stikstofoxiden in de katalysator omgezet in stikstofgas N2 en water. Deze systemen kunnen de NOx emissie met meer dan 80% verlagen. Nadelen zijn de tank met ureum aan boord en de extra kosten van het systeem. De eerste toepassingen van deze systemen zitten vooral in zware voertuigen maar onder impuls van de nieuwe EPA regelgeving in de VS voor 2010 zijn verschillende constructeurs (Audi, BMW, Hyundai, Jeep, Kia, Mercedes-Benz, Mini en Volkswagen) het SCR-systeem in hun personenwagens beginnen inbouwen.

Voor lichte voertuigen zullen eerder NOx adsorbers worden toegepast. Een NOx adsorber (of opslagkatalysator) slaat NOx in de katalysator op totdat de samenstelling van het uitlaatgas tijdelijk is verrijkt en NOx tot stikstofgas wordt gereduceerd. Ook deze techniek heeft nadelen. De belangrijkste beperking is dat het zwavelgehalte van de brandstof zeer laag moet zijn (<10ppm). Een aantal constructeurs (zoals Toyota) werkt aan een “vierwegskatalysator”, die gelijktijdig de vier verontreinigende stoffen, NOx, KWS, CO en roetdeeltjes kan elimineren. Met dit systeem kan op hetzelfde onderstel roet worden gefilterd en Nox worden tegengehouden. Zo heeft Toyota een DPNR « Diesel Particulate NOx Reduction System » systeem ontwikkeld. Het grootste probleem is te vermijden dat roet de actieve delen die normaal NOx moeten opvangen, verstopt.

Roetfilter Roetdeeltjes kunnen met behulp van een filter uit de uitlaatgassen worden gefilterd. Een roetfilter bestaat uit een poreuze wand die de uitlaatgassen doorlaat, maar de roetdeeltjes tegenhoudt. Doordat de roetdeeltjes op de wand van het filter achterblijven, stoot een dieselauto met roetfilter minder schadelijke stoffen uit. Hierdoor wordt de lucht minder verontreinigd en verminderen ook de schadelijke effecten van deze luchtverontreiniging. De filter zit een in een metalen omhulsel en kan relatief eenvoudig onder de uitlaat worden gemonteerd. De roetproductie bij dieselvoertuigen is dusdanig groot dat een filter in principe na 600-1000 kilometer totaal gevuld is met roet. Om te voorkomen dat de filter verstopt raakt is regelmatige regeneratie van de filter nodig via verbranding van het roet. In tegenstelling tot vrachtwagens is de uitlaatgastemperatuur van een personenwagen meestal te laag voor passieve regeneratie (d.w.z. een ontbranding en verbranding van roet via de warme uitlaatgassen). Daarom is voor personenwagens actieve regeneratie nodig (roetverwijdering gebeurt op bevel, meestal door de tijdelijke injectie van een brandstofsupplement, dat heel snel de temperatuur van het gas in de filter verhoogt). De noodzakelijke temperatuur voor regeneratie van een roetfilter wordt bereikt wanneer men regelmatig 70 km/u of meer rijdt.

PSA ontwikkelde een systeem waarin een combinatie van passieve en actieve regeneratie wordt toegepast. Eerst wordt automatisch een additief aan de brandstof toegevoegd vanuit een extra reservoir, dat bij een onderhoudsbeurt wordt aangevuld. Dat fungeert als katalysator en verlaagt de roetverbrandingstemperatuur met 100°C. De

13

temperatuur in de deeltjesfilter wordt vervolgens verhoogd door een postinjectie van de brandstof in de expansiefase van de motor zodat naverbranding optreedt en de temperatuur in de uitlaat verhoogt met 200 tot 250°C. Bovendien wordt boven de deeltjesfilter een oxidatiekatalysator geplaatst die CO en onverbrande KWS oxideert en een bijkomende verhoging van de uitlaatgastemperatuur tot gevolg heeft.

Er bestaan twee soorten roetfilters. Gesloten roetfilters reduceren 90% of meer van de roetuitstoot en worden in nieuwe wagens ingebouwd en kunnen ook achteraf worden ingebouwd bij vrachtwagens. Gesloten roetfilters kunnen NIET in bestaande wagens worden ingebouwd. Er kunnen wel half-open roetfilters worden ingebouwd die 30 tot 50% van de roetuitstoot verminderen. De roetfilter vereist een brandstof zonder zwavel en leidt tevens tot een iets hoger brandstofverbruik.

Uitlaatgasrecirculatie

Met EGR (Exhaust Gas Recirculation) wordt een deel van het uitlaatgas weer teruggevoerd naar de verbrandingskamer waar het een deel van de verse lucht vervangt. Het verlaagt de piektemperatuur tijdens de verbranding en daarmee de hoeveelheid NOx die wordt gevormd. Reducties van 20 tot 80% zijn mogelijk. Nadeel is dat de deeltjesemissie bij hogere motorbelasting toeneemt. Ook de motorolie kan sneller verouderen.

1.2.2. MILIEU

De CO2 emissie wordt bepaald door het brandstofverbruik en de CH verhouding in de brandstof. Omdat dieselmotoren zuiniger zijn ligt de CO2-emissie van dieselwagens een stuk lager dan die van benzine ondanks een hoger koolstofgehalte per kilogram brandstof. Dieselmotoren zijn gewoonlijk groter, zwaarder en lawaaieriger dan benzinemotoren. Maar een dieselmotor is wel zuiniger en robuuster dan een benzinemotor. Bij de nieuwe generatie dieselmotoren (common rail) ligt de geluidsproductie veel lager.

• De uitstoot van roetdeeltjes en stikstofoxiden (NOx) ligt bij een dieselmotor meestal veel hoger dan bij een benzinemotor. Met de invoering van roetfilters en NOx katalysatoren zal dit verschil de komende jaren veel geringer worden. Door de evolutie van de normen voor wagens en vrachtwagens zal de uitstootlimiet van beide vervuilende stoffen sterk verlagen. Meer informatie vindt u onder "transport en milieu

". Toch is het belangrijk rekening te houden met de manier waarop men een wagen gebruikt. Systemen die een grondigere oxidatiekatalyse koppelen aan een roetfilter (FAP) lijken tot een hogere NO2-uitstoot te leiden.

Vooralsnog zijn de emissies van de broeikasgassen CO2, N2O en CH4 niet gereglementeerd. Bij dieselwagens is de emissie van CH4 verwaarloosbaar. De hoeveelheid N2O die in de katalysator wordt geproduceerd en die wordt uitgestoten ligt ook lager

dan bij een benzinemotoren.


Het aantal dieselwagens in het autopark neemt langzaam toe. In 2006 was 75% van de nieuw verkochte personenwagens in België een dieselwagen. De meeste merken brengen dan ook van elk model een diesel- en benzineversie op de markt. Ook in het marktsegment van de kleine stadswagens duiken steeds meer wagens met een kleine dieselmotor op (kleinere cilinderinhoud 1.2 of 1.4l) om aan de stijgende vraag te voldoen. Een dieselwagen is iets duurder dan de benzineversie. Ook de onderhoudskosten zijn hoger, zeker omdat de roetfilters na 120.000 km (of minder indien de wagen aan geringe snelheid wordt gebruikt) aan vervanging toe zijn, of als er zich problemen met het injectiesysteem voordoen. De globale kost van een dieselwagen is

14

echter lager dan die van de benzineversie (op voorwaarde dat het voertuig jaarlijks voldoende kilometer aflegt). Dit komt omdat de variabele kosten (dus ook de aankoop van de brandstof) van de dieselwagens globaal genomen lager zijn. De meeste constructeurs voorzien hun voertuigen intussen van roetfilters, ook de kleinere modellen. Deze filters zijn echter nog niet algemeen ingevoerd. Er bestaan ook al systemen die men achteraf kan inbouwen maar ze zijn veel minder efficiënt (tussen 30 en 50%) Consulteer de Ecoscore site voor alle wagens aangeboden op de Belgische markt.

1.3. LPG-vonkonstekingsmotor

De meeste LPG-voertuigen zijn omgebouwde conventionele voertuigen. Bij personenwagens zijn het vaak benzinevoertuigen waarin de LPG-installatie naast het oorspronkelijke brandstofsysteem (bifuel) wordt geïnstalleerd. In vrachtwagens en bussen wordt het conventionele (diesel) brandstofsysteem meestal volledig vervangen. Vonkontstekingsmotoren zijn geschikt voor het gebruik van LPG. Het systeem bestaat uit een tank waarin LPG onder druk wordt opgeslagen en een aangepast brandstofregelsysteem dat makkelijk in een benzinewagen kan worden geplaatst. Doordat het conventionele benzinesysteem bruikbaar blijft, kunnen wagens met LPG ook worden gebruikt in regio’s waar geen LPG verkrijgbaar is (voordeel van het bivalent of bifuel systeem). In de loop der jaren zijn drie soorten LPG-installaties ontwikkeld: '1ste generatie' Systemen met mechanische brandstofregeling en carburateur. '2de generatie' Systemen waarin de dosering van het LPG elektronisch wordt geregeld. Dit type systeem is in tegenstelling tot de eerste generatie systemen geschikt voor gebruik in voertuigen met benzine-injectie en closed-loop drieweg katalysator. '3de generatie' Systemen waarin een microprocessor (ECU, Electronic Control Unit) zorgt voor de stoichiometrische verbranding. Ze regelen continu de hoeveelheid geïnjecteerd gas in functie van de situatie. Dit hangt niet enkel af van de samenstelling van de uitlaatgassen maar ook van het brandstofmengsel of van de vervuilingsgraad van het luchtmengsel. De meeste derde generatie systemen werken met meerpuntsinspuiting waarbij LPG per cilinder wordt gedoseerd. Geen enkel van deze systemen is universeel. Aanpassingen moet dus geval per geval gebeuren, onder controle en/of met behulp van een erkend installateur. LPG wordt onder druk in het voertuig opgeslagen maar deze druk is relatief laag (~8 bar). Omdat de tanks als drukvaten zijn ontworpen is het risico op een beschadigde tank bij een ongeluk lager dan bij benzine of diesel. In de praktijk blijken ongelukken zeldzaam en ze zijn vrijwel altijd te wijten aan een brandstoflek of aan een installatie door een niet erkend installateur. In moderne systemen zijn lekken van LPG hoogst uitzonderlijk omdat tanks met een vulbegrenzer zijn uitgerust waardoor maar tot 80% kan worden volgetankt.

15

1.3.1. MILIEU

Het verbruik van LPG, uitgedrukt in liter, ligt meestal hoger dan dat van benzine of diesel. Dit heeft vooral te maken met de lagere calorische waarde (energieinhoud) van LPG. Als de vergelijking op energiebasis wordt gemaakt is LPG doorgaans iets efficiënter dan benzine. LPG-voertuigen stoten geen roetdeeltjes en heel weinig NOx (bron ADEME1

) uit. Ze produceren daarentegen meer CO dan benzine- en dieselwagens en ook meer onverbrande waterstof (HC) dan dieselwagens maar dit zijn dan minder schadelijke HC. De CO2-uitstoot is vergelijkbaar (iets hoger) met die van dieselwagens. Het verbruik ligt tenslotte 30 % hoger dan bij benzinewagens.

Groot voordeel van LPG ten opzichte van benzine zijn de lagere emissies bij lage temperaturen. Bij benzine moet bij een koude start extra benzine aan het mengsel worden toegevoegd om er zeker van te zijn dat er voldoende benzine verdampt voor de ontsteking. Omdat LPG gasvormig is bij het ontstaan van het verbrandingsmengsel, is geen verrijking van het mengsel nodig, de motor loopt vrijwel van bij de start stoichiometrisch. In LPG personenwagens is het benzinebrandstofsysteem meestal nog steeds aanwezig. De verdampingsemissies, die goed zijn voor de helft van de totale HC emissie, worden in de praktijk dus niet gereduceerd. Bij gelijk volumetrisch verbruik zijn de CO2 emissies van LPG lager dan die van een benzineauto omdat bij LPG de verhouding koolstof/waterstof lager is. Omdat LPG aan omgevingstemperatuur en -druk gasvormig is, is het in geval van lekkage minder vervuilend voor bodem, lucht en water dan benzine of diesel.


Momenteel rijden er in België circa 40 000 voertuigen op LPG rond. LPG personenwagens zijn vrijwel altijd ‘retrofitted’ (de installatie wordt achteraf gemonteerd). ‘Af fabriek’ LPG personenwagens worden slechts op kleine schaal gebruikt. In principe is iedere benzinewagen met katalysator geschikt voor de inbouw van een LPG-installatie. Voor elk type dient evenwel een aangepaste installatie gebruikt te worden. Niet alle motortypen zijn daarentegen compatibel met LPG-installaties. Meer informatie: www.LPG.be De conversie van een personenwagen op benzine tot een LPG-voertuig kost ongeveer € 1.500 à 2.500. Ten opzichte van de benzinewagen dient er in België een jaarlijkse bijkomende belasting betaald te worden voor wagens met een LPG-installatie. Deze belasting bedraagt tussen de € 90 en € 210, al naargelang het vermogen van de auto. Onderhoudskosten zijn vergelijkbaar met die van conventionele voertuigen. De installatie van een LPG-systeem is onderworpen aan een koninklijk besluit inzake technische vereisten. Vooraleer een voertuig met LPG op de openbare weg mag komen moet het naar de autokeuring. Een jaarlijkse technische keuring van de LPG-installatie is eveneens verplicht. Een voertuig met een LPG-installatie van vóór juli 2001 (met een overgangsperiode tot juli 2002) dient achteraan steeds voorzien te zijn van een reglementaire sticker met daarop het letterwoord LPG. Dit geldt niet voor voertuigen met installaties van een latere datum. Deze voertuigen moeten echter wel een doorzichtige sticker op de voorruit kleven, die geleverd wordt bij het verplichte montagegetuigschrift. LPG is zwaarder dan lucht. Dit betekent dat in geval van een lek, de damp laag boven de grond blijft hangen waar het in aanraking kan komen met ontstekingsbronnen. Daarom is de toegang tot ondergrondse parkings verboden voor LPG-voertuigen, behalve in de gevallen bepaald door het koninklijk besluit van 17 mei 2007 tot vaststelling van de maatregelenvoor de preventie van brand en ontploffing waaraan de gesloten 1 http://www.ademe.fr/particuliers/fiches/voiture/rub3.htm

http://www.lpg.be/�

http://www.ademe.fr/particuliers/fiches/voiture/rub3.htm�

16

parkeergebouwen moeten voldoen om LPG-voertuigen te parkeren. Om dat soort ongevallen te vermijden moeten hoedanook een aantal maatregelen worden genomen zoals een voldoende ventilatie, gasdetectoren en vulbegrenzers bijvoorbeeld.

1.4. Aardgas-vonkontstekingsmotor

Aardgas wordt meestal in personenwagens met vonkonstekingsmotoren (benzinemotoren of Otto cyclus) gebruikt, ook al loopt er momenteel onderzoek naar het gebruik van deze brandstof in compressieontstekingsmotoren (diesel cyclus). Er zijn op de markt zowel monovalente systemen die enkel aardgas gebruiken (‘dedicated’ voertuigen), als bivalente voertuigen die zowel op aardgas als op benzine rijden (‘dual-fuel’ of ‘bi-fuel’ voertuigen).

1.4.1. TECHNOLOGIE

Moderne aardgassystemen zijn als volgt samengesteld: • een of meer bijzondere opslagtanks die aardgas onder druk bevatten (200 bar) • een drukregulator die de opslagdruk van 200 bar vermindert tot een druk die in de motor bruikbaar

is (0-8 bar) • een aan het aardgas aangepaste carburator of multipoint injectiesysteem. De oudste systemen

waren mechanische systemen met een carburator. Die zijn intussen door elektronische injectiesystemen vervangen. De modernste systemen zijn gebaseerd op een door een ECU gecontroleerde (Electronic Control Unit) multipoint injectie die een adaptieve controle mogelijk maakt.

Motoren die aanvankelijk voor aardgas waren ontworpen zijn steviger om bestand te zijn tegen de verbranding van het aardgas (wijziging van de zuigerkop in gesmeed aluminium, aangepast aan de hogere compressieverhoudingen van aardgas, hardere klepzittingen in wolfraam nikkel en een katalysator aan het onverbrande methaan in de uitlaatgassen aangepast). Omwille van de lage energiedichtheid van aardgas is het van groot belang voldoende opslagcapaciteit in het voertuig te voorzien om over voldoende autonomie te beschikken. In het algemeen beperkt aardgas de autonomie van het voertuig met ongeveer 250 km. Om optimaal (lees zonder vermogensverlies) op aardgas te kunnen functioneren moet het motormanagementsysteem op aardgas zijn afgestemd. Dit komt omdat aardgas meer volume inneemt in de verbrandingskamer dan benzine waardoor de verhouding lucht/brandstof kleiner is. Zonder aanpassing van het benzinemotormanagement verliest een benzinemotor zo’n 10 à 11% vermogen indien hij op aardgas rijdt. Omgekeerd verliest een dual fuelsysteem uitgerust voor aardgas, 10% vermogen wanneer hij op benzine draait. Een dedicated aardgasvoertuig rijdt enkel op aardgas. In vergelijking met een conventionele motor of een Bi-Fuel uitvoeringen presteert een dedicated aardgasmotor beter, zowel wat brandstofverbruik als emissies betreft. De afhankelijkheid van de niet altijd aanwezige aardgastankstations is een nadeel. Individuele aardgastankstations die op het aardgasvoorzieningsnet zijn aangesloten bieden een gedeeltelijke oplossing. In dit geval duurt het tanken echter zeer lang (ongeveer 6 uur) en bovendien zijn de installatiekosten van het materiaal hoog (5000 à 10000 €) . Een Bi-Fuel aardgasvoertuig maakt gebruik van twee brandstofsystemen en van twee injectiesystemen. Aardgas blijft de hoofdbrandstof maar de motor kan ook op benzine rijden. Die dient dan als reservebrandstof. Op die manier is men niet langer afhankelijk van de beschikbaarheid van aardgastankstations en de autonomie van het voertuig gaat erop vooruit. Wanneer de wagen op benzine rijdt, liggen de prestaties weliswaar lager.

17


Bij volledige verbranding van aardgas kan een driewegkatalysator worden gebruikt. Probleem is echter dat katalysatoren in benzinemotoren in de uitlaat van een aardgasmotor slechts gedurende een beperkte periode goed functioneren. Dit komt door de aanwezigheid in de uitlaatgassen van relatief grote hoeveelheden methaan, in plaats van de hogere en gemakkelijker oxideerbare koolwaterstoffen bij benzine. Daarom zijn aardgasvoertuigen voortaan uitgerust met specifieke katalysatoren voor methaan.

1.4.3. MILIEU

In vergelijking met een benzinewagen is het energieverbruik van een wagen op aardgas sterk afhankelijk van een optimale verbranding en van de elektronische controle-unit. Indien de motor niet is afgesteld om op aardgas te rijden, kan het verbruik (op energiebasis) 9 à 10 % hoger liggen dan wanneer hij op benzine zou rijden. Indien de motor daarentegen perfect is afgesteld om op aardgas te rijden, zal de wagen over het algemeen zuiniger zijn en minder CO2 uitstoten (-25%) (bron ADEME2

).

Vergeleken met een diesel personenauto is het energieverbruik van een personenauto op aardgas ongeveer gelijk. Met zijn geringe koolstofgehalte per energie-eenheid compenseert het meerverbruik van de meeste aardgasmotoren volledig of gedeeltelijk het betere rendement van dieselmotoren waardoor de CO2 uitstoot per km gelijk loopt met die van dieselmotoren. In de uitlaatgassen van aardgasmotoren komt relatief veel onverbrand methaan (80-90% van de totale koolwaterstofuitstoot) voor, een emissie die vooralsnog niet is gereglementeerd. Aangezien aardgas een lagere koolstof-waterstof verhouding heeft, komt er bij de verbranding van aardgas minder CO2 vrij dan bij diesel en benzine. Doordat bi-fuel voertuigen niet optimaal zijn afgesteld op beide brandstoffen is het ecologisch gezien beter om dedicated voertuigen met een hoger rendement te gebruiken. Deze wagens bieden ook de beste waarborg op geringe schadelijke emissies: geen roetdeeltjes, weinig NOx en geen niet gereglementeerde toxische vervuilende stoffen. In tegenstelling tot vloeibare brandstoffen hoeft aardgas vóór verbranding niet te worden verdampt. Emissies bij lage temperaturen zijn daardoor minimaal in vergelijking met benzine. Deze brandstof heeft nog een aantal andere energie- en milieuvoordelen:

• minder afhankelijk van olie; • wagens op aardgas zorgen voor minder geluidsoverlast dan dieselwagens; • geringere impact op de gezondheid dan met klassieke brandstoffen.


Aardgas werd tot voor enkele jaren alleen gebruikt in personenwagens met benzinemotoren waarin achteraf een aardgasinstallatie werd ingebouwd. De leveranciers van aardgasinstallaties zijn meestal dezelfde als die voor de LPG-installaties. De Europese markt volgt momenteel de trend van de Italiaanse en de Duitse markt waar voertuigen met een originele fabrieksmontage talrijker zijn dan aangepaste voertuigen. Deze trend krijgt navolging want het aantal aardgasvoertuigen neemt zienderogen toe. Er zijn steeds meer aardgasvoertuigen met een fabrieksmontage (Chevrolet, Citroën, VW, Opel, Fiat,…). Raadpleeg voor meer informatie de databank milieuvriendelijk voertuig. De kosten voor het ombouwen van een auto naar aardgas bedragen ongeveer 25% van de aankoopprijs. Een aardgasinstallatie voor een benzinewagen (bi-fuel) kost zo’n € 2.500,- à 5.000,-. Deze hoge kostprijs (tegenover een LPG-voertuig) is vooral te wijten aan de hogedrukcomponenten die nodig zijn voor aardgas. Onderhoudskosten van voertuigen op aardgas zijn vergelijkbaar met de onderhoudskosten van benzinevoertuigen. Op aardgas als voertuigbrandstof worden in België geen accijnzen betaald. Hierdoor is

2 http://www.ademe.fr/particuliers/fiches/voiture/rub3.htm

18

aardgas een goedkope motorbrandstof. Een ‘home compressor’, of tankfaciliteit aan huis, kost tussen de € 5.000 en € 10.000. Zo kan het voertuig via het bestaande aardgasnet worden opgeladen. Het tanken gebeurt evenwel zeer traag (tussen de 4 à 8 uur). Vooraleer het in het verkeer wordt gesteld moet elk aardgasvoertuig, net zoals een LPG-voertuig, naar de technische keuring om te controleren of het voertuig en de aardgasinstallatie aan de technische vereisten van de KB’s voldoen. De veiligheid van de aardgasvoertuigen wordt door de ECE R110 richtlijn gereglementeerd.

1.5. BIO-GAS

Biogas is afkomstig van de gisting van organische dierlijke en plantaardige stoffen in afwezigheid van zuurstof. Deze gisting wordt ook biomethanisatie genoemd en gebeurt natuurlijk (in moerassen) of spontaan in stortplaatsen met organisch afval. Gisting kan ook kunstmatig in gang worden gezet in gistingstanks (ter verwerking van slib uit zuiveringsstations, organisch afval uit industrie of landbouw, organisch afval afkomstig van selectieve ophalingen van bederfelijk afval, enz.). Biogas is een mengeling die vooral uit methaan (30 à 70%, afhankelijk van de oorsprong) en uit kooldioxide bestaat, met variabele hoeveelheden water en zwavelwaterstof (H2S). Andere verbindingen afkomstig van besmettingen zijn mogelijk, vooral in biogas uit stortplaatsen. Energie uit biogas komt enkel uit methaan. Biogas is zo de hernieuwbare vorm van aardgas, een heel courante fossiele energiebron, die niet enkel butaan maar ook propaan en andere elementen bevat. De term biomethaan wordt ook gebruikt.

1.5.1. TECHNOLOGIE

Puur biogas kan in verbrandingsmotoren worden gebruikt maar voor recente motoren is een aanpassing aan aardgas nodig. Biogas en aardgas worden over het algemeen in benzinemotoren gebruikt (cfr. “aardgas” voor de technologie). Deze benzinemotoren draaien meestal met een stoichiometrische verhouding en zijn uitgerust met driewegkatalysatoren. Deze stoichiometrische motoren op biogas beperken weliswaar de vervuiling maar aardgasmotoren die op een arm mengsel werken hebben een nog beter rendement. Net zoals aardgas kan biogas in dieselmotoren worden gebruikt. Ondanks de zeer beperkte informatie over biogas, neemt het gebruik in voertuigmotoren steeds meer toe. [Landahl 2003].

1.5.2. MILIEU

Biogas is een biobrandstof die volgende voordelen heeft:

• Beperking van de uitstoot van broeikasgassen. Aangezien de koolstof in biogas afkomstig is van de biomassa, is de impact ervan op de klimaatopwarming nihil. CO2 die vrijkomt bij de verbranding van biogas wordt opgevangen in de atmosfeer tijdens de productie van organische stoffen die op hun beurt voor de productie van biogas worden gebruikt. Doordat de stoffen waarmee biogas wordt geproduceerd over het algemeen bederfelijk afval is, zou de ontbinding ervan sowieso hebben geleid tot de vorming van ofwel CO2 (aërobe voorwaarden), ofwel CH4 (anaërobe gisting). Door recuperatie gevolgd door het gebruik van biogas kan CH4 uitstoot worden vermeden. De impact

19

ervan op de klimaatopwarming is voor een gelijk gewicht, meer dan twintig keer hoger dan die van CO2.

• Daling van de koolstoflading van plantaardig afval. Na vertering is het afval minder schadelijk voor het milieu. Ook het risico op biologische of organische vervuiling wordt sterk beperkt. De gisting vermindert bovendien de hoeveelheid droge materie, waardoor het te vervoeren en uit te strooien volume kleiner is.

We verwijzen graag naar het Europese project Biogasmax (6de Kaderprogramma voor Onderzoek en Ontwikkeling FP6 – 6e PCRD (2000-2006) van de Europese Commissie). Het is een van de initiatieven van Europa om minder afhankelijk te worden van fossiele brandstoffen. Op basis van bestaande Europese ervaringen wil het project technieken en realisaties promoten die het belang aantonen van het biogasgebruik als brandstof voor het vervoer over land, op basis van de mogelijke winning in stadsgebieden in Europa. Meer info over dit project: http://www.biogasmax.eu/

1.6. BIOETHANOL

Ethanol is momenteel de meest gebruikte alternatieve autobrandstof. In Brazilië bijvoorbeeld, wordt benzine altijd met tot 20 % methanol aangelengd. Een klein deel van het wegverkeer gebruikt pure alcohol. Alle in Zweden verkochte benzine bevat 5 % ethanol en veel andere Europese landen overwegen de toevoeging van ethanol aan benzine in het kader van de Europese richtlijn over de biobrandstoffen.

1.6.1. FLEX FUEL VOERTUIGEN

Een Flexible-fuel vehicle (FFV) of dual-fuel vehicle (ook wel Flex-Fuel genoemd) is een voertuig dat met verschillende brandstoffen kan werken, ofwel in dezelfde tank gemengd, ofwel in gescheiden tanken met een injectiesysteem voor elke brandstof. Een typisch voorbeeld is een voertuig dat op een mengsel van benzine en een variabele verhouding van bioethanol rijdt.

Het eerste huidige flex-fuel systeem, Totalflex, is in een Volkswagen gemonteerd en is in 2003 op de markt gebracht. De eerste voertuigen op ethanol dateren van voor 1880 toen Henry Ford een wagen ontwikkelde om puur op ethanol te draaien. Hij bouwde later het eerste Flex-Fuel voertuig: een model T uit 1908, ontwikkeld om zowel op ethanol als op benzine te kunnen rijden.

De huidige FFV’s hebben speciaal ontworpen injectiesystemen en andere componenten om automatisch de brandstofsamenstelling te detecteren en op een benzine-ethanol mengsel te draaien van 0 tot 85 % ethanol. Deze voertuigen en vrachtwagens hebben hetzelfde vermogen, dezelfde acceleratie, nuttige last en reissnelheid als de conventionele voertuigen. Ook het onderhoud van voertuigen op ethanol is bijna hetzelfde. Hoewel pure ethanol zeer zelden als brandstof wordt gebruikt, bestaan er heel wat benzine-ethanol mengsels. E85 is een mengsel van 85 % spiritus en 15 % benzine. In een aantal streken moeten tijdens de winter hogere percentages benzine aan E85 worden toegevoegd om bij zeer lage temperaturen te kunnen starten. Voor het gebruik van een mengeling benzine en een kleine fractie (5%, of brandstof E05) is er geen aanpassing aan het voertuig nodig. Het standaard elektronische injectiesysteem kan de gewijzigde samenstelling van de brandstof detecteren waardoor de motor optimaal functioneert.

http://www.biogasmax.eu/�

20

Voor mengelingen met meer dan 10 % moeten er een aantal aanpassingen gebeuren. Zo kan E85 als dusdanig niet in een conventionele benzinemotor worden gebruikt. Dit kan tot een aantal technische problemen leiden zoals het moeilijk starten van de wagen, schade aan verschillende motoronderdelen of hogere emissies. Voertuigen moeten speciaal zijn uitgerust om te rijden op brandstoffen met een hoog percentage ethanol.

Flex-fuel systemen detecteren automatisch de kwaliteit van het mengsel via de Lambda zuurstofsensor. De ECU (Electronic Control Unit) regelt de compressieverhouding (ethanolmotoren hebben een compressieverhouding van bijna 12:1) en de hoeveelheid brandstof (voorontsteking en duur van de injectie) en houdt daarbij rekening met de reële COW (calorische onderwaarde) van de brandstof. Aangezien de E85 mengsels corrosiever zijn, zijn er voor het injectiesysteem speciale materialen nodig. Ook moet men koudere bougies gebruiken die geschikt zijn voor een warmtegeleiding aan hogere vlamtemperaturen en een hulpsysteem bij koude start die vanuit een klein reservoir benzine inspuit.

Technisch is het mogelijk een benzinevoertuig om te bouwen om het op E85 te laten rijden. Dit kan echter voor problemen zorgen bij de garantievoorwaarden van het voertuig.

TRI-FUEL VOERTUIGEN

Een andere Flex fuel voertuigtype rijdt in Brazilië vaak rond. Het zijn voertuigen die van benzine op aardgas kunnen overstappen. Zo’n voertuig heet "bi-fueled" of "tri-fueled" indien het is uitgerust met een flex fuel benzine-ethanol motor, of zelfs "tetra-fueled" indien het ook nog op zuivere benzine kan rijden. Het gaat steeds om voertuigen die na aankoop zijn omgebouwd.

1.6.2. MILIEU

Het belangrijkste voordeel van ethanol is een geringere afhankelijkheid van brandstoffen uit ingevoerde olie. De VS zijn momenteel een van de grootste ethanolproducenten ter wereld en de meeste ethanol wordt thuis geproduceerd op basis van graan en maïs uit Amerikaanse landbouwbedrijven. E85 zorgt tevens voor een geringere uitstoot van broeikasgassen (BKG). E85 die op basis van graan of maïs is geproduceerd beperkt de levenscyclus van BKG emissies in vergelijking met benzine met 15-20%. Hierbij wordt rekening gehouden met de energie die nodig is voor de teelt en voor het omzettingsproces naar ethanol). E85 uit cellulose kan de uitstoot in vergelijking met benzine3

met zo’n 70 % verminderen.

Emissiestandaards vereisen dat FFV’s, of ze nu met E85 dan wel met benzine worden gebruikt, hetzelfde emissieniveau bereiken. In vergelijking met conventionele benzine of mengelingen met een geringere methanolconcentratie kan E85 de uitstoot van een aantal vervuilende stoffen nog meer beperken. Zo is E85 minder vluchtig dan benzine of dan mengelingen met een geringe ethanolconcentratie waardoor de verdampingsemissies lager zijn. Gebruik van E85 zorgt eveneens voor een daling van de CO-uitstoot en van tal van andere schadelijke verbindingen zoals benzeen, dat kankerverwekkend is voor de mens. Nadeel is dat E85 de uitstoot van acetaldehyde (toxische vervuilende stof) verhoogt. De literatuur toont aan dat het gebruik van ethanol in een mengsel met benzine of diesel de PM-uitstoot vermindert. Wat de andere gereglementeerde verontreinigende stoffen (CO, HC, NOx) betreft, zijn de resultaten soms positief (vermindering), negatief (verhoging) of te verwaarlozen. De spreiding van de resultaten kan gedeeltelijk het gevolg zijn van de brandstofsamenstelling (ethanol), de oorsprong en het productieproces. Dat kan ook te wijten zijn aan het experimentatieprocédé, motortype, enz.. Het 3 SmartWay Transport Partnership U.S. Environmental Protection agency, Alternative Fuels: E85 and Flex Fuel Vehicles

21

motorverbruik verhoogt significant omdat de stookwaarde vergeleken met diesel en benzine en zijn stoichiometrische verhouding lucht-brandstof zwak zijn. De CO2-uitsoot vermindert echter omdat ethanol vergeleken met diesel en benzine minder koolstof per energie-eenheid bevat. Ethanol heeft een hoog octaangetal en een hoge evaporatiewarmte. Dit kan de compressieverhouding van de motor verhogen als hij op 100 % ethanol of E85 rijdt en dus ook het energetische rendement. Met de ontleding van de levenscyclus van brandstoffen volgens verscheidene sectoren, kan de broeikasgassenuitstoot als volgt worden berekend: - Tussen 4,7 en 10,7 kg CO2 eq/GJ voor bioethanol uit de suikerrietsector in Brazilië. Deze waarden moeten met de emissies van de verbranding van fossiele diesel en benzine (ook via de ontleding van de levenscyclus berekend) worden vergeleken: resp. 87,6 kg CO2 eq/GJ en 85,8 kg CO2 eq/GJ


De prijs van Flex Fuel voertuigen is iets hoger, of gelijk aan die van dezelfde voertuigen op benzine, waardoor ze concurrentieel zijn met conventionele voertuigen. E85 verhoogt het verbruik met zo’n 20 à 30 %, waardoor een wagen op E85 met een volle tank minder km zal afleggen dan de versie die op zuivere benzine rijdt. Dit komt doordat de COW (calorische onderwaarde) van ethanol lager is dan die van benzine. De afstelling van de voertuigen kan worden geoptimaliseerd om op E85 te rijden maar die voertuigen zijn eerder een uitzondering. De prijs aan de pomp van E85 ligt over het algemeen lager dan die van benzine maar de prijzen variëren in functie van de bevoorradingsvoorwaarden en marktomstandigheden. In de VS rijden zo’n 6 miljoen FFV’s rond. In Brazilië waren Flex-Fuel voertuigen in 2007 goed voor 90 % van de verkoop. In Europa is dat soort voertuigen veel minder ingeburgerd, behalve in Zweden. Hoofdprobleem is de geringe beschikbaarheid van brandstof. E85 is immers aan slechts enkele pompen beschikbaar. Momenteel wordt echter wel steeds meer een geringe hoeveelheid bio-ethanol aan benzine (E05) toegevoegd, waardoor een gebruik op grote schaal mogelijk is zonder wijziging aan het autopark. In Europa is de toepassing van de flex fuel technologie vooral afhankelijk van de afstelling van de momenteel verkochte wagens, ook al brengen verschillende constructeurs steeds vaker modellen op E85 op de markt, die aan de Euro IV beantwoorden (Voor meer info, raadpleeg de database propere voertuigen). Flex fuel voertuigen zullen eerst op die markten worden geïntroduceerd waar de vraag het grootst is en waar het brandstofverdeelnet het meest is uitgebouwd. Momenteel wordt geschat dat bio-ethanol op de Belgische markt goed is voor 160000 ton. De oplossing die momenteel de voorkeur wegdraagt is het toevoegen van een geringe hoeveelheid bio-ethanol in de benzine van alle voertuigen.

1.7. LANDBOUWDIESEL

De eigenschappen van landbouwdiesel of biodiesel lijken sterk op die van conventionele diesel, die uit hernieuwbare stoffen zoals plantaardige olie of vet wordt geproduceerd. Over het algemeen gaat het om plantaardige olie zoals koolzaad-, zonnebloem-, palm- of sojaolie Er bestaan twee manieren om plantaardige olie in motoren te gebruiken:

• aanpassen van de motor aan zuivere olie of een mengeling van olie en diesel (Cfr. punt 1.7.1); • omzetten van de olie om gebruik in een niet gewijzigde dieselmotor te gebruiken (verestering met

verkrijgen van biodiesel, Cfr. punt 1.7.3).

22

1.7.1. PPO: PUUR PLANTAARDIGE OLIE

Plantaardige oliën worden door eenvoudige koude persing en een reinigingproces van oliehoudende planten afgetrokken. De productie van plantaardige olie is vrij eenvoudig en goedkoop. Begin 20ste eeuw liet Rudolf Diesel al een dieselmotor op aardnotenolie draaien en tot de jaren ‘40 werden motoren ontwikkeld om op diesel en aardnotenolie te draaien. Alle dieselvoertuigen, zowel die met directe (DI), als die met indirecte injectie (IDI), kunnen draaien op 30% plantaardige olie gemengd met diesel, zonder wijziging van de motor. Bij een aantal voertuigen met indirecte injectie (IDI) kan dit tot 50% oplopen, zonder wijziging van de motor. Dit is afhankelijk van het type injectiepomp. Wil men 100% op plantaardige olie rijden, stelt zich een aantal problemen:

• De olie kan oxideren, samenbinden en voor problemen in de tank zorgen. • De zelfontbrandingstemperatuur ligt hoger (zo’n 450 °C, of een honderdtal graden hoger dan diesel

of biodiesel). Dit zorgt soms voor problemen bij het starten van de motoren. • De uithardingstemperatuur is redelijk hoog (koolzaad- of zonnebloemolie gelleert tussen -5 en -15

°C), wat problematisch is in koude landen. • De restcontaminatie (roetdeeltjes, vezels, water ..) kan de filters verstoppen (voor het deel dat ze

tegenhouden) en de slijtage van het injectiesysteem versnellen (voor het deel dat die filters niet tegenhouden).

Technische oplossingen bestaan maar ze zijn nogal omslachtig: voorverwarmen van de olie via verwarmende reservoirs of injectoren, opstarten met diesel of biodiesel (dit vereist een systeem met twee gescheiden reservoirs die via een elektroklep worden geregeld), performantere filters. De beste resultaten worden bereikt met systemen die kunnen switchen tussen olie en diesel in functie van de uitlaatgastemperatuur (lambdasondes), waarbij het water van de motor (koelvloeistof) het oliecircuit opwarmt. De maximale hoeveelheid olie die mag worden gebruikt is afhankelijk van het type injectie. Sommige firma’s wijzigen de dieselmotoren (vooral oude modellen) voor het gebruik van onveresterde plantaardige olie. De kosten zijn vrij hoog (> 2000 € voor een wagen) en de effecten op lange termijn zijn nog twijfelachtig.

1.7.2. MILIEU

Wat het rendement van de motor betreft, geeft [Mc Donnell 1999] aan dat het verbruik (CO2 uitstoot) voor mengsels tot 25 % koolzaad toeneemt. Dit is te wijten aan de stookwaarde van de plantaardige oliën die lager is dan die van diesel. Een recente studie van het thermotechnisch laboratorium van de Universiteit van Luik over het energetische en milieuvermogen van een VW TDI motor op koolzaad bevestigt deze vaststelling. Voor de gereglementeerde uitstoot blijkt uit een vergelijking van verscheidene analyses dat het gebruik van zuivere plantaardige oliën in dieselmotoren de Nox-uitstoot vermindert Voor de andere (nog steeds gereglementeerde) verontreinigende stoffen is er geen duidelijk verschil tussen het gebruik van PPO en diesel in dieselmotoren. Verscheidene factoren zoals het type olie, het type motor, de procedure, het percentage van mengsel met diesel, enz. kunnen deze spreiding verklaren.

1.7.3. BIODIESEL

Biodiesel is een brandstof die door het proces van esterificatie uit plantaardige olie wordt gehaald. Het esterificatieproces bestaat uit een mengsel van olie en methanol dat met triglycerides reageert om esters te vormen.

23

Biodiesel kan op basis van verschillende oliën worden geproduceerd: de in Europa gebruikelijk koolzaadolie (RME of raped methyl ester), de meer in de VS gebruikte sojaolie (SME soybean methyl ester), enz. De RME en SME worden vaak FAME (fatty acid methyl ester) genoemd en zijn veelgebruikt in heel wat landen over de wereld ( Duitsland, Frankrijk, Australië, de VS, …). Dit gebeurt in bestaande voertuigen in combinatie met diesel of aan 100 % (B100) zonder aanpassing aan de dieselmotor. Het gebruik van biodiesel kan echter een aantal materialen (voornamelijk rubber) beschadigen. Die materialen kunnen na een tijdje gaan zwellen en lekken veroorzaken. Daarom moeten een aantal dichtingen en brandstofleidingen door zogenaamde biodieselbestendige materialen als polyamide (PFA) of fluorrubber (VITON) worden vervangen. Afhankelijk van het voertuigtype en –merk zijn ombouwkits op de markt beschikbaar (kostprijs: maximaal € 250,-). Voor bepaalde modellen is er zelfs geen aanpassing nodig omdat de juiste materialen standaard zijn voorzien. De overgang naar biodiesel dient steeds te gebeuren in overleg met de garagehouder. De constructeurs geven geen garantie wanneer biodiesel wordt gebruikt die niet voldoet aan de nodige kwaliteitsgaranties (bv. DIN V 51606 / Ö-norm C 1190). Na aanpassing van het injectiesysteem kan het voertuig op biodiesel, gewone diesel of op mengsels van beide rijden. Intussen is heel wat expertise opgebouwd over de FAME, oliën waar meer over bekend is inzake motorprestaties en emissies. Deze resultaten mogen echter niet worden doorgetrokken naar prestaties en emissies die met andere oliën zouden zijn behaald.

1.7.4. MILIEU

De calorische waarde (energie-inhoud) per liter biodiesel ligt iets lager dan bij fossiele diesel (32500 kJ/l tegenover 35700 kJ/l). Het volumetrisch brandstofverbruik (aantal liter per km) verhoogt in dezelfde orde (ongeveer 8%). Wat het energieverbruik betreft, presteert een dieselmotor op biodiesel even goed als op diesel. Tests hebben aangetoond dat dieselmotoren die op biodiesel rijden betere emissiewaarden voorleggen dan die die op diesel rijden. De verbranding van biodiesel is over het algemeen vollediger (dankzij de aanwezigheid van zuurstof in de molecule) Dit leidt soms tot een substantiële vermindering van de uitstoot van roetdeeltjes (PM), waterstof (HC) en koolstofmonoxide (CO). De Nox uitstoot daarentegen stijgt lichtjes. Volgende tabel l4

geeft een overzicht van de emissies voor zuivere biodiesel (B100), een mengeling van diesel en 20% de biodiesel (B20), in vergelijking met de emissies van diesel van fossiele oorsprong.

Uitlaatgasemissies biodiesel in vergelijking met diesel volgens EPA EPA Technical Report EPA420-P-02-001 October 2002 B100 B20 Onverbrande koolwaterstoffen HC -67% -20% CO -48% -12% PM -47% -12% NOx +10% -2% à +2%% Sulfates -100% -20% PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) -80% -13% nPAH (nitrated PAH’s) -90% -50% Ozone potential of speciated HC -50% -10% De gebruikte technologie heeft een grote invloed op de uitstoot van roetdeeltjes. Een oxidatiekatalysator is daarbij uiterst belangrijk. Zonder zo’n katalysator is de massa van de emissies van roetdeeltjes als gevolg van de verbranding van biodiesel lager of gelijk aan die bij de verbranding van diesel. De situatie is nog beter wanneer er een oxidatiekatalysator wordt toegevoegd. Tests hebben aangetoond dat zo’n katalysator de roetdeeltjes afkomstig van biodiesel met zo’n 50% kan beperken, terwijl roetdeeltjes afkomstig van fossiele diesel met slechts -3% à -40% worden gereduceerd. De kleur van de uitlaatgassen verschilt sterk naargelang

4 A Comprehensive Analysis of Biodiesel Impacts on Exhaust Emissions, EPA Technical Report EPA420-P-02-001 October 2002

24

de brandstof. Bij diesel zijn de roetdeeltjes zwart, bij biodiesel zijn die eerder licht van kleur. Bij biodiesel hebben uitlaatgassen een ‘barbecuegeur’. Een oxidatiekatalysator beperkt die geur gevoelig. Het gehalte CO2 emissies in de uitlaatgassen ligt op hetzelfde niveau bij biodiesel en gewone diesel. Aangezien de koolstof in biodiesel uit biomassa komt, is de impact ervan op de klimaatopwarming nihil. De hoeveelheid CO2 die bij de verbranding van biodiesel vrijkomt is immers gelijk aan de hoeveelheid CO2 die vooraf uit de atmosfeer is opgenomen bij de groei van het gewas (gewoonlijk koolzaad). Er dient wel rekening mee te worden gehouden met de extra CO2 emissies door de productie van biodiesel en zijn grondstoffen (bv. koolzaad, methanol). Ondanks de controverse onder wetenschapslui gaat men ervan uit dat de totale CO2 emissie over de levenscyclus van biodiesel ongeveer 50% lager ligt dan bij gewone diesel. Met de ontleding van de levenscyclus van brandstoffen volgens verscheidene sectoren, kan de broeikasgassenuitstoot als volgt worden berekend:

• Tussen 20 en 41 kg CO2 eq/GJ voor biodiesel uit koolzaad; • Tussen 43,3 en 66,2 kg CO2 eq/GJ voor biodiesel uit de graansector in Europa; • Tussen 35,9 en 53,1 kg CO2eq/GJ voor biodiesel uit de suikersector (bieten) in Europa.

Deze waarden moeten met de emissies van de verbranding van fossiele diesel en benzine (ook via de ontleding van de levenscyclus berekend) worden vergeleken: resp. 87,6 kg CO2 eq/GJ en 85,8 kg CO2 eq/GJ Behalve de verlaging van de CO2 uitstoot is biodiesel ook biologisch afbreekbaar en minder giftig. Bovendien bevat hij veel minder zwavel en aromaten dan diesel van fossiele oorsprong.


Een voertuig op biodiesel kost ongeveer evenveel als een gewoon dieselvoertuig, rekening houdend met de beperkte prijs voor de ombouwkit (een paar honderd euro). Stations met een mengsel van 5 % biodiesel bestaan al in Frankrijk. In Duitsland en Oostenrijk kan de consument al terecht in specifieke stations met zuivere biodiesel, die enkel bruikbaar is voor voertuigen met een aangepaste motor. De verkoop van biodiesel in Groot-Brittannië neemt sterk toe. Er zijn reeds zo’n 140 stations en elke grote regio heeft er minstens één. Meer info over de productie van biodiesel staat in de rubriek "Biodiesel".

1.8. WATERSTOF - VONKONSTEKINGSMOTOR

Waterstof kan in een vonkontstekingsmotor en in rotatiemotoren worden gebruikt (Wankel motoren). Ontsteking van het mengsel is nodig omdat de zelfontbrandingstemperatuur van waterstof te hoog is en te hoge compressieverhoudingen nodig zouden zijn. Waterstof heeft in vergelijking met andere gasvormige brandstoffen een zeer breed ontstekingsgebied en kan worden verbrand in een ruime verhouding brandstof-/luchtmengsels. De waterstofmotor loopt zowel op een zeer mager (overtollige lucht) als op een rijk mengsel (overtollige waterstof). Bij magere mengsels is de verbranding vollediger en het verbruik lager. Ook de verbrandingstemperatuur ligt lager, wat zeer gunstig is voor de beperking van Nox. De prestaties (het vermogen) liggen echter ook lager. Bij rijkere mengsels is de vorming van NOx hoger maar er is minder vermogenverlies. Een van de voornaamste hindernissen bij het gebruik van waterstof in de verbrandingmotor is enerzijds de controle van de vlam omdat de vlamsnelheid zeer groot is en anderzijds het optreden van vroegtijdige ontsteking van het waterstofmengsel (te wijten aan de lage ontstekingsenergie van waterstof). Dit resulteert in inefficiënte werking (en dus een vermogensverlies) en pingelen van de motor. Het vermogen van een waterstofmotor ligt tot 15% lager of tot 15% hoger dan van een benzinemotor (voor een bepaald stoichiometrisch mengsel) en is afhankelijk van het gebruikte brandstofregelsysteem

25

(carburatie, indirecte of directe injectie). Motoren met een carburator op waterstof presteren minder goed dan een benzinemotor van vergelijkbare grootte. Waterstof kan alleen gasvormig worden geïnjecteerd. Het nadeel van waterstof is de lage energiedichtheid. Opslag van waterstof kan gebeuren onder hoge (200 à 300 bar) of zeer hoge (750 bar) druk, chemisch gebonden aan metaalhydriden of vloeibaar in cryogene vaten (zeer lage temperatuur, -252,6°C). Onderstaande tabel geeft een overzicht van het tankvolume (in liter) voor opslag van een verbrandingswaarde equivalent aan één liter benzine: Opslagvolume voor H2 Tankvolume equivalent 1l benzine Gasvormig H2 bij 200 bar 22 Vloeibaar H2 10 H2 in hydride 11 Opslag in vloeibare toestand geeft de beste verhouding tussen actieradius en ingenomen volume maar vloeistofopslag heeft ook nadelen; vloeibaar maken kost veel energie en de verdampingsverliezen zijn vrij hoog. Met de laatste ontwikkeling van tanks in composiet materialen is opslag van waterstof tot 700 bar en meer mogelijk waardoor opslag in compressievorm haalbaar kan worden. Het probleem van tanks onder zeer hoge druk is de integratie (packaging) in het voertuig. Een mogelijke oplossing is een nieuwe tank die niet meer cilindervormig is maar een willekeurige vorm heeft en makkelijker in eender welke beschikbare ruimte kan worden geïnstalleerd, onder de zetels bijvoorbeeld.

1.8.1. MILIEU

Het rendement van een waterstofmotor is minstens gelijk aan dat van een benzinemotor. Nadeel is wel dat de opslag van brandstof extra gewicht met zich meebrengt (gemiddeld 100 kg voor een middenklasse auto). Waterstofverbrandingsmotoren zijn de enige verbrandingsmotoren die geen CO2 uitstoten. De enige CO2 uitstoot is afkomstig van de verbranding van een geringe hoeveelheid olie. Waterdamp is behalve kleine hoeveelheden Nox, de voornaamste emissiecomponent. Er worden ook zeer geringe hoeveelheden CO en HC uitgestoten als gevolg van verbranding van smeerolie. Voor een objectieve vergelijking met andere brandstoffen moet ook de productie van waterstof in aanmerking worden genomen (emissie van de bron tot de tank) (zie verder). In onderstaande tabel staan de emissies gemeten op de Ford P2000 volgens de Amerikaanse testcyclus. Emissies CO [g/km] 0.6 KWS 0.005 NOx [g/km] 0.46 CO2 [g/km] 0.87 Waterstof is in een aantal opzichten minder veilig dan andere gasvormige brandstoffen: de leksnelheden, vlamsnelheden en temperatuursnelheden zijn groter en de ontstekingsgrenzen breder. Waterstof is bovendien kleurloos, geurloos en de vlam is onzichtbaar voor de ogen (straling buiten het zichtbare spectrum). In andere opzichten is waterstof dan weer veiliger: de ontstekingsconcentraties moeten groter zijn en waterstof diffundeert en verdampt veel sneller. In de praktijk houden die effecten mekaar grotendeels in evenwicht waardoor waterstof in voertuigen veiliger is dan LPG en aardgas. Ervaringen in Japan en de VS hebben aangetoond dat lekken in de waterstoftanks een grote maar kortstondige vlam kunnen veroorzaken waardoor het voertuig niet volledig is uitgebrand.

26

Veiligheid speelt ook een rol bij het opslaan in het voertuig. Indien een voertuig met vloeibare waterstof langere tijd niet wordt gebruikt, moet regelmatig waterstof worden geventileerd omdat 100% isolatie van de tank niet mogelijk is. Er mag vooral geen brandbaar mengsel ontstaan.


De technologie voor het gebruik van waterstof als voertuigbrandstof staat commercieel nog niet op punt. BMW, Mazda en Ford ontwikkelden prototypes met een waterstof verbrandingsmotor. In april 2007 werd van de Hydrogen 7 van BMW een beperkte reeks gebouwd (100 exemplaren), die enkel in leasing beschikbaar is. Specialisten gaan ervan uit dat de serieproductie van waterstofvoertuigen vóór 2020 niet haalbaar is. NOx-emissies, het verbruik en het vermogen moeten nog verder worden geoptimaliseerd. Waterstofvoertuigen zullen duurder zijn dan benzinevoertuigen en vermoedelijk ook iets duurder dan aardgasvoertuigen. Het grootste probleem is het ontbreken van opslaginfrastructuur en een distributienet voor waterstof. Momenteel lopen in Europa verschillende demonstratieprojecten waarbij waterstoftankinfrastructuur wordt uitgebouwd. Meer informatie over waterstofproductie en -infrastructuur staat onder Waterstof

.

1.9. ELEKTRISCHE MOTOR

Een elektrisch voertuig is een voertuig dat wordt aangedreven door een elektrische motor die energie uit batterijen haalt of op een of andere manier rechtstreeks aan het elektriciteitsdistributienet is gekoppeld. Elektrische tractie is courant in het openbaar vervoer (trein, metro, tram, trolley bus), in industriële voertuigen (zoals vorkheftrucks), golfwagentjes, op spoorwegperrons en luchthavens. Elektrisch aangedreven wagens, bussen en vrachtwagens zijn nog een uitzondering. Het elektrische aandrijfsysteem bestaat uit de volgende elementen:

• Elektrische motor die elektrische energie in mechanische energie omzet • Bron van elektrische energie, gewoonlijk batterijen • Elektrisch systeem (stroomhakker en UPS “Uninterruptible Power Supply”) om gelijkstroom in

wisselstroom om te zetten en om het vermogen, het koppel en de wentelsnelheid te moduleren. • Overbrenging (reductor, differentieel, wielen)

Elektrische aandrijfsystemen zijn zeer geschikt voor de recuperatie van remenergie. Tijdens het afremmen werkt de motor als generator. Zo kan een gedeelte van de bewegingsenergie van het voertuig weer worden omgezet in elektrische energie, die wordt opgeslagen en die later bruikbaar is.

Er bestaan drie soorten elektrische aandrijvingsystemen :

• Directe schakeling van de motor op de as van de wielen. Dit zorgt voor een soepele en zachte werking dankzij de afwezigheid van een gangwissel.

• Verdeelde motorisering: vervanging van het differentieel door verscheidende motoren per wiel. Het mechanische differentieel wordt door een elektronisch differentieel vervangen. Voordeel is het lagere gewicht en de geringere omvang, nadeel zijn de hogere kosten.

• De wielmotoren: elektrische motoren worden direct op de as van de wielen geplaatst. Ze kunnen binnen of buiten de wielen zitten. Daardoor verdwijnt of verkleint de transmissie.

27

Voor de aandrijving van elektrische voertuigen kunnen verschillende types motoren worden gebruikt: gelijkstroommotoren (shunt, serie- of met gescheiden excitatie), asynchrone wisselstroommotoren (monofase of trifase) of monofase synchrone. Elektrische motoren zijn veel efficiënter dan verbrandingsmotoren met een rendement tussen 80 % voor de gelijkstroommotoren en 96 % voor de beste asynchrone motoren of motoren met permanente magneet. In vergelijking met een gewone verbrandingsmotor beschikt een elektromotor over een veel hoger koppel bij lage toerentallen, een groter werkingsbereik en vooral geen snelheid bij vrijloop, zodat vaak geen overbrengingen nodig zijn. Dit resulteert in een beter rijcomfort. Andere belangrijke kenmerken van de elektrische motor zijn het geluids- en trillingsarm draaien en het ontbreken van een reactietijd. De achilleshiel van de elektrische voertuigen is de opslag van energie in het voertuig. De actieradius van elektrische voertuigen is beperkt (70 tot 100km), de oplaadtijd is vrij lang (meestal verschillende uren), het gewicht aan batterijen relatief groot en de hoeveelheid batterijen beperkt de laadruimte. Er bestaan verschillende soorten batterijen, van de oudste (lood-zuur) tot de modernste (Li-Ion of Li-po), elk met hun voordelen en hun nadelen. De goedkoopste wagens, zoals bedrijfsvoertuigen, zijn uitgerust met loodzuur batterijen. Voordeel van deze batterijen is de relatief lage kost, nadeel is de lage oplaadcapaciteit per eenheid gewicht. Daarnaast worden vooral in Frankrijk ook Ni-Cd-batterijen gebruikt. Ze zijn duurder maar hebben een hogere capaciteit en een langere levensduur. Deze batterijen hebben een vrij slecht imago omdat er met Cd, dat moet worden gerecycleerd, een risico op vervuiling bestaat. De huidige elektrische voertuigen zijn meestal met NiMH batterijen uitgerust. Meer geavanceerde batterijtechnologie kan het gewicht nog verder beperken. Op middellange termijn bieden Lithium-ion batterijen ongetwijfeld de beste mogelijkheden. Op wereldvlak wordt heel wat energie gestoken in het ontwikkelen van deze geavanceerde batterijen. Geavanceerde batterijen van het type Lithium-ion of Lithium-polymeer van Dassault en Bolloré, zullen een autonomie van ongeveer 250 tot 300 km hebben (steeds nog met een urenlange oplaadtijd). Andere belangrijke aspecten bij het gebruik van batterijen zijn de temperatuurs- en stroomafhankelijkheid van de capaciteit en de stilstandverliezen (auto-ontladen). Hierdoor kan de autonomie van het voertuig sterk worden gereduceerd. Nieuwe ontwikkelingen houden dan ook rekening met deze problemen. Batterijen in elektronische voertuigen hebben nog een aantal nadelen. Vermogensdichtheid (dit is het elektrische vermogen dat bij het laden en ontladen per kilogram batterij vrijkomt) en laad- en ontlaadrendement blijven zwak (tussen 80% voor de lood-zuur batterijen en 90-95% voor de Li-polymeer batterijen). De levensduur ervan blijft beperkt (ongeveer 1000 volledige laad-/ontlaadcycli) en vervanging en ontmanteling in geval van slijtage verhogen de kosten.

Daarom worden ook andere systemen van elektrische energieopslag bestudeerd zoals super-condensatoren, inertie-vliegwielen en hydraulische accumulatoren. Hydraulische systemen hebben het voordeel dat ze meer remenergie dan batterijen kunnen recupereren. Ze verdragen ook beter het snelle herladen-ontladen (lange levensduur), ze hebben een grote vermogensdichtheid en ze zijn relatief goedkoper. Supercondensatoren en inertie-vliegwielen hebben een lagere specifieke energie (10 keer minder dan batterijen) maar hun specifiek vermogen is zeer groot (100 keer meer). Ze hebben dus een betere capaciteit van remenergierecuperatie en een beter laad-/ontlaadrendement.

1.9.1. MILIEU

Het rendement van het aandrijfsysteem van een elektrische auto is zo’n 50% (benzine auto ca. 16%):

• Efficiëntie van een elektrische aandrijving (motor, regeling en transmissie) is groter dan 75%.

28

• Cyclusrendement van een conventionele loodzuur batterij is ongeveer 80%. • Rendement van het oplaadsysteem is circa 90%.

Een globaal rendement van 50% betekent dat 50% van de energie die uit het stopcontact wordt gehaald als nuttige energie aan de wielen komt. Bij de vergelijking met conventionele voertuigen, moet ook de elektriciteitsproductie in aanmerking worden genomen. Door regeneratie van remenergie kan in het stadsverkeer 10 tot 17% van de op de wielen overgebrachte energie worden teruggewonnen waardoor het rendement stijgt. Elektrische voertuigen produceren geen uitlaatgassen op de plaats van gebruik maar dat betekent daarom niet dat de voertuigen emissievrij zijn. De nodige elektriciteit wordt in een elektriciteitscentrale opgewekt en de daarbij vrijkomende emissies moeten a ratio van het energiegebruik aan elektrische voertuigen worden toegerekend. Emissies van elektrische voertuigen hangen dus af van de samenstelling van het elektriciteitspark (en zeker van de verhouding elektriciteitsproductie op basis van nucleaire brandstof of hernieuwbare energie). In principe zijn elektrische voertuigen geschikt om volledig op hernieuwbare energiebronnen als waterkracht en zonne-energie te lopen, in praktijk worden in veel landen minder hernieuwbare energiebronnen en weinig milieuvriendelijke methoden van elektriciteitsopwekking gebruikt. Emissies elektrische personenauto’s vergeleken met emissies van conventionele auto’s CO SO2 NOx PM CO2 Europees gemiddelde # elektriciteit als % van benzine 90% 80% 110% 50% # elektriciteit als % van diesel 130% 25% 30% 60% Belgisch elektriciteitspark # elektriciteit als % van benzine - 60% 50% 70% 30% # elektriciteit als % van diesel - 80% 15% 18% 40% Cijfers gecombineerd uit emissies brandstof/elektriciteitsproductie + voertuigemissies Belgisch park uit 2001 (cijfers Electrabel); cijfers productie brandstoffen: bron VUB Gemiddelde CO2 uitstoot per kWh van Europese elektriciteitsproductie is 60% hoger dan Belgische. Schatting dat andere emissies ook 60% hoger zijn.


Elektrisch aangedreven auto’s bestaan al sinds 1900. In de beginjaren waren ze een groot succes. Toen echter de auto met verbrandingsmotor steeds betrouwbaarder werd, verdween de elektrische auto langzaam van het toneel. Dit kwam vooral door de lage rijprestaties en de beperkte actieradius. Toen in de jaren ’80 en ‘90 milieu een belangrijk thema op de politieke agenda werd nam de interesse voor elektrische auto’s toe. Het grote voordeel van elektrische voertuigen is namelijk dat ze niet rechtstreeks CO2 of luchtverontreinigingstoffen uitstoten. Een aantal autofabrikanten brengt elektrische wagens op de markt die op een conventioneel model zijn gebaseerd maar deze worden slechts beperkt gecommercialiseerd. Deze wagens staan in de databank milieuvriendelijk voertuig. Door de beperkte productie zijn elektrische auto’s veel duurder in aankoop dan conventionele auto’s met een verbrandingsmotor. Voor een middenklasse auto zijn de aanschafkosten van de elektrische versie 40 tot 50% hoger dan van een benzine- of dieselvariant, vooral door de prijs van de batterijen. De batterijkosten worden o.m. door de beperkte levensduur ervan, tot de variabele kosten gerekend. De prijs van een set loodzuur-batterijen varieert van 2.000 € voor een personenauto tot 4 000 € voor een vrachtwagen. De gemiddelde levensduur van een loodzuur-batterij is 600 laad-/ontlaadcycli. Bij gemiddeld gebruik komt dit neer op een levensduur van ongeveer 4 jaar. De jaarlijkse afschrijvingskosten voor de



29

batterij liggen dus tussen de 500 € en 1 000 €. Andere batterijen zoals NiCd zijn duurder in aankoop maar hebben een langere levensduur waardoor de kosten vergelijkbaar zijn. De onderhoudskosten van elektrische auto's worden geschat op zo'n 70% van die van de benzine/diesel versie. Bij een elektrische wagen moeten geen olie of filters worden vervangen. De verzekeringskosten van een elektrisch voertuig zijn tot 50% lager dan die van een vergelijkbaar benzine- of dieselvoertuig.

1.10. Brandstofcelaandrijving

Brandstofcellen zijn elektrochemische apparaten die de chemische energie van de brandstof via een oxidatie-reductiereactie direct omzetten in elektrische energie. In een brandstofcel wordt de brandstof (in het algemeen waterstof, H2) continu aan de anode toegevoerd en een oxidant (zuurstof of lucht) aan de kathode. Aan de elektroden vinden elektro-chemische reacties plaats en wordt een elektrische stroom geproduceerd. Vandaag bestaan er zes types PAC: AFC (Alkaline fuel Cell), PEMFC (Polymer Exchange Membrane Fuel Cell), DMFC (Direct Methanol Fuel Cell), PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell), MCFC (Molten carbonate Fuel Cell), SOFC (Solid Oxid Fuel Cell). De PEMFC is zeker het meest gebruikte systeem voor de automobielaandrijving. Onderstaand schema illustreert de werking van verschillende types brandstofcellen.

De meeste brandstofcellen gebruiken waterstof. Deze waterstof kan rechtstreeks aan boord worden opgeslagen of wordt in het voertuig geproduceerd uit o. a. benzine, methanol of aardgas via een reforming proces. Een aandrijfsysteem met een brandstofcel bestaat uit: een opslagtank voor de brandstof, een brandstofcel, een elektromotor en soms een batterij. Als een andere brandstof dan waterstof wordt gebruikt, is ook een ‘reformer’ nodig waarin de brandstof in waterstof wordt omgezet. De batterij, een supercapacitor of een combinatie van deze twee, kan worden ingezet voor de opstart en dient verder voor de terugwinning van remenergie. Belangrijkste voordelen van voertuigen met brandstofcel zijn: hoge efficiëntie: netto rendement van het systeem hangt af van het type van brandstofcel en zit tussen 40 en 70 %. Het rendement blijft constant voor een groot werkingsbereik van de cel. Dit hangt weinig af van de maat van de brandstofcel; lage rechtstreekse voertuigemissies: brandstofcellen stoten water en een beetje niet verbruikte waterstof uit maar geen HC, roet, NOx noch CO;

30

lage geluidsproductie: behalve een licht geluid door een aantal roterende elementen (pompen, ventilatoren,…) is de brandstofcel stil. Nadelen zijn: het hoge gewicht en volume: voor hetzelfde vermogen zijn het gewicht en het volume van de brandstofcel hoger dan voor een interne verbrandingsmotor maar voor een gelijke energie is die veel kleiner dan batterijen. Het extra gewicht en omvang van de brandstofcel verminderen het vermogen van het voertuig. Het onderzoek richt zich speciaal op de miniaturisatie van de brandstofcellen de prijs: Een brandstofcel bestaat uit dure materialen: platina katalysatoren, grafiet, H+ doorlatende membraan. De levensduur: over de reële levensduur van brandstofcellen is nog weinig bekend omdat er alleen maar prototypen zijn. Volgens sommige auteurs zou een brandstofcel in een wagen een duizendtal uur (2 à 5) jaar meegaan. Een ander belangrijk nadeel is het moeilijk starten van een brandstofcel bij lage temperaturen, bv in geval van vriesweer. Waterstof lijkt de meest ideale brandstof voor brandstofcellen omdat de emissies het laagst zijn. Nadelen van waterstof zijn de opslag in het voertuig, de verontreinigende productie en het ontbreken van een distributienet. De opslag in gecomprimeerde vorm (hoge druk: 300 tot 700 bar) is gekend en vergemakkelijkt het tanken maar de volumedichtheid blijft gering. De tanks moeten bovendien zeer resistent zijn (en zijn dus zeer duur) en aan het voertuig zijn aangepast. De meeste tanks zijn cilindervormig et nemen dus veel plaats in. Ook de opslag van vloeibaar waterstof is gekend en neemt veel minder plaats in. Waterstof wordt echter pas vloeibaar aan -235°C en dat kost veel energie. Ook andere types opslag werden bestudeerd, b.v. onder de vorm van metaalhydriden, natrium boorhydride (Millenium Cell), nanotubes,…- maar de resultaten zijn tot nu toe niet echt bevredigend. Brandstoffen als benzine en methanol zijn makkelijker hanteerbaar maar hebben als nadeel dat de omzetting het reformer systeem aan boord ingewikkelder maakt.

1.10.1. MILIEU

Volgens simulaties met voertuigmodellen op typeparcours (Europese parcours) bedraagt het rendement van een thermische motor (van tank tot wiel) tussen de 21 % (benzine) en 24 % (diesel) of in geval van verbetering tussen de 23 % (benzine) en 27 % (diesel). Voor de PEMFC varieert het rendement van 33 % (benzinereforming) tot 38 % (methanolreforming) en zelfs tot 50 % (gas waterstof). Als men rekening houdt met de elektrische motor zit het globale rendement van tank tot wiel tussen de 22 en 45 % afhankelijk van de

31

brandstof. Zoals voor elektriciteit moet men voor een objectieve vergelijking van emissies, rekening houden met het rendement van bron tot wiel en met de transformatie van de brandstoffen (winning, transport, raffinage, transport en distributie). Een voertuig met een brandstofcel op waterstof stoot in principe alleen water uit. In de praktijk worden echter ook zeer kleine hoeveelheden andere emissiecomponenten uitgestoten. Voor een globale vergelijking moet ook de waterstofproductie in aanmerking worden genomen. Momenteel is de meest zuinige manier om waterstof te produceren de reforming van aardgas. Elektrolyse uit water is een andere mogelijkheid maar is nog zeer duur en het globale energierendement daalt sterk door de opeenvolgende intermediaire processen. Dit is enkel interessant indien men over gratis en niet beheersbare hernieuwbare rijkdommen (geothermie, windturbine,…) beschikt. Een combinatie van een brandstofcel met een reformer aan boord (bv. uit methanol, benzine of een andere koolwaterstofverbinding) blijft een relatief zuiver alternatief. Behalve water stoot dit type voertuigen ook CO2, verdampingsemissies en kleine hoeveelheden emissies van de reformer uit. In tegenstelling tot bijvoorbeeld een chemische batterij produceert een brandstofcel geen enkel bijproduct. De cel gaat bovendien meerdere jaren mee en nadien is ze volledig recycleerbaar.


Er bestaan reeds vele prototypes voertuigen met een PEMFC brandstofcel. Het eerste was de NECAR (New Electric Car) dat in 1994 door DaimlerChrysler, in samenwerking met het Canadese Ballard was ontwikkeld. De volgende prototypes waren de NECAR II, III, IV en V. NECAR II en NECAR V gebruikten methanol (vaporeforming), de anderen waterstof. Daarmee was de belangstelling van vele andere constructeurs voor PEMFC gewekt: Peugeot en Renault (samen met Nissan) met hun TaxiPac en FEVER, General Motors en Opel met HydroGen3, Volkswagen met het project CAPRI en heel onlangs ook HY.POWER. In Japan zijn er Toyota en Nissan met hun FCH-V3. In de Verenigde Staten heeft Ford de P2000 en Ford Focus FCH ontwikkeld. In 2008 zal Honda voor het eerst een voertuig met brandstofcel commercialiseren, de Honda Clarity5

.

De kosten van brandstofcelsystemen blijven erg hoog omdat het voorlopig enkel om prototypes of beperkte reeksen gaat. Momenteel is het dan ook niet mogelijk een schatting van de kosten te geven bij commerciële exploitatie (schaalvergroting). Verwacht wordt dat het nog enkele jaren zal duren vooraleer de brandstofcel tegen een betaalbare prijs in massaproductie kan gaan. Omdat enkel prototypes zijn getest kan de duurzaamheid van de brandstofcel nog worden aangetoond.

1.11. HYBRIDE

1.11.1. DEFINITIES

Een hybride is een voertuig dat behalve zijn primaire energiebron (over het algemeen chemische energie van de brandstof) en zijn toegevoegde convertor (over het algemeen de motor die de chemische energie van de brandstof in mechanische energie omzet), ook over een tweede omkeerbare energieopslag beschikt: hydraulische energie (drukvoorraad), kinetische energie van een inertie-vliegwiel, elektrische energie van een batterij of een supercapaciteit, enz. In de praktijk zijn de meeste oplossingen gebaseerd op de opslag van elektrische energie. De primaire energiebron kan zowel een conventionele “Otto” of dieselmotor zijn als een gasturbine gekoppeld aan een generator of een brandstofcel.

5 http://automobiles.honda.com/fcx-clarity/

32

Belangrijkste voordelen van de hybride zijn het aanzienlijk lagere brandstofgebruik vergeleken met conventionele voertuigen en de lage uitstoot van schadelijke gassen. Bij de hybride voertuigen bestaan veel varianten afhankelijk van de configuratie, de energiebronnen en de maat van de gebruikte componenten. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen twee soorten hybride systemen: de serie hybride en de parallel hybride. Een aantal constructeurs (zoals Toyota) gebruikt andere complexe configuraties, die de voordelen van serie en parallel hybride aan mekaar koppelen, om het rendement van het aandrijfsysteem te verbeteren.

Serie hybride

Het aandrijfsysteem van een serie hybride bestaat uit een thermische motor en een generator die een stroomopwekkend aggregaat vormen, een batterij en een elektrische motor. Het voertuig wordt enkel door een elektromotor aangedreven. De generator zet het mechanische vermogen dat door de thermische motor geleverd wordt (primaire bron) om in elektrische energie. Met die elektriciteit kan men zowel de batterij opladen via de convertor als de elektrische motor direct voeden. De elektrische motor dient niet enkel als aandrijving maar ook als een generator bij de recuperatie van remenergie. Mechanische aandrijving, gangwissel (versnellingsbak) en koppeling zijn in principe niet noodzakelijk. Zonder koppeling heeft het systeem een goede flexibiliteit. De mate van hybridisatie wordt gedefinieerd als de ratio tussen het vermogen van het elektroaggregaat en het vermogen van de elektrische aandrijfmotor. Doordat er geen mechanische relatie is tussen de thermische motor en de wielen kunnen andere primaire krachtbronnen worden gebruikt, zoals een gasturbine, een Sterling motor of een brandstofcel. In zo’n systeem kan de primaire krachtbron immers optimaal functioneren.

Serie hybride Het onderscheid met een parallel hybride is dat alle energie voor de aandrijving elektrisch beschikbaar is. De maat van de onderdelen van de serie hybride is afhankelijk van de verwachte prestatie. De batterijcapaciteit en het vermogen van de generator worden hieraan aangepast. Door de veelvuldige omzettingen van mechanische naar elektrische energie en omgekeerd ligt het brandstofverbruik van serie hybride voertuigen over het algemeen niet lager dan dat van conventionele voertuigen. Enkel in het stadsverkeer, waar veel remenergie kan teruggewonnen worden en waar een conventioneel voertuig vaak in nullast of deellast werkt, kan het verbruik lager liggen.

33

Configuration hybride série

Parallel hybride

In een parallel hybride komt de aandrijfenergie van beide energiebronnen. De twee zijn aan de wielen gekoppeld, wat een mechanische koppeling vereist. De verbrandingsmotor is mechanisch aan de wielen gekoppeld en de energie wordt dus niet omgezet in elektrische energie voor de aandrijving. Dankzij de elektrische assistentie verbruiken parallel hybride voertuigen over het algemeen minder. De hybride voertuigen van Honda zijn alle van het milde parallel hybride type.

Configuratie parallel hybride

Complexe hybride

De complexe hybride is een combinatie van de serie en parallel aandrijfsystemen. De thermische motor kan zijn energie direct naar de wielen sturen. Via een elektrisch apparaat dat als een generator fungeert, is hij ook een bron van elektriciteit om de batterijen op te laden of om de elektrische aandrijfmotor te voeden. Het elektrische apparaat kan ook als motor en als starter van de thermische motor fungeren wanneer het voertuig stilstaat. Door de grotere complexiteit heeft het aandrijfsysteem ook meer werkingsmogelijkheden. Het globale rendement kan dus worden verbeterd door de motor zo goed mogelijk aan iedere situatie aan te passen. De hybride van Toyota werkt volgens deze structuur.

Volledig hybride en milde hybride

Naargelang de kracht van de tweede bron (en ongeacht de voormelde configuratie) hebben we het over een volledig hybride (full hybrid) of milde hybride (mild hybrid). De volledige hybride kan op lage snelheid een aanzienlijke afstand afleggen zonder de thermische motor te gebruiken of door relatief lang gebruik te

34

maken van de twee energiebronnen. De milde hybride daarentegen gebruikt zijn primaire bron voortdurend. In dit geval is de tweede energiebron onvoldoende om alleen het voertuig aan te drijven, of dan enkel zeer korte tijd als ondersteuning van de thermische motor. De “mild hybrid” of milde hybride maakt veel kans om door te breken omdat de meerkost beperkt blijft. In het algemeen maken deze voertuigen gebruik van een geïntegreerde startergenerator (ISG), die mechanisch gekoppeld is aan de verbrandingsmotor. De ISG op zich is een elektromotor met een vermogen tussen 5 en 10kW. Hij vervangt het vliegwiel op de motor, fungeert als startmotor bij opstart en als generator (of alternator) bij gewone motorwerking. Bovendien kan de ISG de verbrandingsmotor assisteren bij hoge motorbelasting. ISG systemen zullen gekoppeld worden aan 36 / 42 V batterijsystemen (spanning 3 x hoger dan de huidige batterijen). Mogelijkheden ISG-systemen:

• de verbrandingsmotor afzetten bij stilstand van het voertuig. De ISG kan de motor in minder dan een halve seconde opnieuw starten.

• de verbrandingsmotor verkleinen (een deel van het piekvermogen kan door de ISG worden geleverd), ook wel “downsizing” genoemd. Hierdoor wordt ook de globale efficiëntie van de verbrandingsmotor verhoogd.

• een deel van de remenergie via de ISG in de batterijen opslaan. Deze technologie zou het brandstofverbruik met 15 tot 20% kunnen doen dalen.

Sustaining opladen, depleting opladen en plug-in hybride

In functie van het batterij-oplaadsysteem maken we nog volgend onderscheid: De hybride voertuigen met “sustaining opladen”: de batterijen worden enkel door de thermische motor opgeladen. Voertuigen met “depleting opladen”: de batterijen worden enkel via het elektrische net opgeladen. De thermische motor is immers te zwak om de batterij voldoende op te laden om een hele dag te werken en tijdens de dag loopt de batterij geleidelijk aan leeg; De hybride voertuigen “plug-in”: de batterijen kunnen via de thermische motor of via het elektrische net worden opgeladen. Om een beter rendement te hebben is opladen via het elektrische net wenselijk maar niet noodzakelijk.

Opslagsysteem van elektrische energie

De elektrische energie kan in batterijen of ultracondenstatoren worden opgeslagen en de mechanische energie in inertievliegwielen worden gerecupereerd. Het verschil tussen energieopslag in een elektrisch en in een hybride voertuig is dat elektrische voertuigen vooral opslagsystemen met hoge energiedichtheid nodig hebben, en dat bij opslagsystemen voor hybride voertuigen vooral de hoge vermogensdichtheid (de vermogensdichtheid is het vermogen om heel snel energie van de batterij vrij te geven, om het elektrische voertuig heel snel te laten accelereren of te laten remmen) van belang is. Hybride voertuigen hebben door de recuperatie van remenergie bovendien een opslagsysteem nodig dat een groot aantal laad-/ontlaad-cycli aankan.

• In batterijen wordt de elektrische energie chemisch opgeslagen. Voordeel van batterijen is dat het een goedkopere en meer gekende technologie is, vergeleken met vliegwielen en ultracondensators.

• In een ultracondensator wordt elektrische energie opgeslagen door opeenhoping van ladingen. De laatste jaren zijn ultracondensatoren op de markt gekomen en het aanbod groeit snel. Voordeel van de ultracondensator is de lange levensduur en het hoge vermogen voor het opvangen van piekstromen. Belangrijkste nadeel is de lage opslagcapaciteit.

35

• In vliegwielen wordt energie mechanisch opgeslagen in de vorm van kinetische energie. Voordeel van vliegwielen is dat de energieopslag efficiënt is. Nadelen zijn de lage opslagcapaciteit en de hoge kosten. De ontwikkeling van vliegwielen zit nog in een experimenteel stadium.

1.11.2. MILIEU

Hybride voertuigen zijn om een aantal redenen zuiniger zijn dan conventionele voertuigen, vooral in het stadsverkeer:

• Het hybride systeem biedt de mogelijkheid tot regeneratie van remenergie waardoor efficiënter met energie kan worden omgesprongen.

• De verbrandingsmotor kan worden gedimensioneerd op gemiddelde belasting en niet op piekbelasting.

• Een serie hybride kan worden uitgerust met een relatief kleine motor die optimaal is afgesteld op een bepaald toerental en draait op bijna vol vermogen. Zo kan een rendement van 35 tot 40% worden gehaald terwijl een conventionele automotor in het stadsverkeer niet meer dan 18% haalt.

Omdat het energieverbruik van een hybride lager is dan dat van een conventioneel voertuig zijn de CO2 emissies ook lager. De milieuvoordelen (lokaal) van een hybride auto zijn dan weer beperkter dan van een volledig elektrische auto. Onderstaande tabel geeft een schatting weer van de uitgespaarde CO2 emissies in het stadsverkeer voor de verschillende hybriden:

Type van hybride Functies Elektrisch vermogen

Winst van CO2 Mini-hybride

Alterno-starter Stop & Start

1 (stop van thermische motor bij stationair)

2 kW 8%

Stop & Go

1 + 2 (recuperatie van remenergie)

3 kW 13%

Mild-hybrid

1 + 2 + 3 (downsizing thermische motor En steun voor versnelling)

10 kW 30%

Full hybrid serie of parallel

1 + 2 + 3 + 4 (volledig elektrisch)

30 kW 45%

Het emissiegehalte van een hybride auto is beter als de verbrandingsmotor niet rechtstreeks voor de aandrijving wordt gebruikt, maar als generator voor het bijladen van de batterij (serie hybride). Zo kan de motor op een optimaal toerental draaien, waarbij de efficiëntie maximaal en het emissieniveau minimaal is. Bij een serie hybride moet rekening worden gehouden met bijkomende verliezen, door de omzetting van mechanische energie naar elektrische en omgekeerd. Het verbruik en de emissies van hybride voertuigen met sustaining opladen zijn niet veel lager omdat de thermische motor wordt gebruikt om de batterijen op te laden. Met dit type voertuigen wordt het zeer lange opladen via het elektrische net vermeden.

36

Voertuigen met depleting opladen hebben enkel een gunstige impact op de CO2 uitstoot en op andere verontreinigende stofemissies als de elektriciteit wordt geproduceerd in grote installaties met zuiveringsystemen, in kerncentrales of indien ze uit groene energie afkomstig is. Hybride “plug in” voertuigen, waarvan de batterij via de thermische motor kan worden opgeladen, of beter nog via het elektriciteitsnet om profijt te halen uit groene energie, zijn vandaag waarschijnlijk het beste compromis voor de toekomst. Ze profiteren immers van de voordelen van de gecentraliseerde productie van elektriciteit op het net en ze beperken de nadelen. Al naargelang de configuratie hebben hybride voertuigen nog een aantal mogelijke voordelen ten opzichte van conventionele voertuigen op het gebied van emissies. Zo kunnen hybride voertuigen:

• Op een beperkte afstand, in de stad bijvoorbeeld, volledig elektrisch en dus zonder lokale rijden. • Volledig elektrisch rijden tijdens de start of wanneer er weinig vermogen nodig is en de batterijen

voldoende zijn opgeladen. • Hybride rijden wanneer de thermische motor bij een acceleratie assistentie nodig heeft en

vermijden dat hij bij een zwak rendement boven zijn capaciteit draait. • Uitstoot bij koude start beperken.

Bij benzinewagens is uitstoot bij koude start een groot probleem. Tijdens de eerste minuten van een rit is de uitstoot van de wagen relatief het hoogst. De koude start emissies zijn voor een groot deel het gevolg van de mengselverrijking en van de katalysator die nog niet op temperatuur is. Hybride voertuigen kunnen het eerste deel van de rit elektrisch rijden, terwijl de katalysator elektrisch wordt opgewarmd. Daarna kan de verbrandingsmotor worden gestart. De Toyota Prius6

illustreert mooi hoe hybride voertuigen het verbruik en de uitstoot beperken in vergelijking met conventionele wagens. In gemengde cyclus stoot de Prius 104 g/km CO2 uit, of zo’n 55% van wat wagens met eenzelfde cilinderinhoud en met een zuiveringsinstallatie uitstoten. Toyota heeft gekozen voor de driewegskatalysator, de VVT-i (continu variabel distributiesysteem). Dit verbetert de verhouding lucht/brandstof, het afslaan bij de ontsteking en het fuel evaporative emission control system, enz. om alle schadelijke emissies te vermijden en te zuiveren. De standaard Nox uitstoot (stikstofoxide) bedraagt 0,010 g/km en de HC (waterstof) uitstoot van de Prius, 0,020 g/km , of bijna de helft van de uitstoot van een voertuig met eenzelfde cilinderinhoud dat met een emissiecontrolesysteem is uitgerust.

Uit een andere studie van Green Propulsion7

6 http://www.hybridsynergydrive.com/fr/prius_emissions.html

(cfr. onderstaande grafiek) blijkt de aanzienlijke potentiële winst van de hybride in combinatie met het opladen van de batterij op het Belgische net, in vergelijking met de hybride waarvan de lading enkel is ondersteund door de verbrandingsmotor. De CO2 uitstoot van de hybride diesel/elektrische wagens ligt heel wat lager dan die van alle andere voertuigen, behalve de hybride met brandstofcel die ’s nachts via het net wordt opgeladen.

7 www.green propulsion.be

37

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

1.2 ga

solin

e

1.5 D

ci die

sel

1.2 LP

G

Hybrid

, plug

-in

Hybrid

, sus

tainin

g

Fuel c

ell, p

lug-in

Tota

l CO

2 em

issi

ons

(g/k

m)

Energ prod.Vehicle useProd./recycling

Grafiek: Vergelijking van de CO2 uitstoot van bedrijfsvoertuigen van bron tot wiel voor een stadscyclus met regelmatige haltes (bron Green propulsion.be).


Na het succes van Toyota met de Prius (meer dan een miljoen verkocht) en Honda met de Civic IMA lijkt de markt van de hybride wagen gelanceerd (cfr. database milieuvriendelijk voertuig). De meeste autofabrikanten ontwikkelen hybride prototypes en willen tegen 2010 – 2015 een commerciële hybride op de markt brengen. De verschillende realisaties bewijzen dat de technische keuzemogelijkheden ruim zijn. Vooralsnog heeft geen enkel hybride configuratie zich als norm opgedrongen, ook al lijkt de voorkeur in Europa uit te gaan naar de zachte hybride. In Europa, waar de dieselmotor op de markt alomtegenwoordig is, zal het gebruik van performante dieselmotoren in hybriden nog meer substantiële winst opleveren inzake verbruik en CO2 emissies. Een voordeel van hybride voertuigen is dat geen aparte infrastructuurvoorzieningen nodig zijn omdat ze dezelfde brandstof gebruiken als conventionele voertuigen. Doordat 2 aandrijfsystemen in 1 voertuig zijn geïntegreerd is een hybride uiteraard duurder dan een conventioneel voertuig. De beschikbare voertuigen (PRIUS en LEXUS) zijn zo’n 50% duurder. Door het lagere verbruik ligt de brandstofkost daarentegen lager dan voor een conventioneel voertuig. Momenteel kan slechts een beperkt aantal hybride voertuigen via het net worden bijgeladen. Dit heeft een impact op het verbruik en de exploitatiekosten. Door de twee aandrijfsystemen zullen ook de onderhoudskosten hoger liggen dan bij een conventioneel systeem. Nieuwe ontwikkelingen inzake elektrische motorisering, elektronica en vooral batterijen zijn essentieel om met de massaproductie van hybridevoertuigen van start te kunnen gaan.

38

2. TECHNOLOGIE TWEEWIELERS

“ECOscore” zou in de toekomst ook op tweewielers kunnen worden toegepast. Een aantal van die voertuigen, vooral die met een kleine cilinderinhoud, zijn met een tweetaktmotor uitgerust. Die motoren werden in het verleden ook soms voor kleine wagens gebruikt maar intussen moeten tweetaktmotoren, zelfs bij tweewielers, steeds vaker plaats ruimen voor viertaktmotoren.

2.1. TWEETAKTMOTOR

De tweetaktmotor behaalt dezelfde "4 slagen" van de cyclus als de viertaktmotor maar slechts in "2 slagen" (een heen- en terugweg) van de zuiger (in plaats van 4 bij een viertaktmotor), namelijk één krukasronde. De tweetaktmotor bestaat uit:

• Een cilinder met 3 openingen; • Een lager gelegen gesloten carter; • Een kanaal dat de het carter en de kamer boven de zuiger verbindt.

Het instromen gebeurt onder de zuiger, in het lager gelegen gesloten carter. Op die manier wordt vóór de instroom via het overdrachtkanaal het verse gas samengedrukt, de bijvulling vergemakkelijkt en worden de verschillende lagers en cilinderwanden gesmeerd. De tweetaktmotor wordt gewoonlijk met een vonkontstekingsmotor (elektrische ontsteking) gebruikt. Ook een tweetaktmotor met een compressieontsteking (Dieselcyclus) is echter mogelijk. In dit geval is er voor het starten van de motor een compressor of turbocompressor nodig.

2.1.1 Werking van de tweetaktmotor : Afbeelding

: Tijdens de opwaartse slag van de zuiger ((a) en (b)) zorgt de tweetaktmotor enerzijds (a) voor de inlaat van verse lucht en benzine via de spoelpoort A en anderzijds (b) voor het samenpersen van een voordien ingesloten last. Op het bovenste dode punt van de zuiger gebeurt de ontsteking van de druk (c). De door de verbranding van de brandstof vrijgekomen energie duwt de zuiger naar beneden en stuurt de beweging door naar de krukas (c). Door de beweging naar het onderste dode punt (d) blokkeert de zuiger spoelpoort A en wordt uitlaatpoort E vrijgemaakt waardoor de verbrande gassen naar de uitlaat worden gestuwd door de nieuwe druk. Die dringt in de zuiger door de communicatie tussen de onderkant van de motor en de zuiger.

39

Opwaartse slag van ODP (onderste dode punt) tot BDP (bovenste dode punt) (a) en (b)

• De zuiger begint te stijgen en sluit achtereenvolgens de spoelpoorten en uitlaatpoort (a). :

• De stijging van de zuiger veroorzaakt een lagedrukgebied in het carter. Het instromen van de verse lucht gebeurt via de spoelpoorten (b). De ontsteking wordt aan het einde van de compressieslag opgestart. Dit is de explosie.

Neerwaartse slag van BDP tot ODP

• De druk duwt de zuiger weg: dit is de expansie- of de arbeidsslag. :

• De spoelpoorten worden gesloten: dit is het vooraf samenpersen van de verse lucht. • De uitlaatpoort opent zich voor het einde van de zuigerslag en dan opent het overdrachtkanaal. De

verse lucht komt met een lichte druk de cilinder binnen. De uitlaat van het gas veroorzaakt een luchttocht (scanning fenomeen).

De stijging van de zuiger sluit achtereenvolgens het overdrachtkanaal en de uitlaatpoorten en de cyclus begint opnieuw. Voordelen

• Voor dezelfde draaisnelheid geeft de tweetaktmotor twee keer meer arbeidsslagen dan de viertaktmotor;

• Door de distributie zonder kleppen kan de draaisnelheid van de motor stijgen zonder het risico kapot te draaien;

• Dankzij de regelmatige ontstekingen verminderen de schokken en trillingen op de krukas. Daardoor kan het vliegwiel lichter ontworpen worden.

Met deze voordelen kunnen we een zeer grote verhouding vermogen/cilinderinhoud en massa/cilinderinhoud krijgen (ongeveer twee keer krachtiger voor dezelfde cilinderinhoud). De motorconstructie is ook eenvoudiger. Nadelen Het is onmogelijk de verse lucht en de verbrande gassen perfect te scheiden:

• Compressieslag begint later dan bij een viertaktmotor; • Smeerolie wordt met benzine gemengd waardoor het verbrandingsproces vertraagt en wat voor

veel restafval (calamine) en een verontreinigende oliedamp aan de uitlaat zorgt; • Een tweetaktmotor vervuilt veel meer dan een gelijkaardige viertaktmotor. Momenteel kent de

tweetaktmotor geen efficiënt systeem van uitlaatgasnabehandeling. Het vermogen per liter brandstof is echter 50% groter dan bij de viertaktmotor (deels dankzij een grote draaisnelheid). Mogelijke verbeteringen

• De vulling van de cilinders kan via bijzondere voorzieningen worden verbeterd: draaiende of glijdende distributeurs, aanzuiging met kleppen, zuiger met poorten;

• Het is mogelijk de hoeveelheid verbrande olie te verminderen dankzij een apparaat voor afzonderlijke smering. Deze bestaat uit een gesloten circuit dat de lagers (krukas???) smeert (regelbare dosering afhankelijk van de omloopsnelheid)

• Carburatie kan via injectie gebeuren • Ontwikkeling van efficiënte uitlaatgasnabehandelingssystemen. • Ontwikkeling van diesel tweetaktmotoren voorzien van een druklader en zeer compact voor hybride

toepassingen.

40


Vandaag wordt de tweetaktmotor vrijwel niet meer verkocht wegens de steeds strengere vervuilingnormen. Dat soort motoren zou echter voor bijzondere toepassingen opnieuw kunnen worden gebruikt, zoals voor lichte kleine voertuigen met motoren met kleine cilinderinhoud of voor groepen van hybride motorisering. Voorwaarde is dat een systeem van uitlaatgasnabehandelingen en dieselmotoren met druklader of directe injectie worden ontwikkeld. De tweetaktmotor wordt zelden gebruikt in de voertuigen waar de ratio vermogen/gewicht van minder belang is dan voor een moto. Voor een hogere cilinderinhoud is de fabricatie net zo ingewikkeld als bij viertaktmotoren. Het verbruik en dus ook de vervuiling zijn hoger en het regelmatige verwijderen van het restafval verhoogt de onderhoudskosten

2.2. VIERTAKTMOTOR

2.2.1. TECHNOLOGIE

De technologie van viertaktmotoren van motos en bromfietsen is identiek aan die van benzinemotoren van

lichte vierwielvoertuigen op benzine. De lezer vindt alle nuttige informatie dus onder 1.2.

2.2.2. MILIEU

De evolutie inzake technologie voor de zuivering van motoren van motos en bromfietsen is dezelfde als die van de lichte voertuigen maar loopt iets achterop (EURO 3 norm voor motos, terwijl voor lichte voertuigen al de EURO 4 norm geldt). De lezer vindt alle nuttige informatie dus onder 1.3. Voor meer info, raadpleeg de infofiche van de BIM op (voorlopig enkel in het Frans): http://documentation.bruxellesenvironnement.be/documents/Air_62.PDF


De meeste motos van meer dan 125cc zijn intussen met een benzine viertaktmotoren uitgerust.

2.3. ELEKTRISCHE MOTOR

2.3.1. TECHNOLOGIE

De technologie van de elektrische motoren van motos en bromfietsen is identiek aan die van de elektrische motoren van lichte vierwielvoertuigen.

2.3.2. MILIEU

Elektrische motoren van motos hebben dezelfde voordelen als die van lichte voertuigen. De lezer vindt alle nuttige informatie dus onder het hoofdstuk over elektrische voertuigen.

http://documentation.bruxellesenvironnement.be/documents/Air_62.PDF�

41


In Europa worden momenteel nog maar weinig elektrisch aangedreven tweewielers verkocht. In andere continenten zijn die elektrische motoren wel zeer geliefd (China bijvoorbeeld met ongeveer 50% van het aantal motos). Onder druk van milieuverplichtingen zijn elektrische motos ook in Europa aan een opmars bezig.

42

3. TECHNOLOGIE ZWAAR VERKEER

De voornaamste trends in de motorisering van zwaar vervoer (bussen, trucks) worden per technologie belicht. Deze technologieën zijn op enkele verschillen na, identiek aan die voor licht vervoer en komen dus ook in dat hoofdstuk aan bod. Een aandrijftechnologie kan aan één of meerdere brandstoffen worden gelinkt. Meer informatie over de brandstoffen zelf staan in het hoofdstuk brandstoffen.

3.1. DIESELMOTOR

3.1.1. TECHNOLOGIE

In dieselmotoren of compressieontstekingsmotoren start het verbrandingsproces door het opvoeren van de temperatuur in de verbrandingskamer door de compressie, waardoor brandstof spontaan ontbrandt. Het brandstofinspuitsysteem is een belangrijk onderdeel van een moderne dieselmotor omdat daarmee in hoge mate het verloop van het verbrandingsproces wordt bepaald. Het moment van inspuiting is cruciaal voor het verbrandingsproces en heeft grote invloed op vermogen, lawaai en emissies. Bij zware dieselmotoren wordt diesel rechtstreeks in de verbrandingskamer ingespoten (directe injectie). Voor een optimale verneveling en verbranding wordt de brandstof onder een hoge druk ingespoten. Moderne brandstofsystemen maken gebruik van nieuwe technologieën zoals de common rail.

Common rail

De common rail is een gemeenschappelijke brandstofreservoir voor alle cilinders. Een robuuste pomp spuit de brandstof onder zeer hoge druk (1350-1800 bar) in. De injectoren werken in dit geval als kleppen. Wanneer die zich openen kan de brandstof van de common rail makkelijk de cilinder bereiken. Dit gebeurt via een injector die voor een uiterst fijne verneveling en een efficiënte verbranding van de brandstof zorgt. De naaldafsluiter van de injector kan heel snel worden geactiveerd door solenoïden of piëzo-elektrische kristallen, waardoor verschillende injecties per cyclus mogelijk zijn. Dit biedt een grotere vrijheid in het kiezen van het inspuitpatroon van de brandstof. Zo kan brandstof worden bespaard en de uitstoot beperkt.

Pompinjector

Pompinjectoren zijn een alternatief voor de common rail en kunnen de inspuitdruk nog verder verhogen (tot 2050 bar), wat resulteert in een nog efficiëntere verbranding. Pompinjectoren zorgen echter voor meer lawaaihinder dan het common rail systeem. Dieselmotoren zijn robuuster en dus zwaarder, waardoor ze beter geschikt zijn voor toepassingen binnen het goederentransport. Daardoor zijn de onderhoudskosten van de motor lager en heeft de motor een langere levensduur.

Druklader en intercooling

Veel dieselmotoren zijn voorzien van een druklader (turbo). Een druklader perst de lucht in de verbrandingskamer om de hoeveelheid verse lucht te verhogen Als dan ook meer brandstof wordt ingespoten, verhogen het vermogen en de prestaties van de motor met gelijke cilinderinhoud. De luchtcompressie kan gebeuren via een compressor aangedreven door de krukas van de motor. In dat geval wordt het door de compressor geabsorbeerde vermogen aan de motor onttrokken, wat in sommige omstandigheden tot een lager rendement leidt. Vaak maakt men gebruik van een turbocompresseur (turbo) die in een kleine turbine aan de compressor energie uit uitlaatgassen haalt.

http://www.emis.vito.be/autoverbruik/index.asp?pageChoice=Brandstoffen�

43

De gecomprimeerde lucht warmt zich op. Door de gecomprimeerde lucht te koelen voor hij de verbrandingskamer ingaat (intercooling) kan er nog meer lucht in de verbrandingskamer worden geperst. De luchtkoeling heeft tevens een positieve impact op het verminderen van de warme punten tijdens de verbranding en helpt dus om Nox-vorming tegen te gaan.


De emissies van dieselmotoren kunnen op verschillende manieren worden verlaagd. Hierna volgt een overzicht van de momenteel gebruikte technieken met een groot potentieel.

Behandeling van uitlaatgassen

Oxidatiekatalysator Een oxidatiekatalysator vermindert de uitstoot van koolwaterstof (HC) (met 50 tot 80%) en van koolmonoxide (CO) (met 40 tot 70%). In personenauto’s vermindert een oxidatiekatalysator ook de deeltjesemissie met 30 tot 40%. In motoren van vrachtwagens en bussen daarentegen loopt de temperatuur in de katalysator vaak zo hoog op dat er sulfaatdeeltjes worden gevormd (via oxidatie van zwavel in de brandstof). Dit leidt dan weer tot een verhoogde uitstoot van deeltjes. De beperking van het zwavelgehalte in brandstoffen moet dit verhelpen. In zware voertuigen worden oxidatiekatalysatoren nauwelijks gebruikt. De Nox katalysator Bij SCR (Selective Catalytic Reduction) systemen wordt ammoniak in de vorm van ureum met het uitlaatgas vermengd. Vervolgens worden ammoniak en stikstofoxiden in de katalysator omgezet in stikstofgas en water. NOx katalysatoren kunnen de NOx emissie met meer dan 80% verlagen. Nadelen zijn de installatie van een ureumtank aan boord en de kosten ervan. De NOx katalysator wordt momenteel in steeds meer vrachtwagens ingebouwd. De NOx-opslagkatalysator is de nieuwste ontwikkeling. NOx wordt in de katalysator opgeslagen totdat de samenstelling van het uitlaatgas tijdelijk met zuurstof wordt verrijkt. NOx kan vervolgens tot stikstofgas worden gereduceerd. Deeltjesfilter8

Deeltjes kunnen met behulp van een filter uit de uitlaatgassen worden gefilterd. Die is als volgt samengesteld:

• een filterend milieu met een zeer grote oppervlakte voor een gegeven massa en die tegen hoge temperaturen bestendig is, waarop een katalytisch materiaal wordt aangebracht, dat chemische reacties in de hand werkt. Vaak gaat het om poreuze keramiek of vezelstructuren;

• een uitrusting voor de regeneratie van de filter; • een controle- en monitoringsysteem.

De filter zet de deeltjes vast. Om te voorkomen dat de filter verstopt, moet de filter regelmatig worden geregenereerd. Dit kan gebeuren door de verbranding van het roet. Oxidatie is echter slechts mogelijk in aanwezigheid van een teveel aan zuurstof en een temperatuur van 550°C, veel hoger dus dan de temperatuur van de uitlaatgassen. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen passieve en actieve regeneratie. Bij passieve regeneratie gebeurt de verbranding van roet spontaan door het verminderen van de oxidatietemperatuur met behulp van een katalysator (katalytische filter) of door het toevoegen van een additief aan de brandstof (filter met toevoeging van additieven). Ook CRT (Continuously Regenerating Trap) is een passief systeem waar regeneratie het gevolg is van vrijgekomen zuurstof door NO2 gevormd in een hoger geplaatste NO/NO2 oxidatiekatalysator. Bij actieve regeneratie wordt de temperatuur van de uitlaatgassen tijdelijk verhoogd via een klein naverbrandingsysteem, of via een elektrische verwarming (

8 Particulate traps for heavy duty vehicles, Swiss Agency for the Environment, Forests and Landscape (SAEFL) ENVIRONMENTAL DOCUMENTATION No. 130, 2000

deeltjesfilter met

44

thermische regeneratie

). Op vandaag bestaan verschillende systemen voor zware voertuigen. Met de nieuwe vervuilingnormen voor vrachtwagens in Europa (EURO 4 en 5), de VS en Japan raken deeltjesfilters steeds meer in gebruik zowel voor eerste uitrusting als via retrofiting.

In een deeltjesfilter met thermische regeneratie

Bij de katalytische deeltjesfilter is een

wordt gebruik gemaakt van een dieselbrander (naverbranding) of een elektrische verwarming om de uitlaatgastemperatuur tijdens regeneratie tijdelijk te verhogen tot boven de 550°C. De deeltjes worden voor 90% verminderd, terwijl de uitstoot van CO en KWS niet wordt gereduceerd. Nadeel van deze technologie is de complexiteit van het systeem en de hoge kostprijs (10000€). Indien de regeneratie te frequent gebeurt, leidt dit bovendien tot een extra toename van het verbruik

katalytisch materiaal aangebracht op de filter

Veelbelovend is de

om de regeneratietemperatuur van roet door oxidatie met zuurstof te verlagen (tot 300-400°C). De deeltjesvermindering bedraagt >95% indien zwavelvrije brandstof wordt gebruikt. Bij gebruik van een edelmetaal als katalytisch materiaal zullen naarmate het zwavelgehalte toeneemt, de prestaties afnemen (door sulfaatvorming). Nieuwere materialen zijn in ontwikkeling en zijn minder gevoelig voor het S-gehalte. De kostprijs bedraagt zo’n 5000€.

CRT (Continuously Regenerating Trap)

Bij de filter met brandstofadditief wordt een

technologie waar de firma JMC in 1989 een octrooi heeft op gekregen. Die maakt gebruik van de eigenschappen van een oxidatiekatalysator, die een bekleding in edelmetaal gebruikt voor de omzetting van de NO van de uitlaatgassen in NO2. In de deeltjesfilter wordt vervolgens een omgekeerd proces in gang gezet. Door de steeds beschikbare zuurstof als gevolg van de ontleding van NO2 in de roetfilter, gebeurt de koolstofverbranding zonder extra additieven, aan veel lagere temperaturen. CRT is dus een passief systeem. CRT vermindert de uitstoot van deeltjes met meer dan 90%, terwijl het verbruik met ongeveer 1% toeneemt. Een probleem van de filter is de toename van NO2, een broeikasgas dat bovendien vijf keer toxischer is voor de luchtwegen dan NO. Dit nadeel wordt dan weer goedgemaakt door de positieve gevolgen van een geringere uitstoot van deeltjes en door een lagere uitstoot van koolmonoxide (CO) en waterstof (HC). Andere vereiste om deze filter te gebruiken is een aanzienlijk NO2-gehalte (NO2/roet >8 en zelfs 15) om het chemisch proces mogelijk te maken. De CRT filter is dus niet geschikt voor voertuigen die zeer warme uitlaatgassen en veel materiële deeltjes produceren. Een volgende voorwaarde is het gebruik van een bijna volledig ontzwavelde brandstof (< 50 ppm minimum, idealiter < 10 ppm), wat niet altijd het geval is in landen van buiten de EU. Dat laatste leidt tot een aanzienlijke sulfaatuitstoot, een geringere omzetting NO/NO2 en schade aan de katalysator. Heel wat constructeurs van zware voertuigen hebben hun voertuigen met CRT uitgerust, vooral dan bussen. Meer dan de helft van de verkochte voertuigen zijn er intussen standaard mee uitgerust.

additief aan de brandstof toegevoegd om de regeneratietemperatuur te verlagen. Deze additieven bevatten metaalelementen van overgangsmetalen, en meer recent ook edele metalen of de legering ervan: (bijv. cerium, ijzer, koper, strontium, platinum …). Bij de verbranding wordt het katalytische element zo in de roetdeeltjes opgenomen en opgevangen in de filter waar regeneratie met zuurstof plaatsvindt. De reductie-efficiëntie voor deeltjes bedraagt dan ongeveer 90%. De gasvormige emissies (CO en KWS) worden in veel mindere mate gereduceerd in vergelijking met de twee bovenstaande technologieën. Bij de filter met brandstofadditief bedraagt de efficiëntie voor CO 20% (in vergelijking met 90-99% voor de katalytische filter en 70-99% voor de CRT) en de efficiëntie voor KWS 40% (in vergelijking met 60-80% voor de katalytische filter en 70-95% voor de CRT). Voordeel van deze technologie is de ongevoeligheid voor het zwavelgehalte in de brandstof. Nadeel is de verhoogde complexiteit van het systeem omwille van de doseereenheid voor het additief. Het gebruik van het additief heeft bovendien een verhoogde asdepositie in de filter tot gevolg wat een frequentere reiniging van de filter vereist. Een juiste filterkeuze is belangrijk om de uitstoot van metaaldeeltjes te vermijden. De kostprijs bedraagt bijna 5000€

45

Uitlaatgasrecirculatie Met EGR (Exhaust Gas Recirculation) wordt een deel van het inerte uitlaatgas weer teruggevoerd naar de verbrandingskamer waar het een deel van de verse lucht vervangt. Het verlaagt de piektemperatuur tijdens verbranding en daarmee de hoeveelheid NOx die wordt gevormd. Reducties van 20 tot 80% zijn mogelijk. Nadeel is dat de deeltjesemissie bij hogere motorbelasting toeneemt.

3.1.3. MILIEU

De emissies van de broeikasgassen CO2, N2O en CH4 zijn vandaag nog niet gereglementeerd door EURO-normen. Bij dieselwagens is de emissie van CH4 verwaarloosbaar. De hoeveelheid N2O, geproduceerd in de katalysator, die wordt uitgestoten is miniem. De emissie van CO2 wordt bepaald door het brandstofverbruik en de C-H verhouding in de brandstof. Omdat dieselmotoren zuinig zijn, is de CO2 emissie van dieselwagens een stuk lager dan die van benzine. Meer informatie over emissies: verkeer & milieu


Dieselmotoren zijn steviger en zwaarder dan benzinemotoren. Dieselmotoren zijn beter bestand tegen zware motorlasten die inherent zijn aan het gebruik van zware voertuigen: transport van goederen en passagiers. Bovendien is het rendement van dieselmotoren goed en de prijs van diesel relatief laag. De onderhoudskosten zijn lager en de motoren gaan langer mee. Diesel wordt als een beroepsbrandstof beschouwd waardoor de accijnzen lager zijn dan op benzine. Diesel is dus relatief goedkoper en overal beschikbaar. In Europa rijden bijna alle vrachtwagens en bussen op diesel.

3.2. LPG motor

3.2.1. TECHNOLOGIE

LPG kan ook worden gebruikt in dieselmotoren van bussen of vrachtwagens. Speciale gasmotoren, uitsluitend voor LPG ontworpen, bestaan niet. Er bestaan immers geen vonkontstekingsmotoren met een grote cilinderinhoud. De verschillende bestaande systemen zijn alle gebaseerd op een diesel motorblok (door eventueel de cilinderinhoud te verminderen, door ontstekingsbougies en een brandstofinjectie systeem toe te voegen). Een eerste systeem werkt met een mengsel van diesel/LPG. Voor dat systeem zijn er aan de dieselmotor niet veel aanpassingen nodig. Een diesel voorinjectie wordt gebruikt om de verbranding in gang te zetten en vervolgens wordt LPG bijgemengd. Het aandeel diesel dat kan worden vervangen door LPG is beperkt tot 35 à 40% bij vollast. Voor een stadsbus bedraagt dit over de hele cyclus bijvoorbeeld zo’n 25%. Met dit systeem blijft het mogelijk om op diesel te rijden. Meer courant is een systeem waarbij het hele brandstofsysteem wordt vervangen en de motor wordt omgebouwd tot een vonkontstekingsmotor met een kleinere compressieverhouding dan een dieselmotor. Met dit systeem is het niet langer mogelijk om op diesel te rijden. Afhankelijk van de overmaat lucht waarmee de motor loopt, wordt een onderscheid gemaakt tussen stoichiometrische motoren en magermengselmotoren. In stoichiometrische (λ =1) motoren is de verhouding

http://www.emis.vito.be/autoverbruik/index.asp?pageChoice=Verkeer�

46

zuurstof precies voldoende om de hoeveelheid brandstof te verbranden. Ze zijn geschikt voor het gebruik van een 3-weg katalysator (die tegelijkertijd NOx, CO en HC reduceert). Bij magermengsel motoren (λ = 1.4 tot 1.7, overmaat zuurstof) kan de zuurstofovermaat de uitstoot beperken van NOx, die niet met een katalysator kan worden gereduceerd. Voordeel van dat type motor is dat hij zuiniger is. Een belangrijk voordeel van bussen en vrachtwagens op LPG is dat ze minder lawaaihinder veroorzaken. In vergelijking met eenzelfde dieselvoertuig kan het geluidsniveau met 40% worden beperkt. Een nadeel van LPG is het extra gewicht en het volume van de tank. LPG wordt onder druk (ongeveer 8 bar) in het voertuig opgeslagen. Voor een stadsbus met een actieradius van 500 km betekent dit een gewichtstoename van 200 tot 400 kg. Een moderne vrachtwagen kan 1500 liter diesel tanken. Voor eenzelfde actieradius met LPG is een brandstofopslagcapaciteit van meer dan 2000 liter nodig. De kans op een beschadigde tank bij een ongeluk met LPG is lager dan bij benzine of diesel. In de praktijk blijken ongelukken als gevolg van gaslekken eerder zeldzaam omdat moderne systemen zijn voorzien van een vulbegrenzer waardoor maar tot 80% kan worden volgetankt en omdat de behandeling door geschoold personeel gebeurt.

3.2.2. MILIEU

Cfr. LPG-motor.

3.2.3. 3.2.3 MARKTSITUATIE

Terwijl LPG relatief courant is voor personenwagens, zijn zware voertuigen zoals bussen op LPG eerder

zeldzaam.

3.3. AARDGASMOTOR

3.3.1. TECHNOLOGIE

Aardgas kan voor zware voertuigen in een vonkonstekingsmotor worden gebruikt. Aangezien er geen vonkontskingsmotor met een grote cilinderinhoud bestaat, wordt het motorblok van standaard dieselmotoren naar aardgas omgebouwd (door verlaging compressieverhouding, inbouw bougies en brandstofinjectiesysteem). De omgebouwde motor kan dan ook enkel op aardgas rijden. In tegenstelling tot lichte voertuigen wordt voor zware voertuigen dus vrijwel steeds gebruik gemaakt van dedicated aardgasmotoren. Afhankelijk van de overmaat lucht waarmee de motor loopt, wordt een onderscheid gemaakt tussen stoichiometrische motoren en magermengselmotoren. In stoichiometrische (λ =1) motoren is de verhouding zuurstof precies voldoende om de hoeveelheid brandstof te verbranden. Ze zijn geschikt voor het gebruik van een 3-weg katalysator (die tegelijkertijd NOx, CO en HC reduceert). Magermengsel motoren (λ = 1.4 tot 1.7, overmaat zuurstof of mager mengsel) verbruiken minder (-10 à -20%)9

maar stoten meer NOx uit. 3-weg katalysatoren zijn niet geschikt, oxidatiekatalysatoren wel. De meeste bussen zijn met dat systeem uitgerust

9 http://www.cleanairnet.org/infopool/1411/propertyvalue-17731.html

47

Aardgas wordt meestal gasvormig opgeslagen onder hoge druk (200bar). Dit noemt men CNG systemen (Compressed Natural Gas). Ook opslag in vloeibare vorm bij zeer lage temperatuur (LNG – Liquid Natural Gas) is mogelijk, maar dit wordt veel minder toegepast. Een nadeel van CNG is het extra gewicht en het volume van de tank. Voor eenzelfde tankvolume ligt de actieradius ongeveer 5 keer lager. Om die reden worden aardgasvoertuigen vooral in het stadsverkeer gebruikt, waar het aantal afgelegde km per dag toch beperkt blijft en waar het voertuig regelmatig aan de stelplaats kan gaan voltanken. Belangrijk voordeel van bussen en vrachtwagens op CNG is dat ze minder lawaaihinder veroorzaken. In vergelijking met eenzelfde dieselvoertuig kan het geluidsniveau met 40% worden beperkt.

3.3.2. MILIEU

Met z’n hoge verhouding waterstof koolstof zorgt aardgas voor een daling van de CO2-uitstoot omdat verbranding van aardgas tot een lagere CO2-uitstoot leidt dan dit bij dieselbrandstof het geval is. Bussen die op aardgas rijden blijken echter soms 17% à 41% meer te verbruiken dan bussen die op diesel rijden. Bovendien is de actieradius ervan beperkt tot 400 km, terwijl dieselbussen zo’n 550 km met één tank afleggen. Het gebruik van aardgas in plaats van diesel voor zwaar vervoer vermindert de uitstoot van deeltjes en NOx aanzienlijk. Samen met het lagere geluidsniveau zorgt dat ervoor dat aardgasvoertuigen bijzonder geschikt zijn voor toepassing in stedelijke gebieden. De laagste uitstoot wordt bereikt met stoichiometische aardgasmotoren. Magermengselmotoren worden vaker gebruikt, vooral omwille van hun betere rendement. De uitstoot kan echter sterk variëren (soms zelfs hogere NOx emissies dan bij diesel).


Aardgasmotoren worden bij zware voertuigen vooral gebruikt in het stadsverkeer (stadsbussen, vuilniswagens, …). Een groot aantal fabrikanten van zware voertuigen biedt aardgasvoertuigen aan.

3.4. WATERSTOFMOTOR

3.4.1. TECHNOLOGIE

Waterstof kan worden gebruikt in een vonkontstekingsmotor. Ontsteking van het mengsel is nodig omdat de zelfontbrandingstemperatuur van waterstof te hoog is en er te hoge compressieverhoudingen nodig zouden zijn (en dus in praktijk te hoge volumetrische verhoudingen, cfr. lichte voertuigen). Zowel arme als rijke brandstofmengsels worden gebruikt. MAN heeft bij een demonstratieproject een aantal bussen ingezet met een atmosferische motor die met rijke mengsels werkt en die met een reductiekatalysator is uitgerust om de NOx-emissies te verminderen. In een recenter project dat sinds 2006 in Berlijn loopt zijn MAN-bussen uitgerust met nieuwe turbomotoren van 200 kW die met arme mengsels werken (>2). De dieselmotoren zijn aangepast om injectoren direct in de verbrandingskamer en een ontstekingsbougie mogelijk te maken. De inspuitdruk is relatief laag (3 tot 10 bar) en de injectie start vrij vroeg. In dit systeem is er geen uitlaatgasnabehandeling. De motor geeft een hoger vermogen dan met een rijk mengsel in een atmosferische motor. Het onderhoud van het demonstratieproject is relatief groot omdat het om prototypes gaat. Aan de Universiteit van Gent werd een dieselmotor tot waterstof omgebouwd om in een stadsbus te worden gebruikt. De mengselsamenstelling is afhankelijk van de belasting. Optimalisatie van de ontstekingsduur, inspuittiming en injectiedruk resulteerden in een motor op waterstof met voldoende vermogen voor het gebruik ervan in een stadsbus. Nadeel van waterstof is de lage energiedichtheid per volume-eenheid. Opslag van waterstof kan gebeuren onder hoge (350 bar) of zeer hoge (700 bar) druk, chemisch gebonden aan metaalhydriden of vloeibaar in

48

cryogene vaten (zeer lage temperatuur, -253 °C). Voor bussen is dit niet zo’n probleem omdat de waterstof op het dak van het voertuig kan worden opgeslagen.

3.4.2. MILIEU

In onderstaande tabel staan emissiewaarden van een waterstofmotor voor een bus. Tabel: uitstootwaarden bus MAN's H2-ICE gebruikt in het programma HyFLEET:CUTE10

(De waarden worden gemeten volgens de stationaire Europese cycli (ESC 13-stage test))

NOx 0.2 g/kWh HC 0.04 g/kWh PM 0.005 g/kWh CO Below measurable limits


Momenteel lopen een aantal pilootprojecten met waterstofbussen, zoals het München Airport Project met

een MAN motor.

3.5. ELEKTROMOTOR

3.5.1. TECHNOLOGIE

Een elektrisch voertuig is een voertuig dat wordt aangedreven door een elektrische motor die energie uit batterijen haalt of op een of andere manier rechtstreeks aan het elektriciteitsdistributienet is gekoppeld. Elektrische tractie is courant in het openbaar vervoer (trein, metro, tram), in vorkheftrucks, golfwagentjes, op spoorwegperrons en luchthavens. Elektrisch aangedreven wagens en vrachtwagens zijn nog een uitzondering. Minibussen en elektrische bussen zijn bij uitstek geschikt voor stedelijk verkeer aangezien ze een antwoord bieden op de vraag om de uitstoot en het lawaai in de stad terug te dringen. Het aandrijfsysteem van elektrische zware voertuigen is hetzelfde als dat van elektrische auto’s (met onderdelen op maat van het voertuig) en bestaat uit de volgende elementen:

• Elektrische motor die elektrische energie in mechanische energie omzet • Bron van elektrische energie, gewoonlijk batterijen • Elektrisch systeem (stroomhakker en UPS “Uninterruptible Power Supply”) om gelijkstroom in

wisselstroom om te zetten en om het vermogen, het koppel en de wentelsnelheid te moduleren. • Overbrenging (reductor, differentieel, wielen)

Voor de aandrijving van elektrische voertuigen kunnen verschillende types motoren worden gebruikt. Het gaat om gelijkstroommotoren (shunt, serie- of met gescheiden excitatie), asynchrone wisselstroommotoren (monofase of trifase) of monofase synchrone. Deze elektrische motoren zijn veel efficiënter dan verbrandingsmotoren. Het motorvermogen en de maximum snelheid (80-100 km/h) zijn over het algemeen lager dan bij vergelijkbare conventionele wagens. In vergelijking met een gewone verbrandingsmotor beschikt een elektromotor over een veel hoger koppel bij lage toerentallen en een groot toerentalbereik (0-13000 o/m) zodat vaak geen versnellingen nodig zijn. Dit resulteert in een beter rijcomfort van het elektrische voertuig. Andere belangrijke kenmerken van de elektrische motor zijn verder het geluids- en trillingsarm draaien en het afwezig zijn van een trillende vrijloop.

10 http://www.ika.rwth-aachen.de/r2h/index.php/Hydrogen_Internal_Combustion_Engine

http://www.ika.rwth-aachen.de/r2h/index.php/Hydrogen_Internal_Combustion_Engine�

49

De achilleshiel van de elektrische voertuigen is de opslag van energie in het voertuig. De actieradius van elektrische voertuigen is beperkt (70 tot 100km), de oplaadtijd is vrij lang (4 – 6 uren), het gewicht aan batterijen relatief groot en de hoeveelheid batterijen beperkt de laadruimte. Er bestaan verschillende soorten batterijen, van de oudste (lood-zuur) tot de modernste (Li-Ion of Li-po), elk met hun voordelen en hun nadelen. Een aantal voertuigen zoals industriële voertuigen zijn uitgerust met lood-zuur batterijen. Voordeel van deze batterijen is de relatief lage kost, nadeel is de lage oplaadcapaciteit per eenheid gewicht. Daarnaast worden ook NiCd-batterijen (Nickel-Cadmium) gebruikt. Deze hebben een hogere capaciteit en een langere levensduur maar ook een hogere kost en cadmium moet absoluut worden gerecycleerd. Met meer geavanceerde batterijtechnologie kan het gewicht nog verder worden gereduceerd. Op middellange termijn bieden lithium batterijen waarschijnlijk de beste mogelijkheden. Op wereldvlak wordt heel wat energie gestoken in het ontwikkelen van deze geavanceerde batterijen. Met de ZEBRA batterij (NiNaCl2) die in vrij veel elektrische bussen wordt gebruikt kan de elektrische bus Europolis IrisBus tussen de 76 en 140 km afleggen, een minibus GRUAU zo’n 120 km (steeds met een oplaadtijd van meerdere uren). Andere belangrijke aspecten bij het gebruik van batterijen zijn de temperatuurs- en stroomafhankelijkheid van de capaciteit en de stilstandverliezen (auto-ontladen). Hierdoor kan de autonomie van het voertuig sterk worden gereduceerd. Nieuwe ontwikkelingen houden dan ook rekening met deze problemen. Naast de opslag in batterijen wordt momenteel ook de opslag van elektrische energie in supercondensatoren onderzocht. Deze technologie zit echter nog in een ontwikkelingsfase. Voordelen hier zijn de dynamiek (piekstromen en piekvermogen) en de compactheid. Elektrische aandrijfsystemen zijn zeer geschikt voor de recuperatie van remenergie. Tijdens het afremmen werkt de motor als generator. Zo kan een gedeelte van de bewegingsenergie van het voertuig weer worden omgezet in elektrische energie, die wordt opgeslagen en die later bruikbaar is.

3.5.2. MILIEU

Het rendement van een elektrische auto is ruim 60% (tegen ongeveer 22% voor een dieselvoertuig). Het « Tank-to-Wheel » energierendement van elektrische voertuigen (van stopcontact tot wiel) bedraagt 60% (55 à 65%) met loodbatterijen en 72% (65 à 80%) met lithiumbatterijen: ong. 85-87% voor de lader en 75 à 85% voor de laad-/ontlaadcyclus met loodbatterijen; ong. 88-90% voor de lader en 85 à 95% voor de laad-/ontlaadcyclus met lithiumbatterijen; 96-98% voor de controle-elektronica van de motor; en 90 à 95% voor de elektrische motor. Dit betekent dat 60 à 72% van de aan het stopcontact verbruikte elektrische energie naar de wielen wordt overgedragen – 40 à 28% wordt verloren in warmte! Het « Tank-to-Wheel » energierendement van elektrische voertuigen ligt dus zo’n drie keer hoger dan dat van de beste voertuigen op brandstof (behalve hybride). Een algemeen rendement van 70% betekent dat 70% van de energie die uit het stopcontact wordt gehaald als nuttige energie tot bij de wielen komt. Door regeneratie van remenergie kan in het stadsverkeer 10 tot 17% van de op de wielen overgebrachte energie worden gerecupereerd waardoor het rendement nog gunstiger wordt. Elektrische voertuigen produceren geen uitlaatgassen op de plaats van gebruik, maar daarom zijn deze voertuigen nog niet emissievrij. De nodige elektriciteit wordt in een elektriciteitscentrale opgewekt en de daarbij vrijkomende emissies moeten naar ratio van energiegebruik aan elektrische voertuigen worden toegerekend. Emissies van elektrische voertuigen hangen dus af van de samenstelling van het elektriciteitspark (x g van CO2 /kWh in België). In principe zijn elektrische voertuigen geschikt om volledig op hernieuwbare energiebronnen als waterkracht en zonne-energie te lopen. In de praktijk worden in vele landen echter minder milieuvriendelijke methoden (die op fossiele energieën gebaseerd zijn) gebruikt voor de productie van elektriciteit.

50


Met de huidige mogelijkheden is elektrische tractie met opslag van elektrische energie in het voertuig vooral geschikt voor middelzware toepassingen. Zwaardere bussen kunnen wel als trolley worden uitgevoerd, waarbij de elektriciteit via een bovenleiding wordt aangevoerd. De actieradius van elektrische bussen is beperkt tot zo’n 100 km. De maximumsnelheid is gelijkaardig aan die van de conventionele stadsbussen (60 tot 70 km/h). Voor stadsvoertuigen is dit dan ook geen probleem. In verschillende Europese steden rijden een aantal prototypes elektrische bussen rond. In 2005 hebben ongeveer 20 steden in Frankrijk een net van elektrische bussen in gebruik genomen en 18 andere steden in 2006. Vanaf 2010 zouden wereldwijd zo’n 2000 elektrische bussen moeten rijden. Jammer genoeg waren in 2009 (op de trolleybussen na) slechts weinig elektrische bussen in omloop.

3.6. BRANDSTOFCELAANDRIJVING

3.6.1. TECHNOLOGIE

In brandstofcellen wordt stroom geproduceerd door een elektrochemische reactie. De chemische energie van de brandstof wordt rechtstreeks omgezet in elektrische energie zonder intermediaire thermische of mechanische processen. De brandstof reageert met de zuurstof en de geproduceerde energie wordt vrijgezet als laagspanningsstroom en gedeeltelijk warmte (door de onomkeerbaarheid). De elektrische stroom wordt gebruikt in de elektromotor die voor de aandrijving van het voertuig zorgt. Verschillende types brandstofcellen zijn beschikbaar maar voor mobiele toepassingen wordt meestal de PEM-brandstofcel gebruikt (Proton Exchange Membrane). De thermodynamische efficiëntie van brandstofcellen is beter dan voor verbrandingsmotoren (meer dan 90 % in theorie, 50 % in praktijk). Bovendien is ook de efficiëntie bij deellast groter want de werking is weinig lastgevoelig in een breed werkingsgebied. Zie ook Licht verkeer Brandstofcelaandrijving In vergelijking met de mogelijke toepassingen van brandstofcellen in personenwagens op korte en middellange termijn vinden we de meest interessante toepassingen in het openbaar vervoer. De voordelen zijn niet alleen de geringere lawaaihinder en het respect voor het milieu die in de stad belangrijk zijn maar ook de betere rentabiliteit voor bussen. Het beheer van de brandstof is immers makkelijker door het tanken aan de stelplaatsen (captive fleet). NEBUS, een Duitse bus, rijdt sinds 1997 bijvoorbeeld aan 80 km/h en heeft een actieradius van 250 km. Dat is ruim voldoende voor de dagelijkse noden van een bus met een of twee tankbeurten. Bovendien leent het ontwerp van de bus zich over het algemeen uitstekend voor de integratie van een waterstofsysteem. De tanks kunnen bijvoorbeeld perfect op het dak worden geplaatst (ruimte waar ook de ventilatie perfect is).

http://www.emis.vito.be/autoverbruik/index.asp?pageChoice=Brandstofcel&Bc=Brandstoffen�

51

Fig. Project NEBUS van Mercedes-Benz 3.6.2. MILIEU

Brandstofcellen die rechtstreeks op waterstof werken (zonder reformer) hebben geen emissies en produceren enkel water en warmte. De milieu-impact wordt bepaald door de manier waarop waterstof wordt geproduceerd. Zie ook Licht verkeer Brandstofcelaandrijving


Brandstofcelbussen zijn reeds in een aantal demonstratieprojecten in gebruik. Er bestaan sinds 1993 verschillende prototypen van bussen. Het Canadese Ballard was de voortrekker met zes bussen (brandstofcel van 200 kW) die al in de USA werden getest. De Duitse firma Daimler Chrysler ontwikkelt bussen die op waterstof rijden. De eerste NEBUS (New Electric Bus) werd in 1997 voorgesteld. Het Duitse MAN plant voor de stad Berlijn een modelbus die met een brandstofcel is uitgerust. Onlangs is het CUTE-project opgestart waarbij een testvloot van 30 bussen (Mercedes-Benz Citaro) in 10 Europese steden wordt ingezet. (http://www.fuel-cell-bus-club.com). In België zal de firma Van Hool, in samenwerking met UTC Power, Siemens en Air Liquide een minireeks van 8 bussen bouwen die met een brandstofcel zijn uitgerust. De eerste van die bussen is voor de Vlaamse vervoersmaatschappij De Lijn. Voor meer info, raadpleeg de website van Van Hool (http://www.vanhool.be). Behalve deze wegtoepassingen werken fabrikanten aan een zuivere tram zonder bovenleiding (door MATRA en IRISBUS ontwikkeld) en op toepassingen voor boten (onder andere voor het leger omdat de aandrijving discreter is). Omdat er bij deze technologie nog geen sprake is van massaproductie heeft bereikt, blijft de kostprijs van brandstofcelvoertuigen zeer hoog. Voorts zal onderzoek ook een oplossing moeten vinden voor het aantal edelmetalen (zoals platinum) die heel duur zijn, verbetering van protongeleidende membranen, enz.

3.7. HYBRIDE

3.7.1. TECHNOLOGIE

Naar analogie met personenwagens vindt men ook hier verschillende types aandrijfsystemen, die uiteraard ook meer vermogen hebben door het hogere gewicht van de voertuigen (bvb. 200 kW voor een 14 Ton voertuig).

http://www.emis.vito.be/autoverbruik/index.asp?pageChoice=Brandstofcel&Bc=Brandstoffen�

http://www.fuel-cell-bus-club.com/�

52

Het principe van recuperatie van remenergie en van “stop and go” met elektrische of hydraulische herstart is een troef voor zware elektrische hybride voertuigen. Dit geldt vooral voor zware voertuigen en bussen die in stedelijke gebieden rijden, of ook voor leveringsvrachtwagens of vuilniswagens. Met hun frequente haltes en hun hydraulische systemen die veel energie verbruiken zijn vuilniswagens uitstekend geschikt voor de omzetting naar een diesel-elektrische hybride aandrijving. Ook zware militaire voertuigen die vaak off road rijden komen daarvoor in aanmerking. De twee meest gebruikte types van aandrijfsystemen zijn: Seriehybride aandrijving De aandrijving van het voertuig is steeds elektrisch. Het hybride gebruik treedt in werking wanneer de batterijen tijdens het gebruik van het voertuig moeten worden bijgeladen door middel van een zgn. Auxiliary Power Unit (APU). Dat systeem zet brandstof om naar elektriciteit bvb. door middel van een verbrandingsmotor die een generator aandrijft. De bestuurder kan dit uitschakelen om in de stad enkel op elektriciteit te rijden, waardoor de uitstoot tijdelijk tot nul wordt herleid. Parallelhybride aandrijving Heeft als voordeel dat elektrische aandrijving wordt gecombineerd met klassieke aandrijfsystemen met een

thermische motor. Het globale systeem is nogal complex. Het elektrische parallelhybride zware voertuig is

een veelbelovend alternatief, de ontwikkeling ervan is dan ook volop aan de gang. Een aantal modellen is al

operationeel. Ze kunnen voldoen aan de stedelijke behoeften met minder beperkingen dan volledig

elektrische voertuigen: huisvuilinzameling, levering van goederen in de stad, enz. Ze vervuilen minder dan de

beste huidige dieselmotoren en ze verbruiken 20 tot 40 % minder in functie van de technologie en van de

energie die tijdens het remmen en het vertragen kan worden gerecupereerd.

Opvallend is dat de energie bij regeneratie remmen – dit is remmen op elektromotoren met recuperatie van elektrische energie – een stuk hoger ligt dan bij personenwagens (17% ipv. 12%). Hierbij spelen rijstijl en inertie van het voertuig uiteraard een grote rol. Ander opmerkelijk aspect is een lineair groot koppel tussen stilstand en rijden. Daarom is geen versnellingsbak nodig is en kunnen bijvoorbeeld vlot hellingen worden genomen, of zeer grote trekkrachten worden ontwikkeld.


Zware hybride voertuigen worden nog niet gecommercialiseerd maar het aanbod van de constructeurs en de vraag evolueren heel snel. Wel worden er in samenwerking met verschillende steden al hybride bussen in proefprojecten gebruikt. Verscheidene prototypen (e700) worden ontwikkeld en getest in de VS. Zo zet het bedrijf FEDEX o.m. 18 diesel/elektrische parallelhybride bestelwagens in voor de levering van postpakketten in Sacramento, New-York, Tampa en Washington. Gelijkaardige projecten lopen in Japan, in Frankrijk met ADEME en elders in Europa met ELCIDIS (electric vehicle city distribution systems). In Stockholm rijden 6 elektrische hybride vrachtwagens MERCEDES ATEGO 1217 met een capaciteit van 2300 kg of 35 m³. Ze hebben een actieradius van 30 km in elektrische modus voor leveringen van goederen in het centrum van de stad. Indien nodig, gebruiken ze diesel buiten de stad. In Wallonië en in Brussel ontwikkelt Green Propulsion met de TEC een pilootproject van hybride dieselbussen (parallelle configuratie). VOLVO heeft plannen bekend gemaakt voor de productie van een hybride (diesel/elektrisch) bus van 12 meter (Volvo 7700 hybrid bus)11

. Dit nieuwe model is beschikbaarsinds 2009.

11 http://www.volvo.com/bus/global/en-gb/volvogroup/Environment/going+greener/hybrid/hybrid.htm

53

Schattingen over de meerkost van hybride bussen lopen uiteen van 35% tot 80% boven op de kosten van een conventionele bus. Uit de meeste studies blijkt echter ook dat er zo’n 30% energie kan worden bespaard en dat de uitstoot van vervuilende gassen en lawaai 40 à 50% lager ligt.

3.7.3. MILIEU

Vergelijkingen in de VS tussen de hybride e700 en een klassiek dieselvoertuig W700 met een CUMMINS 6 cilinder dieselmotor, wijzen op 42 à 57 % minder verbruik. Dit is vooral te danken aan de recuperatie van remenergie tijdens de frequente vertragingen in het stadsverkeer. Zie ook

Lichte voertuigen –hybride aandrijving

54

4. BRANDSTOFFEN EN TECHNOLOGIEEN

Dit hoofdstuk beschrijft de technische en milieuaspecten van conventionele en alternatieve brandstoffen. De brandstoffen worden gebruikt in een welbepaalde aandrijftechnologie. Meer informatie over de aandrijftechnologieën vindt u onder “technologie licht vervoer”, of over specifieke toepassingen voor zwaar vervoer onder “technologie voor zware voertuigen”.

4.1. Olieraffinage:

De meeste brandstoffen van vandaag zijn petroleumderivaten. Benzine, diesel en LPG worden geraffineerd uit aardolie. Olieraffinage is de fysieke, thermische en chemische scheiding van aardolie in verschillende fracties. De olieraffinaderij is de installatie waar dit proces zich voltrekt. De eerste stap van de raffinage is de destillatie, een procédé waarbij koolwaterstoffracties in de olie van mekaar worden gescheiden. De allereerste raffinaderijen waren niet veel meer dan één destillatiekolom. Destillatie is gebaseerd op het verschil in kookpunt van elk van de zuivere bestanddelen in de olie. Net zoals bij whiskydestillatie, wordt olie in een gesloten destillatiekolom opgewarmd en door het verschil in kookpunt van de bestanddelen, worden op verschillende niveaus in de kolom lichte (LPG), tussen- (benzine), halfzware (diesel) en zware (zware stookolie) producten opgevangen. Deze destillatiefracties worden vervolgens omgezet in afgewerkte olieproducten. Artikel Olieraffinage op Wikipedia in het Nederlands

4.2. Benzine

4.2.1. 4.1.1 EIGENSCHAPPEN

Benzine wordt geraffineerd uit aardolie. Informatie over het gebruik van benzine door voertuigen zit in hoofdstuk 1. Benzine bestaat uit een mengsel van koolwaterstoffen die uit olie worden gehaald en andere brandstoffen of additieven om de eigenschappen van de brandstof te verbeteren, voornamelijk het octaangetal

. Benzine is vloeibaar en heeft een hoge energiedichtheid die door zijn calorisch vermogen wordt gemeten.

Laagste Calorisch Vermogen

MJ/kg Dichtheid kg/liter

Energiedichtheid MJ/liter

Gewone bezine 43,3 0,735 31,8 Super benzine 42,9 0,755 32,4 Benzine verdampt vrij snel bij een verhoging van de temperatuur zodat bij het inbrengen van benzine in de motor er een gasmengsel ontstaat dat tot ontbranding kan worden gebracht worden. Daarom is het een brandstof die bijzonder geschikt is voor viertakt vonkontstekingsmotoren. Afhankelijk van de bron bevat aardolie variabele hoeveelheden zwavel. Zwavel moet worden verwijderd om aan de kwaliteitsnormen van benzine te voldoen. Tijdens de raffinage wordt het zwavelgehalte van benzine beperkt om aan de reglementaire normen te beantwoorden. In het verleden werd lood (tetraethyl-lood) toegevoegd aan benzine om de klopvastheid (gemeten aan de hand van het octaangetal) te verhogen. Nu worden andere additieven toegevoegd, die meestal zuurstof bevatten (soorten alcohol, ethers,…) en die voor elke brandstofproducent verschillend kunnen zijn.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Raffinage_du_p%C3%A9trole�

http://fr.wikipedia.org/�

55

• Benzine:http://nl.wikipedia.org/wiki/Benzine

4.2.2. KWALITEITSFACTOREN (NORMEN)

Op Europese benzine is de CEN EN 228 norm van toepassing. Die bepaalt voor twee soorten benzine een aantal eigenschappen zoals octaangetal Het octaangetal meet de klopvastheid van brandstof in een vonkontstekingsmotor (ontsteking zonder bougie). Om het octaangetal te verbeteren voegt men anti-detonerende producten toe (zoals tetraethyllood, nu verboden in Europa maar vervangen door bijvoorbeeld methyl-tert-butylether (MTBE)) die het gebruik van brandstoffen in een motor met een hogere compressieverhouding en dus met een hogere efficiëntie mogelijk maken. Als het octaangetal van de brandstof te laag is, is er een risico van spontane zelfontbranding, als gevolg van de compressie in de cilinder. In dit geval is het verbrandingsproces afwijkend waardoor drijfstangen12

en krukas beschadigd raken. Men heeft het dan over een ‘kloppende motor’.

In functie van het gehanteerde meetsysteem spreekt men over RON of MON. Het Onderzoek octaangetal (Research Octane Number, RON) wordt onder geringe snelheid en acceleratie gemeten. Dit bepaalt het gedrag van de brandstof bij lage omloopsnelheden en bij acceleraties. Het Motor octaangetal ((Motor Octane Number, MON) wordt onder zware omstandigheden gemeten en berekent de klopvastheid bij hoge omloopsnelheden.

12 Aanpassing van de drijfstang aan de krukas. Of, het geheel van mechanische onderdelen die de rechtlijnige beweging van de zuiger in een draaiende beweging omzetten.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Benzine�

http://nl.wikipedia.org/wiki/Methyl-tert-butylether�

http://nl.wikipedia.org/wiki/Compressieverhouding�

56

Eigenschappen Eenheden NBN Normen EN 228

Benzines Dichtheid (15°C) kg/m³ 720 tot 775 Onderzoek octaan nummer (RON) • Eurosuper 95 95,0 min. • Superplus 98 98,0 min. Motor octaan nummer (MON) • Eurosuper 95 85,0 min. • Superplus 98 88,0 min. Zwavelgehalte (sinds 2005) mg/kg 50 max. Zwavelgehalte (sinds 2009) mg/kg 10 max. Gehalte aan aromatische koolwaterstoffen (sinds 2005) % v/v 35 max. Benzeengehalte % v/v 1 max. Olefinegehalte % v/v 18 max. O2-gehalte % v/v 2,7 max. Methanolgehalte % v/v 3 max. Ethanolgehalte % v/v 5 max. Gehalte aan ether met meer dan 5 carbon atomen % v/v 15 max. Destillatie • % verdampt aan 70°C - zomer (van 1 mei tot 30 september) % v/v 20 tot 48 • % verdampt aan 70°C - winter (van 1 november tot 31 maart) % v/v 22 tot 50 • % verdampt aan 100°C % v/v 46 tot 71 • % verdampt aan 150°C % v/v 75 min. • Einde van de destillatie °C 210 max. Dampdruk - zomer (van 1 mei tot 30 september) kPa 46 tot 50 Dampdruk - - winter (van 1 november tot 31 maart) kPa 65 tot 95

4.2.3. RECENTE TECHNOLOGIEËN

Door de verplichting om loodvrije benzine in te voeren moesten olieproducenten andere oplossingen bedenken om het octaangehalte te verhogen. Nadat ze aanvankelijk het gehalte aromatische componenten hadden verhoogd (zoals benzeen, dat echter sterk kankerverwekkend is), worden momenteel vaak zuurstofhoudende componenten toegevoegd zoals alcoholen, ethers of meer complexe moleculen die speciaal zijn gesynthetiseerde om bij benzines te worden gevoegd. Ook ethanol dat door gisting van landbouwproducten (cfr. hoofdstuk « agro-brandstoffen”) wordt verkregen kan bij benzine worden gevoegd. Ethanol kan ook worden gebruikt voor het synthetiseren van de ETBE-molecule (ethyl-tertiair-butyl-ether, verkregen door chemische synthese die het resultaat is van de katalytische toevoeging van ethanol op isobuteen). ETBE kan tot 15% in volume met benzine worden gemengd en methanol synthetiseert MTBE (methyl-tertiair-butyl-ether). Momenteel wordt de voorkeur gegeven aan MTBE op basis van methanol die goedkoper is in productie.

57

4.2.4. VERBETERDE BRANDSTOFFEN

Oliemaatschappijen hebben onlangs verbeterde brandstoffen op de markt gebracht: Total Excellium, BP Ultimate et Shell V-Power. Deze brandstoffen zijn duurder maar ze zouden het verbruik en dus de uitstoot van schadelijke stoffen verminderen, zelfs als hun efficiëntie niet altijd meetbaar ook al merkt de autobestuurder van vooral oudere modellen soms weinig van de verhoogde efficiëntie. Deze voordelen worden echter niet door onafhankelijke bronnen bevestigd. De resultaten die vooral door petroleummaatschappijen worden gepubliceerd, zouden mogelijk zijn door toevoeging van additieven en een bijzondere bereiding van de brandstof. Deze brandstoffen zouden een hoger reinigend vermogen hebben dan de klassieke brandstoffen, waardoor verbrandingsresten wordt vermeden maar tegelijk behouden ze een goed smerend vermogen dat de wrijvingen beperkt. Voordelen van de geringere wrijvingen zijn tweeërlei. Verbeterde brandstoffen kunnen om te beginnen wrijvingen van de motor verminderen door de additieven rechtstreeks op de bovenwanden van de cilinders te brengen. Maar er is ook een verlengd voordeel omdat deze additieven direct overgaan van de brandstof tot de smeerolie. Deze nieuwe formuleringen kunnen de smerende eigenschappen van de olie tussen twee onderhoudsbeurten van het voertuig verbeteren door nieuwe componenten voor geringere wrijvingen te introduceren. Dit zou het verlies van smerende eigenschappen compenseren dat optreedt wanneer de smeerolie veroudert.

4.2.5. WERELDVERBRUIK (VRAAG) MONDIALE

Benzine was in 2007 in België goed voor 19% van het totale volume verkochte brandstoffen. In 1973 was dat 70% en in 1985, 54%. In 2007 werd in België in totaal 1465000 ton verbruikt. Belgische petroleumfederatie: http://www.petrolfed.be/ Het steeds grotere volume in Europa verkochte diesel zorgt ook voor alsmaar grotere hoeveelheden beschikbare benzine bij de raffinaderijen. Die kan dan naar Noord-Amerika worden uitgevoerd, die een belangrijke benzineverbruiker is. Het benzineverbruik in de VS is goed voor zo’n 450 miljoen ton per jaar, of 45 % van de globale US vraag naar geraffineerde producten. Dat is een aanzienlijk deel (ongeveer 11 %) van het wereldverbruik aan olieproducten. Wegens beperkte raffinagecapaciteiten, voeren de VS 12 % van deze benzine (een miljoen vatten per dag) in.

4.2.6. WERELDVOORRADEN

Benzine wordt bijna uitsluitend uit aardolie geproduceerd. Aardolie is goed voor 35 % van de wereldvraag naar primaire energie. Op wereldvlak worden dagelijks 83 miljoen vatten verbruikt (in 2005, tegen 69.5 miljoen in 1995). De OPEC (Organisation of Petroleum Exporting Countries) staat in voor 41.7% van de totale productie. Volgens het Internationaal Energie Agentschap (IEA) bedragen de exploiteerbare (d.w.z. exploiteerbaar tegen marktprijzen) aardoliereserves 130 miljard ton, of het equivalent van 13 jaar wereldverbruik van primaire energie (olie neemt 34% van het primaire energieverbruik voor z’n rekening). Op jaarbasis verbruikt de aarde momenteel 3,9 miljard ton olie, waarvan 50 % voor het vervoer (diesel, benzine, LPG, kerosine,…). Aan het huidige tempo zullen de gekende wereldvoorraden nog gedurende 40 jaar een productie kunnen verzekeren. Daarbij wordt echter geen rekening gehouden met een vermoedelijke toename van de vraag, terwijl het steeds moeilijker wordt nieuwe olievelden te ontdekken. De OPEC beschikt over 75 % van de gekende olievoorraden.

http://www.petrolfed.be/�

58

Landen Voorraden

in % van het totaal

Saoedi-Arabië 22% Iran 11,5% Irak 9,6% Koeweit 8,5% Verenigde Arabische Emiraten 8,1% Venezuela 6,6% Rusland 6,2%

4.2.7. MILIEU

De samenstelling van benzine is in de loop der jaren veranderd. In eerste instantie om de prestaties te verbeteren, maar de jongste jaren ook om de impact op het milieu te verminderen. De invloed van het benzineverbruik op het milieu heeft te maken met de verbranding in de motor maar ook met de intrinsieke eigenschappen van benzine. Sinds 2000 is de commercialisering van loodhoudende benzine in Europa verboden. Toch gaat men ervan uit dat er door onzuivere olie nog steeds sporen van lood in benzine aanwezig zijn. Het maximale benzeengehalte mag sinds 2005 niet meer dan 1% bedragen. In 2000 was er al een bepaling ter beperking van het gehalte aan aromaten, die in 2005 nog is verstrengd. Benzine is door de hoge vluchtigheid een belangrijke bron van uitstoot van Vluchtige Organische Stoffen (VOS). De VOS-verliezen door verdamping kunnen in alle fasen van de productie optreden, tijdens vervoer of overslag van het product bijvoorbeeld. Daarom gelden Europese regels ter beperking van de uitstoot bij overslag. Ook het gehalte aan olefinen13

, die de productie van ozon in de hand kunnen werken, is sinds 2000 gereglementeerd.

Een gewone benzinemotor kan grote hoeveelheden CO, Nox en onverbrande koolwaterstoffen uitstoten. Driewegkatalysatoren verminderen dat soort uitstoot aanzienlijk, behalve bij een koude start. Men gaat er over het algemeen van uit dat benzinevoertuigen geen stof uitstoten. En toch zijn ze door de aanwezigheid van zwavel in de brandstof verantwoordelijk voor de uitstoot van zeer fijn stof. Door de uiterst geringe massa van die stofdeeltjes zijn ze moeilijk te kwantificeren. De sanitaire evaluatie van dat soort partikels is nog niet afgerond. Sinds 2005 mag het zwavelgehalte van brandstoffen niet meer dan 50 ppm bedragen en alle lidstaten van de Europese Unie zijn verplicht om brandstoffen met een zwavelgehalte onder de 10 ppm te commercialiseren. Efficiëntere nabehandelingsystemen van emissies en een beter gebruik van katalysatoren moeten ervoor zorgen dat de Euro 4 en Euro 5 emissienormen worden gehaald.

4.3. Diesel

4.3.1. EIGENSCHAPPEN

Zoals benzine wordt ook diesel gemaakt uit de destillatie van aardolie. Diesel bestaat uit een mengsel van koolwaterstoffen na destillatie van olie en andere brandbare producten of additieven om de eigenschappen van de brandstof te verbeteren. Diesel bestaat uit een wat zwaardere fractie van de koolwaterstoffen dan benzine. Vergeleken met benzine is diesel minder vluchtig en minder vloeibaar, maar heeft een hogere energiedichtheid. De samenstelling van

13 Generische naam voor onverzadigde, lineaire of vertakte koolwaterstoffen, met een dubbele verbinding (zogenaamde ethyleenverbinding) tussen tussen twee koolstofatomen, zoals ethyleen bijvoorbeeld.

59

diesel is in de loop der jaren sterk veranderd en om aan de nieuwe Europese eisen te voldoen, zal dit in de toekomst niet anders zijn. Laagste Calorisch Vermogen



Diesel 42,6 0,840 35,8

4.3.2. KWALITEITSFACTOREN (NORMEN)

Het cetaangetal meet de verbrandingskwaliteit van diesel. Het getal verwijst naar het ontstekingstijdstip, of de periode tussen het begin van de brandstofinjectie en het begin van de verbranding. Een goede verbranding heeft een kort ontstekingstijdstip en een regelmatige en volledige verbranding van de brandstof. Hoe hoger het cetaangetal, hoe korter de ontstekingstijd en hoe beter de kwaliteit van de verbranding. Omgekeerd ontsteken brandstoffen met laag cetaangetal zeer traag om dan sneller te verbranden. Dit produceert zeer grote drukverschillen. Als het cetaangetal van diesel te laag is leidt deze slechte verbranding tot een lawaaierige motor, verhoogde uitlaatgassen en geringere prestaties van het voertuig, terwijl de motor te veel op de proef wordt gesteld. Te sterke rookvoming, andere onzichtbare emissies en het geluid van de verbranding zijn problemen waar dieselvoertuigen vaak mee te kampen hebben, zeker bij een koude start. Eigenschappen Eenheden NBN EN 590

norm Diesel

Dichtheid bij 15°C kg/m³ 845 max.

Cetaangetal (sinds 2000) 51 min.

Viscositeit bij 40°C mm²/s 2,0 à 4,5

Destillatie

• % verdampt bij 250°C % v/v < 65

• % verdampt bij 350°C % v/v > 85

• % verdampt bij 370°C % v/v > 95

uiterste temperatuur van filtreerbaarheid (CFPP) winter °C - 15

uiterste temperatuur van filtreerbaarheid (CFPP) zomer °C 0

Zwavelgehalte (sinds 2005) mg/kg 50 max.

Zwavelgehalte (vanaf 2009) mg/kg 10 max. Gehalte aan polyaromatische koolwaterstoffen % v/v 11 max.

4.3.3. VERBETERDE BRANDSTOFFEN

Oliemaatschappijen hebben onlangs verbeterde diesel op de markt gebracht: Total Excellium, BP Ultimate Diesel en Shell Diesel Extra. Deze brandstoffen zijn wat duurder maar zouden het verbruik verminderen en verbrandingsresten voorkomen. Deze brandstoffen zouden een hoger reinigend vermogen hebben dan de klassieke brandstoffen, waardoor verbrandingsresten wordt vermeden maar tegelijk behouden ze een goed smerend vermogen dat de wrijvingen beperkt. Sommige fabrikanten maken gewag van minder uitlaatgassen (vooral CO en koolwaterstoffen) en zelfs geluidsbeperking.

4.3.4. WERELDVERBRUIK (VRAAG)

Diesel was in 2007 in België goed voor 81% van het totale volume verkochte brandstoffen. In 1973 was dat 30% en in 1985, 46%. In 2007 werd in België in totaal 6 462 000 ton verbruikt.

60

De benzineproductie van de Europese raffinaderijen is te hoog, terwijl de dieselproductie dan weer te laag is. Daarom bedraagt de netto import van gasolie en diesel 8% van de productie. De laatste jaren heeft de Amerikaanse markt het benzineoverschot dat in de EU wordt geraffineerd geabsorbeerd, terwijl Rusland en het Midden-Oosten het tekort aan gasolie en diesel hebben gecompenseerd.


Dieselbrandstoffen worden momenteel bijna uitsluitend uit aardolie geproduceerd. Voor meer info over wereldvoorraden, cfr. paragraaf over benzine.

4.3.6. MILIEU

Een van de belangrijkste evoluties is de verlaging van het maximale zwavelgehalte in diesel van 500 mg/kg naar 50 mg/kg. Sinds 1 januari 2009 bedraagt het maximale gehalte 10 mg/m³ (ppm). Sinds 2005 bestaat er een zwavelvrije diesel die minder dan 10 mg/kg (ppm) zwavel bevat. Deze verlaging wordt verplicht door een Europese norm uit 2005. In België werd door een accijnsverlaging op zwavelarme diesel, zwavelhoudende diesel uit de markt geconcurreerd. Zwavelarme diesel reduceert de uitstoot van roetdeeltjes en maakt het gebruik van katalysatoren en deeltjesfilters mogelijk. In 2000 is de maximale dichtheid gereduceerd en is een bepaling ingevoerd over het gehalte aan polyaromatische koolwaterstoffen door de impact van die twee elementen op onverbrande koolwaterstoffen en deeltjes bij de uitlaat.

4.4. LPG

LPG is de afkorting voor Liquefied Petroleum Gas. Dit is een verzamelnaam voor een mengsel van vluchtige koolwaterstofverbindingen (koolwaterstoffen in C3 (propaan en propyleen) en in C4 (butaan, iso-butaan en isobuteen)). LPG komt vrij bij de winning en raffinage van aardolie en aardgas en wordt vaak gebruikt voor de verwarming en in de keuken of ook als basisproduct in de petrochemie. LPG kan ook als brandstof in benzinemotoren worden gebruikt. Europa importeert een groot deel van haar verbruik.


Bij normale atmosferische druk en buitentemperatuur bevinden deze verbindingen zich in gasvormige toestand maar bij een geringe overdruk (6 tot 8 bar) in omgevingstemperatuur wordt LPG vloeibaar. In voertuigen wordt LPG opgeslagen bij een druk van 10 bar. De belangrijkste bestanddelen van LPG zijn propaan en butaan. Om te zorgen dat het gas ook bij lage temperaturen voldoende druk heeft, is het butaangehalte in de winter lager dan in de zomer. In België bestaat LPG tijdens de zomermaanden uit een mengsel van 60% propaan en 40% butaan en in de winter uit 70% propaan en 30% butaan. Omdat LPG vloeibaar is en ondanks de lage dichtheid, heeft LPG een interessante energiedichtheid Laagste Calorisch Vermogen



LPG 46 0.55 25.3

61

4.4.2. PRODUCTIE

LPG ontstaat uit zuiveringsprocessen van aardgas tijdens zijn winning, of uit de raffinage van aardolie.

4.4.3. VERVOER EN DISTRIBUTIE (INFRASTRUCTUREN)

LPG wordt vloeibaar en onder druk vervoerd van productieplaats tot benzinestations, per boot en per tankwagen.


Beschikbaarheid van LPG is afhankelijk van de voorraad aardolie en aardgas. Het potentiële verbruik van deze brandstof is echter beperkt door de raffinagecapaciteit. Daardoor kan de productie van LPG niet meer dan ongeveer 5% bedragen van de brandstoffen die door raffinage worden geproduceerd.

4.4.5. MILIEUBELANG

Het milieubelang van LPG zit voornamelijk in de samenstelling. De hoge H/C ratio beperkt de CO2-uitstoot. Omdat LPG geen aromatische verbinding bevat, verloopt de verbranding gemakkelijker en is er minder roetvorming. Er is geen of bijna geen uitstoot van zwavel, lood of benzeen en weinig verdamping omdat de vulling lekvrij gebeurt. In vergelijking met diesel is de uitstoot van NOx en stofdeeltjes lager, de uitstoot van CO en koolwaterstof is dan weer hoger. Voertuigen die op LPG rijden zijn meestal met een bivalent systeem gecommercialiseerd. Met dit systeem is het mogelijk zowel met benzine als met LPG te rijden naargelang de beschikbaarheid van LPG stations. LPG wordt in dit geval als tweede brandstof beschouwd. Dit betekent dat het systeem voor het gebruik van benzine wordt geoptimaliseerd maar dat voor LPG niet. Voor meer informatie over LPG, cfr. hoofdstuk “lichte voertuigen”. Links: FEBUPRO, Federatie Butaan Propaan : http://www.febupro.be/ LPG-stations : http://www.lpgonline.be

4.5. Aardgas

Aardgas is een fossiele brandstof met aanzienlijke reserves, die in tegenstelling tot aardolie, over de hele wereld zijn verspreid. Aardgas is zeer geschikt als brandstof voor verbrandingsmotoren. Aardgas voor voertuigen of CNG (Compressed Natural Gas) kan zowel in zware als in lichte voertuigen worden gebruikt. De weinige voertuigen die in België op aardgas rijden, gebruiken klassieke technologieën van thermische motoren.


Aardgas bestaat grotendeels uit methaan (CH4) met kleine hoeveelheden zwaardere koolwaterstoffen (vooral ethaan en propaan), stikstof, CO2, ... Er kan ook een min of meer groot gehalte aan zwavel (in de vorm van H2S) in aanwezig zijn. De samenstelling is afhankelijk van de vindplaats maar ook van het eventueel toevoegen van andere gassen. Aan aardgas voor huishoudelijk gebruik wordt een bijzondere geur toegevoegd. Het gaat om organische zwavelsporen met een heel opvallende geur. Op Europees vlak worden evenwel specificaties uitgewerkt, zodat de variaties in samenstelling geen problemen kunnen veroorzaken voor het voertuig. Onder atmosferische omstandigheden blijft aardgas gasvormig (vloeibaar vanaf -160°C).

http://www.febupro.be/�

http://www.lpgonline.be/�

62

Het Laagste Calorisch Vermogen van aardgas is ongeveer 10% hoger dan LCV van traditionele vloeibare brandstoffen. Het octaangetal van methaan bedraagt ongeveer 130. Laagste Calorisch Vermogen (MJ/kg)

Aardgas 40 tot 49 (volgens de samenstelling en de oorsprong) Methaan 50 CH4 is echter een zeer belangrijk broeikasgas. Volgens schattingen is één kg methaan goed voor 23 kg CO2.

4.5.2. PRODUCTIE

Aardgas werd interessant sinds de eerste oliecrisissen. Met de bouw van elektrische centrales met gecombineerde cyclus (STEG), is de wereldmarkt van aardgas opmerkelijk gegroeid. De laattijdige exploitatie van aardgas is te wijten aan de hogere transportkosten dan voor aardolie. Die kunnen tot de helft van de eindprijs uitmaken. De winning is relatief eenvoudig en de technieken zijn ongeveer dezelfde als die voor aardoliewinning. In plaats van aardgas kan ook biogas worden gebruikt. Biogas wordt geproduceerd door de methanisatie van composteerbaar afval, organisch afval of tuinafval en stoot geen CO2 uit. De CO2, die door de verbranding wordt uitgestoten, wordt dankzij de fotosynthese van de gewassen immers opnieuw geabsorbeerd. Na behandeling kan biogas zonder aanpassing voor CNG aandrijving worden gebruikt. Om “biogas brandstof” te worden en een perfect CNG equivalent te zijn, moet biogas worden gezuiverd (zwavelwaterstof, koolzuurgas,…)

4.5.3. VERVOER

Het internationale transport van aardgas gebeurt via gasleidingen en methaantankers. Methaan is vloeibaar bij -160°C en het volume ervan wordt dan 600 keer kleiner. Onder deze vorm kan aardgas over lange afstanden makkelijker per boot worden vervoerd. Transport via tankwagen is ook mogelijk.

4.5.4. DISTRIBUTIE (INFRASTRUCTUUR)

Aardgas is in Europa ruimschoots beschikbaar via een net van lagedruk gasleidingen, dat bijna alle dichtbevolkte gebieden dekt. Een meer beperkt net op hoge druk (40-60 bar) zorgt voor de bevoorrading van het lagedruknet en van enkele industriële consumenten. Het Belgische net is bijzonder dicht. Aardgas van het net kan ook voor de bevoorrading van tankstations worden gebruikt. Om een snelle bevoorrading mogelijk te maken moet aardgas onder voldoende druk worden gecomprimeerd. Voor voertuigen met een tank van 200 bar is een druk van 250 bar een minimum.

Er bestaan twee bevoorradingssystemen:

• Het snelle systeem: het compressiestation is uitgerust met redelijk grote compressoren en CNG opslagtanks. Het voertuig dat moet worden bevoorraad, wordt rechtstreeks vanaf de CNG opslag volgetankt. Dit gebeurt zeer snel (in een paar minuten). De compressor vult op het zelfde moment de CNG opslagtank aan.

• Het “stationair” systeem: voltanken van het voertuig gebeurt terwijl het voertuig niet in gebruik is, ’s nachts bijvoorbeeld. Het gas wordt dan vanaf het lagedruknet rechtstreeks in de tank van het voertuig gecomprimeerd, wat een redelijke investering voor de installatie vergt. Voltanken duurt in dit geval enkele uren.

63

4.5.5. OPSLAG

België beschikt over 3 opslaginstallaties:

• De ondergrondse opslag van Loenhout ( rijk gas), in vloeibare staat, in zeer diep grondwater: totaal opslagvolume van ongeveer een miljard m³.

• De “peak shaving” installatie van Dudzele in de hub van Zeebrugge (LNG) heeft een netto LNG-opslagcapaciteit van 57 250 m³. Een extra investering werd voor 2002-2003 voorzien om de opslagcapaciteit met 19 000 m³ te kunnen vergroten.

• De drie LNG-opslagtanks van de hub in Zeebrugge kunnen ook als opslagcapaciteit worden beschouwd. De netto opslagcapaciteit bedraagt 3 x 87 000 m³ van LNG = 261 000 m³ LNG. In april 2008 werd in Zeebrugge een vierde LNG-opslagtank in gebruik genomen. Met de ingebruikneming van de vierde tank bedraagt de bufferopslagcapaciteit in de Terminal 380 000 m³ LNG, of het equivalent van 3 cargo’s.

In voertuigen kan aardgas niet op atmosferische druk worden gebruikt omdat zijn energie-inhoud per volume eenheid te laag is. De energiedichtheid kan worden verhoogd door gas onder druk te zetten (meestal 200 bar), door aardgas vloeibaar te maken op lage temperatuur of door aardgas op een vast lichaam te adsorberen bijvoorbeeld door actieve steenkool of metaaloxides. Momenteel wordt aardgas in voertuigen onder druk opgeslagen, net zoals dat voor duikflessen het geval is.

4.5.6. MILIEU

Een eerste element betreft de invloed op het milieu van alles wat aan de verbranding in het voertuig voorafgaat. Daarbij spelen minstens twee aspecten een rol:

• CH4 - uitstoot. Aangezien methaan een broeikasgas is moeten verliezen en lekken bij de productie en het transport zo veel mogelijk worden vermeden (winningvelden, compressiestations, ongevallen en onderhoudsoperaties, gasleidingen). Methaanverlies dat door het vervoer van aardgas in de gasleidingen terechtkomt, heeft een belangrijke impact op het broeikaseffect. Op het goed onderhouden Europese vervoernet zijn die lekken relatief goed gekend en men gaat ervan uit dat ze heel beperkt zijn. Voor andere netten is dat minder het geval. In de jaren 1990 waren methaanlekken van Russische gasbedrijven goed voor 7 % van het vervoerde gas. Uit nieuwe berekeningen blijkt dat die lekken intussen tot 2 % zijn beperkt.

• Energieverbruik. Energiekosten “van de bron tot de tank” (exploitatie, vervoer, distributie en compressie) worden op iets meer dan 16 % van de beschikbare energie geschat. Hoe verder de winningvelden, hoe hoger dit cijfer. Het zelfverbruik door het transport via gasleidingen bedraagt 2 à 2.5 % voor 1000 km. Het vloeibaar maken en het vervoer van aardgas over 18000 km zijn goed voor een energetisch zelfverbruik van ongeveer 13,5 % van het vervoerde gas waarvan 12 % voor rekening van de industriële liquefactie en 1,5 % voor rekening van het transport via methaantanker.

Het tweede punt heeft te maken met de impact van het aardgasgebruik door voertuigen (cfr. paragraven in het hoofdstuk lichte voertuigen en zware voertuigen). De CO2 uitstoot is, dankzij de hoge verhouding zuurstof/carbon van de methaanmolecule bij gelijk energieverbruik, immers lager dan voor gewone brandstoffen. Links: International Association for Natural Gas Vehicles (IANGV): http://www.iangv.org/index.php Association Française du Gaz Naturel pour Véhicules: http://www.afgnv.com/ Koninklijke Vereniging van Belgische Gasvaklieden (KVBG): http://gaznaturel.gazinfo.be/

http://www.iangv.org/index.php�

http://www.afgnv.com/�

http://gaznaturel.gazinfo.be/�

64

4.6. Waterstof

Waterstof is momenteel één van de basisstoffen van chemische en petrochemische industrie, o.a. in ammoniasynthese (meststoffen) en in de olieraffinage. Waterstof wordt ook als één van de energiedragers van de toekomst aanzien. Waterstof kan warmte produceren en motoren door directe verbranding laten functioneren (motoren met inwendige verbranding), met enkel water als residu. Waterstof kan ook rechtsreeks elektriciteit in een brandstofcel produceren. Deze elektriciteit zal in het voertuig worden gebruikt. Waterstof produceren is echter essentieel maar zoals elektriciteit, is waterstof geen basisenergiebron, maar slechts een energievector. Om als energievector bruikbaar te zijn, moet waterstof worden geproduceerd, opgeslagen (vooral in voertuigen) en verdeeld en het gebruik ervan moet veilig zijn. De productie van waterstof kan in een centrale of op de plaats van gebruik. Ook is het mogelijk om waterstof in een aangepaste installatie (reformer) in het voertuig te produceren.


De waterstofmolecule heeft een zeer hoge energetisch waarde: het LCV (laagste calorisch vermogen) bedraagt 120 MJ/kg, dat van aardgas bijvoorbeeld 50 MJ/kg. Omdat waterstof ook het lichtste gas is, verspreidt het zich zeer snel in de lucht (4 maal sneller dan aardgas) wat positief is voor de veiligheid. Bij de verbranding van waterstof wordt alleen water uitgestoten (cfr. Milieu). De energie-inhoud per gewicht is echter zeer laag. Dat betekent dat een gelijke massa waterstof een veel grotere ruimte inneemt dan een ander gas. Om evenveel energie als 1 liter benzine te produceren is 4,6 liter gecomprimeerde waterstof (700 bar) nodig. Deze grote volumes zijn een beperking voor het transport en de opslag in gasvormige toestand. Net zoals de meeste brandstoffen kan waterstof met lucht gemengd ontplofbare verbindingen vormen. Bij het gebruik van waterstof is voorzichtigheid dus geboden. Zijn minimale ontstekingsenergie is laag (0,02 mJ tegen 0,26 mJ bij propaan) maar in vrije lucht is de ontvlambaarheid erg groot, tussen 4 en 75 % vol. tegen 2,1 en 9,5 % vol. bij propaan. Sinds de ontploffing van het luchtschip “Hindenburg” wordt waterstof als een gevaarlijk gas beschouwd. Toch zijn de risico’s met waterstof niet groter dan die voor andere brandstoffen. Alleen zijn de eigenschappen en dus ook de toepassingsregels verschillend.

4.6.2. PRODUCTIEMOGELIJKHEDEN

Door stoomreforming uit fossiele brandstoffen

Het grootste deel van waterstof wordt via thermochemische reformtechnieken uit fossiele brandstoffen gehaald. Reforming is een chemisch proces waarbij waterstofhoudende brandstoffen, in aanwezigheid van stoom en/of zuurstof, in een H2-rijk gasmengsel worden omgezet. De belangrijkste thermochemische reformtechniek is stoomreforming van aardgas. De efficiëntie van stoomreforming varieert van 65 % tot 85 %, al naargelang de energiebesparende inspanningen. Alle interessante pistes die fossiele energieën in waterstof omzetten verlopen via synthesegas, een mengsel van CO + H2 Om de waterstofproductie uit aardgas te maximaliseren moeten twee belangrijke chemische reacties gebeuren, nl. synthesegasproductie en de omzetting van CO:

65

Reactie 1: CH4 + H2O CO + 3 H2

Reactie 2: CO + H2O CO2 + H2

Balans van de twee reacties:

CH4+ 2 H2O CO2 + 4 H2

Zo kan 4 m³ waterstof uit 1 m³ aardgas worden geproduceerd. Reactie 1 komt met stoomreforming overeen en is endotherm, dwz dat energie verbruikt wordt. De operatieve omstandigheden hangen van de manier van eindpurificatie van waterstof af. Reactie 2 komt met de CO-omzetting (of water gas shift) overeen. Die is een weinig exotherm en min of meer volledig als ze in 1 of 2 fases wordt uitgevoerd. Globaal is de balans van de twee reacties endotherm. Synthesegas bevat gemiddeld 16 tot 20 % vol van CO2 na de CO-omzetting. De volgende stappen bestaan uit de scheiding van CO2 en waterstof en tenslotte uit de verwijdering van de laatste verontreinigende sporen. Deze fases zijn afhankelijk van de gewenste zuiverheid van de waterstof en dus van de eindmethode van zuivering.

66

Bron: http://www.cea.fr/jeunes/themes/les_nouvelles_energies

Vanuit fossiele brandstoffen door partiële oxidatie Partiele oxidatie kan worden uitgevoerd op min of meer zware producten, van aardgas tot steenkool. Economisch gezien is de behandeling van zware ladingen haalbaar wanneer de hogere meerkost door een lagere kost van het basisproduct wordt gecompenseerd. Het energetisch rendement is gemiddeld 55 %. De partiële oxidatie van waterstoffen produceert, zoals de stoomreforming, synthesegas bij hoge temperaturen (1200 tot 1500 °C) en bij hoge druk (20 tot 90 bar of meer), in aanwezigheid van zuurstof als oxidatiemiddel en van temperatuur-remstof (waterstoom). De reactie is echter exotherm en gebeurt over het algemeen zonder katalysator. Vanuit fossiele brandstoffen door autotherme reforming Andere middelen worden ontwikkeld om de kostprijs van synthesegas te verminderen. Een daarvan is het “autotherme” proces van autothermische reforming, dat ongetwijfeld het meest interessante is. Het voornaamste voordeel is (in éénzelfde reactor met vaste bedding) de endotherme reacties van stoomreforming door de exotherme reacties van de partiële oxidatie te compenseren. Tijdens dat proces

http://www.cea.fr/jeunes/themes/les_nouvelles_energies�

67

worden aardgas en zuurstof parallel met waterstoom gemengd vooraleer te worden voorverwarmd. Ze worden dan naar de reactor gestuurd (katalysator op basis van nikkel, druk van 20 tot 60 bar en temperatuur van 900 tot 1100 °C) voor de productie van synthesegas. De typische samenstelling van het gas uit autotherme reforming is de volgende:

• H2 68%, CO 20%, CO2 10%, een beetje CH4 en N2 De verhouding H2/CO kan (volgens de lading) worden gewijzigd en de NOx-uitstoot is nul. De volgende stappen zijn klassiek. Dat proces is heel interessant voor grote capaciteiten en vooral de GtL (Gas to Liquid) keten (cfr. paragraaf “synthetische brandstoffen”) Via elektrolyse van water De eenvoudigste manier om waterstof te produceren is door elektrolyse. Hierbij wordt water onder invloed van elektrische stroom omgezet in waterstof en zuurstof. Dit proces is eenvoudig en zeer goed gekend maar energie-intensief. De efficiëntie bedraagt 50-85% naargelang de omstandigheden en de grootte van de installatie. Als elektriciteit uit fossiele brandstoffen wordt gehaald moet rekening worden gehouden met het rendement van de elektriciteitsproductie. Het globale rendement schommelt dan tussen de 20 en 45 %. De invloed op het milieu hangt vooral van het productieproces van de elektriciteit af: op basis van fossiele, regenereerbare of nucleaire energie Waterstof kan ook worden opgewekt door directe afsplitsing van water bij hoge temperatuur. Dit productieproces zou in kernreactoren van het type Hoge Temperatuur Reactor (HTR) mogelijk zijn. Deze zitten momenteel nog in de demonstratiefase.

Bron: http://www.cea.fr/jeunes/themes/les_nouvelles_energies

Productie op basis van biomassa

Waterstofproductie op basis van biomassa is ook mogelijk maar zit nog in het ontwikkelingsstadium. Biomassa wordt omgezet via verscheidene thermochemische behandelingen die eerst in afwezigheid van


68

zuurstof (thermolyse bij ongeveer 500 tot 600 °C), dan in aanwezigheid van een reactief zoals waterstoom (gasontwikkeling bij ongeveer 900 °C) worden uitgevoerd. Tussen 1200 en 1300 °C is soms een aanvullende correctie noodzakelijk om de laatste verontreinigende sporen (teer met grote molecuulmassa) uit te schakelen. Globaal gezien ziet het geheel van reacties er als volgt uit:

C6H9O4 + 2 H2O = 6 CO + 6,5 H2

Koolmonoxide (CO) dat tegelijk wordt geproduceerd, zou de nodige warmte aan het proces kunnen geven. Met één ton droog hout zou 90 kg (1000 m³) waterstof kunnen worden geproduceerd.

69

Bron: http://www.cea.fr/jeunes/themes/les_nouvelles_energies Om tot een industriële ontwikkeling te komen moeten nog een aantal technische moeilijkheden worden opgelost. Die hebben vooral te maken met de aanwezigheid in het synthesegas van stofdeeltjes, of van condensen die zuren en teren kunnen produceren. Dat veroorzaakt problemen met de afdichting van de installaties en houdt een risico op verzadiging van de katalysatoren in. De energetische rendementen zijn laag (ongeveer 40 %).

Productie op basis van micro-organismen

In vergelijking met de andere processen heeft de waterstofproductie vanuit microbiologie veel voordelen. Het potentieel is groot omdat veel kiemen waterstof produceren en omdat dit proces weinig energie vergt en geschikt is voor vloeibare en semi-vaste brandstoffen. Het productieproces van waterstof door micro-organismen is vooral in Japan bestudeerd maar nu tonen ook de Verenigde Staten en in mindere mate Europa er belangstelling voor. De meeste van die onderzoeken zijn het laboratoriumstadium nog niet ontgroeid of gebruiken vrij dure onderlagen. De micro-organismen kunnen in twee groepen worden ingedeeld:

• De eerste groep bestaat uit fotosynthetische micro-organismen zoals zeewieren en bacteriën. Ze halen hun energie uit de zonnestraling. De fotosynthetische micro-organismen lijken weinig geschikt


70

te zijn voor massaproductie omdat het ontwerp van de reactor en het proces zijn beperkt door de behoefte aan een continue aanvoer van zonne-energie. Bovendien is de kinetische verruwing ervan in het algemeen trager, ook al ligt het rendement hoger (weinig of geen bijproducten anders dan waterstof).

• De tweede groep bestaat uit de composteerbare bacteriën. Deze bacteriën produceren waterstof door het gebruik van chemische onderlagen in de ruime zin. Deze composteerbare bacteriën kunnen in bijna alle ecosystemen worden aangetroffen en ze kunnen bijna alle types organische verbindingen afbreken: koolwaterstofverbindingen, alcoholen, eiwitten, organische zuren, aminozuren, enz. Het gaat dus a priori om bijzonder geschikte micro-organismen om tegen een lagere kost waterstof uit verschillende bronnen (landbouwbijproducten, afval, enz.) te winnen.

Het gas, dat door micro-organismen wordt opgewekt, bevat meer dan 50 % waterstof, CO2 en een paar sporen van organische verbindingen. De productie uit biomassa heeft heel wat voordelen:

• Grondstof is hernieuwbaar en het gebruik ervan dus beter voor de eco-balans, ook al is CO2 niet helemaal uitgesloten.

• Als de biomassa afval is, is de kost van de grondstof zeer laag of zelfs negatief • Productie is toepasbaar op vloeibare, semi-vaste of vaste biomassa • Zeer geringe energiebehoeften.

4.6.3. OPSLAG

Het gebruik van waterstof als brandstof in de auto vereist een even efficiënte, gewone en veilige opslag als die van het butaangas dat in vloeibare vorm in metaalflessen wordt opgeslagen. Technisch is waterstofopslag echter complexer en duurder dan de opslag van butaan of zelfs aardgas, door de zeer lage specifieke massa van waterstof en door de zeer lage noodzakelijke temperatuur om waterstof vloeibaar te maken, vooral bij mobiele opslag. Waterstof wordt aantrekkelijk in vergelijking met elektriciteit als de opslagtanks compact, licht, veilig en goedkoop zijn. Ze moeten dus bijzonder stevig zijn. Voor het vervoer van mensen zijn andere voorzorgmaatregelen en beveiligingen vereist omdat opslagtanks zich in de onmiddellijke omgeving van de passagiers bevinden, onder de vloer of op het dak voor een bus, of onder de achterzetels voor een personenwagen. De twee types opslag, vloeibaar of onder hoge druk, vereisen een bepaald technologisch niveau. Er is bovendien heel wat energie nodig: 22 MJ/kg voor het gas tot 700 bar gecomprimeerd. Deze energiebehoefte kan worden beperkt indien gebruik wordt gemaakt van een distributienet onder druk, zoals dat in de industrie gebeurt. De noodzakelijke energie zou twee tot tien keer groter zijn voor het vloeibaar maken, al naargelang de geproduceerde hoeveelheid. Het gevolg is dat opslag in beide gevallen duur is.

Opslag van vloeibare waterstof

Waterstof vloeibaar maken is een a priori aantrekkelijke oplossing. Maar waterstof is na het helium, het moeilijkste gas om vloeibaar te maken. Het probleem is dat de waterstof bij heel lage temperatuur van 20 K en luchtdruk vloeibaar wordt. Deze problemen zijn echter niet onoverkomelijk. Dit bewijst de opslag van waterstof in vloeibare vorm als energie voor raketmotoren. Behalve de technische moeilijkheden zijn er ook de kost van de cryogene opslagtanks die tijdens een lange periode vloeibare waterstof kunnen bevatten en de energiekost voor het vloeibaar maken. Rekening houdend met deze beperkingen is deze opslagvorm momenteel weinig rendabel.

71

Opslag onder hoge druk in gasachtige fase

Opslag van waterstof op hoge druk in gasachtige fase is een veelbelovende optie maar de beperkingen zijn talrijk. Waterstof is licht en volumineus en moet maximaal worden gecomprimeerd om de stremming van de opslagtanks te beperken. Er is al heel wat vooruitgang geboekt: de druk is van 200 bar, druk van flessen die in de industrie worden gebruikt, naar 350 bar opgetrokken en er bestaan opslagtanks die tot 700 bar aankunnen. Deze compressie is vrij duur. Zelfs als de waterstof tot 700 bar wordt gecomprimeerd is er nog 4.6 liter waterstof nodig om evenveel energie te produceren als met 1 liter benzine. Omdat de waterstofmolecule zeer klein is dringt ze door heel wat materialen heen, ook door sommige metalen. Bovendien wordt een aantal metalen er breekbaarder van. Het onderzoek over de opslag op hoge druk zal dus vooral de weerstand van de materialen testen tegen gecomprimeerde waterstof. Deze materialen moeten niet enkel resistent zijn maar ook vrij licht, vooral voor gebruik in lichte voertuigen. Meestal worden metaaltanks gebruikt. Die zijn nog duur en zwaar in vergelijking met hun capaciteit. Nieuwe opslagtanks uit composiet polymeer materialen die aan deze vereisten voldoen zijn reeds beschikbaar op de markt.

Opslag in vaste lichamen op lage druk

Naast de waterstofopslag onder hoge druk in gasachtige fase is opslag ervan ook mogelijk in sommige metalen legeringen. Deze legeringen kunnen waterstof opslaan en die terug afgeven wanneer nodig. Deze opslagvorm wordt momenteel grondig bestudeerd. De adsorptiecapaciteit van actieve steenkool is niet geschikt voor een voordelige opslag. De mogelijkheden van nieuwe materialen zoals koolstof-nanobuizen worden momenteel bestudeerd. Een andere waterstofopslagmethode is gebaseerd op de vorming van vaste metaalhydriden. Deze absorptie is het resultaat van de omkeerbare chemische combinatie van waterstof en atomen waaruit deze materialen bestaan. Deze verbindingen worden “metallische verbindingen” genoemd.

4.6.4. DISTRIBUTIE

Pijpleidingen

Waterstof wordt momenteel in gecentraliseerde centrales geproduceerd en daarna on site gebruikt of via pijpleidingen vervoerd. Air Liquide exploiteert sinds 1966 verschillende pijpleidingen in Noord-Frankrijk, België en Nederland. De exploitatie van die pijpleidingen verloopt over het algemeen probleemloos. De drukniveaus in de leidingen zijn afhankelijk van de netten en schommelen over het algemeen tussen 3.4 en 100 bar. De diameter ervan varieert van 10 tot 300 mm.

72

Vervoer van vloeibare waterstof

Vaak vervoeren vrachtwagens vloeibare waterstof voor industriële klanten en in verschillende landen worden ook een aantal proefstations voor het tanken van waterstof bevoorraad door vrachtwagens met vloeibare waterstof. Waterstof wordt in cilindervormige cryogene tanks opgeslagen, zoals tankwagens die vloeibare stoffen vervoeren. Deze voertuigen kunnen tot 3.5 t vloeibare waterstof vervoeren voor een totaalgewicht van 40 t. De installaties die voor vloeibaar aardgas worden ontwikkeld voor het zeetransport over lange afstand, kunnen ook aan vloeibare waterstof worden aangepast.

Tankstations

Voor de verdeling van waterstof moeten bevoorradingsinfrastructuren worden ontwikkeld. De aanleg van tankstations is relatief eenvoudig. Over de hele wereld zijn er al zo’n veertig proefstations. Op een goed uitgebouwd net van tankstations zal het echter nog een tijdje wachten zijn, wat de ontwikkeling van waterstof in de transportsector dreigt af te remmen. Om voertuigen snel te kunnen voltanken aan het station – minder dan 5 minuten voor een licht voertuig en minder dan een halfuur voor een vrachtwagen – zullen de tankstations over veel grotere opslagruimte moeten beschikken of zullen ze met veel hogere drukniveaus moeten werken, vooral voor vrachtwagens. Een andere oplossing is de tankstations op een hogedruknet aansluiten.

4.6.5. MILIEU

De milieu-impact van voertuigen op waterstof is vooral afhankelijk van het productieproces van waterstof. Waterstof kan uit gelijk welke primaire energetische basisvector (aardgas, aardolie, gasvorming van koolstof) worden gehaald. Het gebruik van waterstof als brandstof voor de transportsector is aanlokkelijk, zowel voor klassieke

73

verbrandingsmotoren als voor brandstofcellen. Het voordeel van voertuigen op waterstof is dat ze net zoals elektrische voertuigen, geen CO2 via de uitlaat uitstoten. Ook van andere atmosferische vervuilers is amper sprake (wat de brandstofcellen betreft). Verbrandingsmotoren op waterstof kunnen mogelijks NOX en geringe hoeveelheden stofdeeltjes uitstoten, die afkomstig zijn van smeermiddelen in de motor. Aanpassingen van motoren en uitlaatnabehandelingen zijn mogelijk. Deze specifieke emissies liggen echter een stuk lager dan die van klassieke brandstoffen.

CO2-afvang en opslag

Ook al is het rendement van het grootschalige waterstofgebruik als energetische vector hoger door de inzet van de brandstofceltechnologie, toch zou het gebruik van waterstof uit fossiele brandstoffen tot meer CO2 leiden. CO2-afvang en opslag kunnen dus niet los van mekaar worden gezien. Voor alle verbrandingen en industriële processen die dat gas produceren (thermische centrales, reforming van aardolieproducten, enz.) wordt momenteel voor deze aanpak gekozen. De voornaamste fases van zo’n proces zijn: de afvang, het vervoer en de eigenlijke opslag van CO2. Bij gedecentraliseerde waterstofproductie zijn de CO2-stromingen veel geconcentreerder, wat de afvang aanzienlijk vergemakkelijkt. De CO2-afvang kan tijdens de reinigingsfase van waterstof gebeuren. CO2 is een gas met fysische eigenschappen die conditionering en vervoer ervan relatief makkelijk maken. Waterstof is immers een dicht gas en kan bij omgevingstemperatuur relatief gemakkelijk vloeibaar worden gemaakt. Vloeibare CO2 zou dan via pijpleidingen van de plaats van uitstoot naar de opslagplaats worden vervoerd. Na zijn afvang moet CO2 voor een lange termijn kunnen worden opgeslagen. Er wordt aan oplossingen gedacht om CO2 honderden, duizenden of nog veel langer op te slaan. Een aantal daarvan zijn: CO2-opslag in de oceaan In de oceaan kan de natuurlijke absorptie van CO2 door zeewater worden versneld door de injectie van vloeibaar gas op wel bepaalde plaatsen en op voldoende diepte. Geologische opslag in de ondergrond. Mogelijke opties zijn: Opslag in olie- en gasvelden die uitgeput zijn of die nog worden geëxploiteerd. Opslag in niet-geëxploiteerde steenkooladers. Opslag in diep ziltig grondwater R&D moet de kosten van dat soort opslag in de toekomst doen dalen en de veiligheid op zeer lange termijn garanderen.

Dossier waterstof op de site van CEA: Links waterstof

http://www.cea.fr/energie/l_hydrogene_les_nouvelles_technologies_de_l_ene#chap2 http://www.cea.fr/jeunes/themes/les_nouvelles_energies/l_hydrogene

European Hydrogen Association: http://www.h2euro.org/

Voertuigen op waterstof en met brandstofceltechnologie h2 Cars :http://www.hyweb.de/h2cars/ California Fuel Cell Partnership http://www.cafcp.org/ HBT (Hydrogen Burner Technology) http://www.hydrogenburner.com Alstom-Ballard http://www.de.alstom.com/ General Motors Corp. http://www.gm.com/

http://www.cea.fr/energie/l_hydrogene_les_nouvelles_technologies_de_l_ene#chap2�

http://www.cea.fr/jeunes/themes/les_nouvelles_energies/l_hydrogene�

http://www.h2euro.org/�

http://www.hyweb.de/h2cars/�

http://www.cafcp.org/�

http://www.hydrogenburner.com/�

http://www.de.alstom.com/�

http://www.gm.com/�

74

4.7. Agrobrandstoffen

4.7.1. VERSCHILLENDE TYPES D’AGROBRANDSTOFFEN

Ethanol

Ethanol-brandstof, soms ook wel “benzine-alcohol” genoemd, is gedestilleerd en gedroogd tot een watervrije alcohol met een hoog octaangetal. Ethanol wordt dus vaak als additief in de benzine gebruikt om het octaangetal te verhogen (cfr. ook punt 3.8.2).

Methylester van plantaardige olie

Biodiesel is een brandstof met eigenschappen die sterk lijken op die van gewone dieselbrandstof. Biodiesel heeft een vergelijkbaar of zelfs hoger cetaangeta

l dan gewone diesel. De dichtheid is iets hoger, de calorische waarde (energie-inhoud per liter) iets lager en de viscositeit iets hoger (hoewel de viscositeit al een stuk lager ligt dan bij onveresterde plantaardige olie). Door de geringe verschillen in brandstofkwaliteit kan biodiesel in gewone dieselmotoren worden gebruikt zonder aanpassing van de motor. Biodiesel kan ook met fossiele dieselbrandstof worden vermengd. De huidige motortechnologieën dienen amper te worden aangepast. Bepaalde materialen (vooral rubber) kunnen echter beschadigd worden door het gebruik van biodiesel. Na verloop van tijd kunnen deze materialen opzwellen en er kunnen lekken ontstaan. Daarom moeten een aantal dichtingen en brandstofleidingen worden vervangen door zogenaamde biodieselbestendige materialen zoals polyamide of fluorrubber.

4.7.2. AGRO-BRANDSTOFFEN PRODUCTIEKETEN

Suikerbietketen (bieten in België)

Na de zuivering en de uitsnijding van bieten wordt in de eerste productiefase via uitspreiding een vergistbaar gesuikerd sap gewonnen. Het co-product van deze fase is het bietenvlees dat, na een zeer energie-intensieve uitdroging, als veevoeding kan worden gebruikt. Ethanol wordt vervolgens verkregen door alcoholische fermentatie van het mout. Het resultaat is een vloeibare oplossing met een ethanolinhoud van maximum 10%. Na destillatie wordt ruwe alcohol verkregen met een alcoholinhoud van ongeveer 95 %. Zuivere ethanol (99,7 %) wordt vervolgens geproduceerd via een uitdroging door een membraanfiltering of op een moleculaire zeef, of na een (azeoptropische) bijzondere destillatie.

Zetmeelketen

Stijfsel dat in granen, maïs of aardappelen zit kan uit het gewas worden gewonnen en vervolgens door een enzymproces worden gehydrolyseerd. Het resultaat is een suikeroplossing die kan worden gegist. Daaruit kan ethanol worden gehaald, net zoals suiker uit bieten.

Olieketen (koolzaad en zonnebloem in België)

Biodiesel wordt gehaald uit hernieuwbare energieën zoals plantaardige oliën of dierlijke vetstoffen. Meestal gaat het om plantaardige oliën zoals koolzaadolie, zonnebloemolie, palmolie of sojaolie. Om een hoge brandstofkwaliteit te verkrijgen, ondergaan deze oliën een chemische reactie met methanol. Het resultaat is een methylester, zoals koolzaadmethylester (RME).

75

De zaden worden eerst mechanisch (verbrijzeling door rollen) en thermisch (60-90°C) behandeld waardoor olie en een soort koek mechanisch worden gescheiden. De bevatten nog ongeveer 10 % olie. De rest van de olie wordt dan afgescheiden door tegenstromige percolatie van hexaan. Het hexaan wordt dan via destillatie van de olie afgescheiden en gedestilleerd. Het co-product van deze “vermaalfase” is de oliezaadkoek. Deze koek is rijk aan proteïnen, fosfor en calcium en wordt vaak in plaats van sojakoek als veevoeding gebruikt maar ook hergebruik als brandstof is een mogelijkheid. Na het vermalen volgt een fase van semi-raffinage om via een zuurbehandeling (fosfatase of zwavelzuur) en een basische behandeling (natronloog) verschillende onzuiverheden te verwijderen (vrije zuren, phosphatiden, enz). Zure oliën worden dan door destillatie van neutrale olie afgescheiden. Deze olie kan vervolgens in biodiesel worden omgezet door een reactie van transesterificatie met methanol (vooral fossiele). Bij deze reactie komt ook glycerine vrij die in de chemische nijverheid kan worden gebruikt.

4.7.3. AGROBRANDSTOFFEN VAN TWEEDE GENERATIE, PERSPECTIEVEN

In tegenstelling tot de huidige agrobrandstoffen zal de tweede generatie uit “gehele” planten (cellulose inbegrepen) worden gehaald. 2 belangrijke voordelen zijn: de mogelijkheid armere gronden te gebruiken en een hogere productie van “nuttige” biomassa per hectare. De productie van deze agrobrandstoffen zal dus veel minder in conflict komen met de landbouw en voedingsketen. Momenteel wordt aan twee productieketens gedacht: een thermoschemische keten en een biochemische keten In de thermochemische keten worden de gewassen tot 800°C opgewarmd. Hun structuur wordt ontbonden in H2 en CO2 moleculen en dat gas wordt dan in een chemische reactor in “synthese gasolie” omgezet ( gelijk aan de waterstofproductie, cfr. supra). In de biochemische keten worden de gewassen door micro-organismen omgezet. Daaruit wordt suiker gehaald, die daarna kan worden gegist. Deze keten heeft het gunstigste effect op de vermindering van broeikasgas. De energetische balans van agrobrandstoffen van de tweede generatie is duidelijk beter dan die van de eerste generatie. Volgens de IFP (Institut Français du Pétrole) zullen de brandstoffen van de tweede generatie 3 of 4 energie eenheden produceren voor 1 geïnvesteerde eenheid.

4.7.4. MILIEU, BROEIKASEFFECT

De belangrijkste voordelen van agrobranstoffen zijn dat ze biologisch afbreekbaar en niet toxisch zijn, en dat ze zeer weinig zwavel en aromaten bevatten. De hoeveelheid CO2 die vrijkomt bij de verbranding van agrobrandstoffen is gelijk aan de hoeveelheid CO2 die vooraf uit de atmosfeer is opgenomen bij de groei van het gewas (koolzaad, bieten, granen, enz). Er dient wel rekening te worden gehouden met extra CO2 uitstoot door de productie van agrobrandstoffen en de grondstoffen ervan: productie en strooien van meststof en pesticiden die noodzakelijk zijn voor het groeiproces van het gewas, werk van landbouwmachines, vervoer van stoffen en chemische omzetting van biomassa in brandstof. Zo ligt de totale fossiele CO2 uitstoot tijdens de volledige levenscyclus van biodiesel ongeveer 40% lager dan bij gewone diesel. De uitstoot van (fossiel) broeikasgas van ethanol bedraagt ongeveer 60 % van dat van gewone benzine. Deze richtwaarden zijn echter sterk afhankelijk van de berekeningshypotheses, het rendement, de schatting en de evaluatie van de milieuvoordelen van de diverse afgeleide producten.

4.7.5. ANDERE EFFECTEN (MESTSTOF, GRONDEN, PESTICIDEN)

Andere effecten van het agro-brandstofgebruik zijn ecotoxische schade als gevolg van het pesticidengebruik en bodemverzuring als gevolg van het meststofgebruik. Voertuigen op biodiesel stoten bovendien meer

76

stikstofoxide uit maar gebruik van agrobrandstof vermindert de uitstoot van vluchtige organische componenten en fijne deeltjes. De grootste impact van een massieve productie van agrobrandstoffen zou in de toekomst wel eens kunnen te maken hebben met het gebruik van landbouwgronden. Europese braaklanden zullen niet volstaan om de productiedoelstellingen van 2010 te halen. Europa zal dus brandstoffen moeten invoeren uit landen zoals Mexico, Maleisië of Brazilië. Om de productie in deze landen te maximaliseren, zullen er gronden voor de voedingsproductie worden gebruikt. Dat zal ongetwijfeld tot een verhoging van de voedingskosten leiden. Ook dreigt de ontbossing toe te nemen om meer extra bouwland vrij te maken.

Institut Français du Pétrole: http://www.ifp.fr/actualites/dossiers/les-biocarburants

Actu-Environnement:http://www.actu-environnement.com/ae/dossiers/agrocarburants/focus_agrocarburants.php4

4.8. Elektriciteit

Elektrische voertuigen werken meestal op batterijen. De eerste met loodbatterijen uitgeruste modellen hebben een beperkte autonomie. Met de nieuwe batterijtechnologieën (Ni-Cd / Ni-Mh / Li-ion ) bestaat er misschien een toekomst voor elektrische voertuigen op voorwaarde dat er een oplossing voor de veroudering en het hergebruik van de batterijen wordt gevonden. De levensduur van de batterijen is beperkt en de productie en recyclage ervan zijn schadelijk voor het milieu. Voor het opladen van de batterijen is een oplaadsysteem nodig. Er bestaan verschillende types oplaadsystemen

Bij de eerste optie kan de auto gewoon thuis (of op het werk) aan een standaardstopcontact worden opgeladen. Door het geringe debiet van stopcontacten duurt het opladen makkelijk 7 à 8 uur. Bij zo’n oplaadsysteem moet er een systeem voor stroomoverdracht in de wagen worden ingebouwd. De wagen kan dan aan eender welk stopcontact worden opgeladen. Ook door de beperkte stroom kost dit oplaadsysteem nogal wat tijd. Vaak zal er ‘s nachts worden opgeladen om van het goedkopere elektriciteitstarief gebruik te kunnen maken. Bij een extern oplaadsysteem (professionele oplaadzuilen) zijn de extra massa en ruimte van een intern oplaadsysteem niet nodig. Dit type oplaadsysteem kan ook aan een zwaardere netaansluiting worden gebruikt. De externe batterijlader is vooral geschikt om ‘s nachts mee op te laden, de oplaadtijd bedraagt immers zo’n 6 à 8 uur indien de batterij volledig leeg is. Het snellaadsysteem is een apart type. Het maakt gebruik van een zware netaansluiting om het opladen te verkorten. Snelladen gebeurt in 1 à 2 uur en is afhankelijk van de startlaadtoestand van de batterij. Bij inductieve laadsystemen wordt er geen gebruik meer gemaakt van een stekker. De wagen wordt tegen of boven een inductieve laadplaat geparkeerd en het laden gebeurt volledig automatisch. Belangrijk is de verbinding lader-voertuig. Die is niet gestandaardiseerd waardoor elke producent zijn eigen systeem gebruikt. Daarom kan het voertuig enkel worden gebruikt binnen een beperkte omtrek rond zijn eigen lader. Een andere manier van snelladen is het vervangen van de batterijen. In het voertuig zit een ‘batterij pack’. Zodra het leeg is, kan het in een paar minuten kan door een vol pack worden vervangen. Voordeel van dit systeem is dat het erg snel is. Nadeel is dat een batterijpack zeer zwaar is. Batterijpacks zijn niet uitwisselbaar zodat voor ieder voertuig met een ander batterijtype meerdere packs aanwezig moeten zijn.

http://www.ifp.fr/actualites/dossiers/les-biocarburants�

http://www.actu-environnement.com/ae/dossiers/agrocarburants/focus_agrocarburants.php4�

http://www.actu-environnement.com/ae/dossiers/agrocarburants/focus_agrocarburants.php4�

77

4.8.1. ELEKTRISCHE PRODUCTIEKETENS

Elektriciteit wordt gewoonlijk gehaald uit de warmte die door de verbranding van fossiele energie wordt geproduceerd (steenkool, gas of in mindere mate stookolie die uit olie afgeleid wordt). De verbrandingsgassen (1) doen een turbine draaien die een alternator in werking stelt en/of (2) produceren stoom die op zijn beurt een stoomturbine en een alternator doet draaien. Deze stoom kan ook uit hernieuwbare brandstoffen (woud, stro, afvallen,…), zonneovens, geothermische warmte of nucleaire energie worden gehaald. De alternatoren kunnen ook door een verbrandingsmotor of door hydraulische, getijden- of windenergie worden geactiveerd. Ook productie van elektriciteit uit een brandstofcel is mogelijk. De milieubalans van elektriciteitsgebruik in de transportsector is dus afhankelijk van de productiemix van elektriciteit. Onderstaande tabel geeft een overzicht van de Belgische mix voor het jaar 2006 (statistieken van Ministerie van Economische Zaken). Andere landen hebben een heel andere productiestructuur: in Zwitserland (60 %) en Noorwegen (90 %) bijvoorbeeld is het hydraulische deel veel groter. Nederland en Italië produceren hun elektriciteit voornamelijk via niet-nucleaire thermische weg. België 2006 GWh % van de primaire productie Basisproductie 85 534 100,0% Nucleair 46 645 54,5% Hydraulisch 359 0,4% Pompcentrale 1 269 1,5% Geotherm, zon, wind, enz 620 0,7% Regeneerbare brandstoffen en terugwinning 3 027 3,5% Fossiele brandstoffen 33 614 39,3% Het geimporteerde saldo (import – export) is goed voor 10158 GWh, of 11.9 % van de basisproductie. De uitstoot van elektrische voertuigen wordt volgens de ECOSCORE methode beschouwd als gemiddelde uitstoot als gevolg van de totale Belgische elektriciteitsproductie in 2003.

4.8.2. MILIEU

Bij een vergelijking tussen elektrische voertuigen en andere verbrandingsvoertuigen moet met heel wat elementen rekening worden gehouden. Een eerste groot verschil is het gebruik van elektriciteit in plaats van vloeibare brandstoffen. Elektriciteit die uit hernieuwbare bronnen of nucleaire energie wordt gehaald zou in ieder geval een gunstige invloed hebben op de luchtverontreiniging. De milieueffecten van kernenergie, die o.m. radioactief afval met een lange levensduur produceren, zijn moeilijk te vergelijken met gewone processen. Als elektriciteit uit fossiele brandstoffen wordt geproduceerd, hebben elektrische voertuigen weinig nut. Behalve de productiemethode van elektriciteit moet bij een volledige evaluatie van de elektrische oplossing rekening worden houden met de productie en het hergebruik van batterijen en met het laad-/ontlaadrendement in soms niet ideale omstandigheden. De levensduur van batterijen is sowieso lager dan die van de voertuigen. Over de recyclage en milieu-impact ervan is er nog weinig bekend. Behalve dat ze geen brandstof verbruiken is een ander groot voordeel van de elektrische wagen de potentiële levensduur. Elektrische motoren hebben een zeer lange levensduur en doordat ze geen

78

versnellingsbak hebben en minder riemen, is er ook minder risico op pannes. Ze maken bovendien minder lawaai in stedelijk gebied.

4.9. Andere

4.9.1. SYNTHETISCHE BRANDSTOFFEN

Synthetische brandstoffen worden gemaakt van koolstofhoudende grondstoffen, zoals aardgas, steenkool of ook biomassa of bijproducten in de petrochemie. GTL (gas-to-liquid) is een techniek die aardgas omzet in vloeibare brandstof. Men heeft het ook over CTL (Coal To Liquids) voor brandstofderivaten van steenkool of BTL (Biomass To Liquids) voor procédés die biomassa vloeibaar maken. Er bestaan twee categorieën processen: het direct vloeibaar maken en het indirect vloeibaar maken via de vorming van synthesegas. Directe liquefactie is van toepassing op sommige steenkoolvormen en heeft een beter energetisch rendement en een beter rendement wat het behalen van brandstof betreft (3.5 vatten per ton steenkool tegen 2.5 vatten per ton voor het indirecte proces). Steenkool wordt eerst vermalen en gemengd met een oplosmiddel onder hoge druk en daarna onder waterstofatmosfeer opgewarmd. Het resultaat is een vloeistof die achteraf in raffinage-installaties wordt omgezet.

Deze technologie lijkt minder ver gevorderd en de projecten zijn minder talrijk dan bij het indirect vloeibaar maken. De Chinese groep Shenhua heeft echter een eerste installatie van een miljoen ton per jaar gebouwd volgens de techniek van de directe liquefactie. Tijdens een testfase heeft de fabriek in december 2008, op basis van steenkool uit het land, via de technologie van directe liquefactie een allereerste vat vloeibare brandstof geproduceerd. De indirecte liquefactie door de vorming van een synthesegas is het bekendste proces en wordt in Zuid-Afrika door Sasol gebruikt. Dankzij het proces, dat als zeer robuust wordt beschouwd, kan steenkool, bruinkool of biomassa worden gebruikt. De omzetting van aardgas in brandstof (GTL) gebruikt hetzelfde proces. In Qatar, dat over onmetelijke voorraden aardgas beschikt, staan verschillende projecten op stapel.

Het productieproces wordt het FT (Fisher-Tropsch) proces genoemd, of ook GTL (gas-to-liquid) door de tussenstap waarin synthesegas (mengsel van CO en H2) wordt omgezet in vloeibare producten. De synthetische dieselbrandstof lijkt het meest economische eindproduct van dit proces. Ook methanol of synthetische benzine kunnen worden geproduceerd.

79

Voor deze processen zijn de investeringen aanzienlijk; ongeveer 110 000 tot 120 000 $ per vat/dag wat de steenkool betreft. Voor een gemiddelde installatie ligt de kost dus drie keer zo hoog als voor een olieraffinaderij die dezelfde hoeveelheid brandstof produceert.

Producten

De processen onderscheiden zich onder andere door de hoeveelheid en de kwaliteit van de verkregen producten. Voor de directe keten uit steenkool wordt 20 tot 30 % nafta (basis van benzine) verkregen, 25 tot 35 % kerosine, 35 tot 45 % diesel en tussen 0 en 5 % zware olie. Voor de indirecte keten wordt ongeveer 10 % LPG verkregen, 20 tot 30 % nafta en 60 tot 70 % diesel. Het verschil tussen de twee processen zit in de kwaliteit van de geproduceerde diesel. Synthetische diesel, die op een directe manier wordt verkregen, levert een product op met hoge dichtheid en een te laag cetaangetal. De kwaliteit van diesel die door indirecte liquefactie wordt verkregen is uitstekend, heeft een zeer hoog cetaangetal, bevat zeer weinig zwavel en vrijwel geen aromaten. De diesel is onmiddellijk bruikbaar in moderne dieselmotoren. De dichtheid van deze zeer paraffinische diesel bedraagt echter amper 780 kg/m³, waardoor hij op basis van de huidige specificaties in een mengeling moet worden gebruikt, toch tenminste in Europa. Deze beperking is uitsluitend reglementair, een relatief lagere dichtheid zal dan ook geen technische problemen veroorzaken bij dieselmotoren. Idealiter moeten de twee dieselsoorten worden gemengd om aan de regelgeving tegemoet te komen inzake diesel die via indirecte weg is verkregen, en om technische redenen voor wat de diesel betreft die via directe weg is verkregen. Mogelijks is ook een verhoging van de smerende eigenschappen van de brandstof noodzakelijk om slijtage van het brandstofinjectiesysteem te vermijden. Dit kan door het toevoegen van additieven die op de markt beschikbaar zijn.

GTL: http://www.ifp.fr/information-publications/notes-de-synthese-panorama/panorama-2006/le-gtl-perspectives-et-developpement

Vloeibaar maken van steenkool: http://www.ifp.fr/information-publications/notes-de-synthese-panorama/panorama-2008/la-liquefaction-du-charbon-ou-en-est-on-aujourd-hui

Milieu

Inzake milieu is de CO2-balans over de hele keten (productie/voertuig) zeer ongunstig. Dit kan enigszins worden genuanceerd voor BTL (Biomass to Liquid). Een groot deel van de uitgestoten CO2 kan immers als neutraal worden beschouwd, wegens afkomstig van biomassa. Voor de indirecte liquefactieketen bedraagt de globale uitstoot ongeveer 230 % van de petro-diesel uitstoot. Een groot deel van de CO2 wordt tijdens de waterstofproductie uitgestoten. In de indirecte liquefactie eenheden, die op gasvorming zijn gebaseerd, kan CO2 in vrij goede omstandigheden afgevangen worden dankzij de hoge druk en de sterke CO2-concentraties bij de absorber. In deze omstandigheden is de milieubalans (bron tot wiel) vergelijkbaar met die van gewone diesel (ook al is die balans iets negatiever met 125 % van CO uitstoot). Het proces met gasvorming daarentegen levert een diesel van goede kwaliteit af, bevat vrijwel geen zwavel noch aromaten en heeft een zeer hoog cetaangetal. Dankzij deze eigenschappen liggen de verschillende emissies, en vooral dan NOX, CO en dampen, lager dan bij gewone diesel.

4.9.2. ALCOHOLEN (METHANOL – ETHANOL)

Methanol en ethanol zijn twee alcoholen die als voertuigbrandstof worden gebruikt. Ethanol wordt op grote schaal in Brazilië gebruikt. Ook in de Verenigde Staten is ethanol als bijmenging bij benzine (“gasohol bevat 10% ethanol”) vrij gebruikelijk. Methanol werd vooral in het begin van de jaren ’90 bij enkele

http://www.ifp.fr/information-publications/notes-de-synthese-panorama/panorama-2006/le-gtl-perspectives-et-developpement�

http://www.ifp.fr/information-publications/notes-de-synthese-panorama/panorama-2006/le-gtl-perspectives-et-developpement�

http://www.ifp.fr/information-publications/notes-de-synthese-panorama/panorama-2008/la-liquefaction-du-charbon-ou-en-est-on-aujourd-hui�

http://www.ifp.fr/information-publications/notes-de-synthese-panorama/panorama-2008/la-liquefaction-du-charbon-ou-en-est-on-aujourd-hui�

80

demonstratieprojecten in de Verenigde Staten gebruikt als voertuig-brandstof. Sindsdien is het gebruik ervan fel verminderd en op termijn komt methanol enkel nog voor brandstofcelvoertuigen in aanmerking. Methanol en ethanol zijn zeer gelijkaardig in gebruik maar de grondstoffen zijn verschillend. Methanol wordt gewonnen uit aardgas, biomassa of steenkool, ethanol vrijwel altijd uit biomassa. Het gebruik van alcohol is niet alleen interessant voor het milieu, het kan er ook voor zorgen dat we minder afhankelijk zijn van olieproducerende landen. Alcoholen zijn brandstoffen voor vonkontstekingsmotoren (hoog octaangetal, laag cetaangetal). De dichtheid van ethanol is iets hoger dan die van benzine maar het calorisch vermogen ervan is veel lager. Ze worden voornamelijk gebruikt in een mengsel met benzine in zogenaamde ‘Fuel Flexible Vehicles’ of FFVs, voertuigen die op eender welk mengsel van alcohol en benzine kunnen rijden. De aanpassingen om van een benzinevoertuig een FFV te maken zijn gering. De meeste benzinevoertuigen kunnen rijden op een mengeling uit vooral benzine en tot 10% ethanol, of E10. Een aantal voertuigen zijn specifiek ontwikkeld om op benzine te rijden die tot 85% ethanol bevat (E85). Dit restpercentage benzine is noodzakelijk om het voertuig te doen starten omdat zuivere ethanol moeilijk ontbrandt. Bijmenging van maximaal 15% alcohol vereist geen wijzigingen aan het voertuig behalve dat de materialen (vooral kunststoffen) alcohol-bestendig moeten zijn. Bij hogere mengverhoudingen moet het injectiesysteem worden aangepast aan een grotere volumestroom brandstof. Bij toepassing van alcoholen in dieselmotoren moet gebruik worden gemaakt van pilootinjectie, moeten ontstekingsversnellers worden toegevoegd of moet de motor worden omgebouwd tot een vonkontstekingsmotor. Nadeel van alcoholen is de zeer moeilijke koude start. Bovendien zorgen ze voor nogal wat schade aan metaalonderdelen, kunststoffen (elastomeren) en smeermiddelen. Een bepaalde hoeveelheid alcoholen wordt momenteel al met gewone brandstoffen gemengd. In benzine kan tot 3% methanol worden toegevoegd. Met ethanol kan de ETBE-molecule gesynthetiseerd worden. ETBE staat voor Ethyl Tertiair Butyl Ether en is de chemische synthese die het resultaat is van de katalytische toevoeging van ethanol op isobuteen. ETBE kan tot 15 % in volume aan benzine worden toegevoegd. Methanol wordt aan MTBE (Methyl Tertiair Butyl Ether) toegevoegd. Deze twee moleculen worden in grote hoeveelheden aan benzine toegevoegd om het octaangetal te verhogen. De voorkeur wordt gegeven aan MTBE op basis van methanol omdat de productie ervan goedkoper is.

ETBE: http://en.wikipedia.org/wiki/Ethyl_tert-butyl_ether MTBE: http://en.wikipedia.org/wiki/MTBE

Biodiesel wordt uit plantaardige of dierlijke oliën gehaald. Die wordt door een chemisch trans-esterificatie proces omgezet, waardoor deze olie met een alcohol (methanol of ethanol) gaat reageren. Biodiesel wordt momenteel in variabele hoeveelheden aan diesel toegevoegd.

Milieu

Nadeel van alcoholen is de lagere energie-inhoud (voor methanol 48% van benzine, voor ethanol 65%). Bij gelijkblijvende tankinhoud betekent dit een sterk verminderde actieradius. Deze brandstoffen hebben over het algemeen geen belangrijk effect op het intrinsieke rendement van de motoren. Volgens verschillende bronnen zouden deze brandstoffen het energetische rendement zelfs kunnen verhogen. Die beweringen zijn echter nog niet voldoende bewezen. De toevoeging van kleine hoeveelheden alcoholen aan benzine resulteert in volledigere verbranding en daardoor lagere uitstoot van koolwaterstoffen, koolmonoxide en stikstofoxiden. Een probleem van methanol zijn de hoge formaldehyde emissies.

http://en.wikipedia.org/wiki/Ethyl_tert-butyl_ether�

http://en.wikipedia.org/wiki/MTBE�

81

4.9.3. DIMETHYLETHER

DME als voertuigbrandstof is relatief recent maar als drijfgas voor spuitbussen wordt het al langer geproduceerd. Een nieuwe en goedkopere productiemethode maakt DME nu ook interessant als voertuigbrandstof. DME wordt via dehydratatie uit methanol gemaakt (die op zijn beurt kan worden geproduceerd uit verscheidene koolstofhoudende producten). DME kan daardoor zowel uit aardolie worden aangemaakt als uit kolen, aardgas en biomassa. DME kan ook beschouwd worden als een synthetische “weg” voor de productie van een benzinevervanger uit methanol. DME is vooral geschikt voor een toepassing in dieselmotoren door het hoge cetaangehalte ervan (meer dan 55). Dieselmotoren zijn redelijk eenvoudig om te bouwen voor het gebruik van DME. Het voertuig moet met een brandstoftank worden uitgerust en het injectiesysteem moet worden aangepast aan een grotere volumestroom brandstof. DME kan ook in plaats van benzine, aangelengd met LPG (30 % DME / 70 % LPG) worden gebruikt. Nadeel van de DME is dat het de meeste kunststoffen en rubbers aantast zodat er naar andere afdichtingsmaterialen moet worden gezocht. Verder heeft DME nauwelijks een smerende werking zodat de inspuitpomp, die in dieselvoertuigen voor de juiste injectiedruk zorgt, onbruikbaar is. Transport/vervoer, opslag en distributie zijn voor DME vrijwel identiek als voor LPG. DME moet onder een druk van 9 bar worden opgeslagen en de tank moet dus net zoals voor LPG onder druk worden gevuld. DME wordt bij dezelfde compressieverhouding gebruikt als de diesel. Uit experimenten blijkt ook dat DME ongeveer even efficiënt is als diesel. De energie-inhoud van DME is bijna de helft van die van diesel. Dit betekent een kleinere actieradius of een veel grotere brandstoftank.

Transports Canada: http://www.tc.gc.ca/TDC/publication/pdf/13700/13788e.pdf

Milieu

DME is een relatief schone brandstof. Dankzij zijn simpele chemische structuur is de uitstoot van stikstofoxiden laag en komen er vrijwel geen deeltjes vrij. Emissies van koolwaterstoffen en koolmonoxide zijn kleiner dan of gelijk met die van voertuigen die op klassieke brandstof rijden.

4.9.4. AQUAZOLE

Aquazole is een mengsel van 85 % diesel, 12 % water en 2 % stabiliserende stoffen en organische emulgerende stoffen. Her water wordt geëmulgeerd in de diesel in druppeltjes van minder dan 1 µm. Aquazole is een melkkleurige stof. Het gebruik van een water/diesel emulsie vereist geen technologische aanpassing van de motoren, zelfs niet van de oudere. Voor de omzetting naar Aquazole is wel een aanpassing van het injectiesysteem nodig, onder andere de uitsnijding van de brandstofvoorfilter. Aquazole wordt in Frankrijk vooral voor stadsbussen gebruikt. In België is het niet beschikbaar. Door de aanwezigheid van water is Aquazole minder energiek dan diesel. Daardoor daalt het vermogen van de motor en stijgt het verbruik met ongeveer 8 à 12 %. Het probleem is dat het water/diesel mengsel onstabiel is. Met Aquazole vermindert de NOx-uitstoot met zo’n 10 à 15 % omdat de maximale verbrandingstemperatuur lager is. Aquazole vermindert ook van 50 tot 80 % de ondoorzichtigheid van de zwarte dampen door de grootte van de druppeltjes in de verbrandingskamer te verkorten. De impact op fijn stof is minder opvallend. Deze brandstof in niet compatibel met een roetfilter (FAP) omdat de uitlaatgastemperatuur vermindert en dus ook de goede werking ervan.

http://www.tc.gc.ca/TDC/publication/pdf/13700/13788e.pdf�

82

5. TRANSPORT EN MILIEU

Het transport, en vooral dan het wegtransport, heeft een aanzienlijke impact op het milieu en dus op de volksgezondheid. Deze rubriek geeft informatie over de rol en de gevolgen van de verschillende soorten uitstoot en de wetgeving terzake. De impact van een voertuig op het milieu kan worden gemeten aan de hand van een milieu "score" die in de gegevensbank ‘Schone Voertuigen’ kan worden ingekeken. U vindt er als bestuurder, naast informatie over de impact op het verbruik en de uitstoot van de wagens, ook aanbevelingen die kunnen helpen om milieubewust te rijden.

5.1. UITSTOOT

Het verbrandingsproces in de motor zorgt voor een atmosferische uitstoot. Die kan in twee categorieën worden onderverdeeld: de zogenaamde schadelijke uitstoot met gevolgen voor de luchtkwaliteit en de broeikasgassen. Onderstaande tabel geeft een overzicht van de belangrijkste soorten uitstoot als gevolg van het gebruik van

de verschillende brandstoffen (☹: sterke uitstoot, ☺ : relatief lage uitstoot). Benzine Diesel LPG Aardgas Luchtkwaliteit

Deeltjes PM ☺ ☹ ☺ ☺

Stikstofoxiden NOx ☺ ☹ ☺ ☺

Niet-methaan vluchtige organische stoffen COVNM ☹ ☺ ☺ ☺

Koolstofmonoxide CO ☹ ☺ ☺ ☺

Versterkt het broeikaseffect

Koolstofdioxide CO2 ☹ ☹ ☹ ☹

Methaan CH4 ☹

Distikstofmonoxide N2O ☹ ☹ ☹ ☹

Uitstoot met negatieve gevolgen voor de luchtkwaliteit is tevens nefast voor de gezondheid en het milieu. De belangrijkste gevolgen zijn rechtstreekse lichamelijke schade, ozonvorming, zure regen, schade aan ecosystemen en beschadiging van gebouwen. Lijsten met de uitstoot van de voornaamste gassen zijn beschikbaar op: • Bureau fédéral du Plan :

http://www.plan.be/databases/database_det.php?lang=fr&TM=27&IS=79&ID=14&DB=TRANSP

• Federaal Planbureau http://www.plan.be/databases/database_det.php?lang=nl&TM=27&IS=79&ID=14&DB=TRANSP

• Vlaamse Milieumaatschappij (VMM) http://www.milieurapport.be/nl/feiten-cijfers/MIRA-T/sectoren/transport/

• Waals Gewest http://airclimat.wallonie.be/spip/-L-inventaire-des-emissions-.html

http://www.plan.be/databases/database_det.php?lang=fr&TM=27&IS=79&ID=14&DB=TRANSP�

http://www.plan.be/databases/database_det.php?lang=nl&TM=27&IS=79&ID=14&DB=TRANSP�

http://www.milieurapport.be/nl/feiten-cijfers/MIRA-T/sectoren/transport/�

http://airclimat.wallonie.be/spip/-L-inventaire-des-emissions-.html�

83

• Région de Bruxelles-Capitale

http://documentation.bruxellesenvironnement.be/documents/Air_43_2007.PDF

• Brussels Hoofdstedelijk Gewest http://documentatie.leefmilieubrussel.be/documents/Lucht_43_2007.PDF

5.1.1. RECHTSTREEKSE IMPACT OP DE GEZONDHEID:

De meeste verontreinigende stoffen kunnen een rechtstreekse impact hebben op de gezondheid van mensen. Het kan hierbij gaan om acute gevolgen voor de gezondheid (toxische substanties, gevolgen voor de luchtwegen, neurologische gevolgen) en chronische gevolgen (kanker, chronische psychische aandoeningen, gevolgen voor het cardiovasculaire systeem, ontwikkeling van allergieën en astma).

Deeltjes

De term «deeltjes» is een algemene benaming voor alle vaste deeltjes en druppeltjes die door de lucht zweven, zoals stof, verontreinigingen, rook of druppeltjes. De uitstoot van deeltjes die rechtstreeks het gevolg zijn van het autoverkeer en de deeltjes als gevolg van de transformatie van uitlaatuitstoot die door autovoertuigen wordt voortgebracht, zijn over het algemeen « fijne » stofdeeltjes, met een diameter kleiner dan 2,5 micrometer (PM2,5). Het zijn kleine roetclusters die verschillende organische en niet-organische bestanddelen hebben geabsorbeerd, vooral olie- en brandstofresten. Deze deeltjes zijn nefast voor de gezondheid omdat ze tot diep in de longblaasjes kunnen doordringen. Enige ongerustheid bestaat omtrent de mogelijkheid dat deeltjesfilters het spectrum van de deeltjes verplaatsen naar de fijnste korrelgrootteverdeling waardoor het aantal per km uitgestoten deeltjes uiteindelijk niet vermindert. Ze kunnen leiden tot neus-, keel- en oorirritatie. Langere blootstelling kan chronische longaandoeningen veroorzaken. Onlangs is de aandacht vooral uitgegaan naar de kankerverwekkende eigenschappen en de mogelijke gevolgen van die deeltjes op het cardiovasculaire systeem, vooral bij de adsorptie van polyaromatische koolwaterstoffen (PAK). Dieselvoertuigen zijn de voornaamste bron van roetdeeltjes. Een recente studie heeft ook de significante impact van de uitstoot van (kleinere) deeltjes van benzinemotoren met rechtstreekse injectie aangetoond. Het transport is verantwoordelijk voor ongeveer 31% van de totale PM2,5 uitstoot in Vlaanderen (2007). In het Brussels Gewest (2007) was het wegtransport goed voor 71% van de PM2,5 uitstoot, in het Waalse Gewest (2005) voor 30 % van de PM2,5 uitstoot.

Niet-methaan vluchtige organische stoffen

De groep van niet-methaan vluchtige organische stoffen (of koolwaterstoffen) bestaat uit een brede waaier aan verschillende stoffen. Naast een indirect gevolg op de gezondheid door de vorming van troposferische ozon (cfr. verder), kunnen bepaalde stoffen van deze groep een rechtstreeks gevolg hebben op de gezondheid. Benzeen en 1,3 butadieen zijn de voornaamste kankerverwekkende stoffen die tot die groep behoren. Benzinegebruik is de voornaamste bron van vluchtige organische stoffen. Het wegtransport is goed voor 33% (Vlaams Gewest, 2006), 16% (Brussel, 2007) en 40% (Waals Gewest, 2005) van de totale uitstoot van organische stoffen.

Koolstofmonoxide

CO is een toxisch gas dat wordt uitgestoten bij onvolledige verbranding van de brandstof. Hoge CO concentraties zijn dodelijk. Blootstelling aan lagere concentraties kan leiden tot cardiovasculaire en neurologische problemen en de luchtwegen beschadigen. De transportsector is verantwoordelijk voor ongeveer 18,6% (in het Vlaams Gewest) van de totale CO-uitstoot (84% te Brussel, 65% in het Waals Gewest).

http://documentation.bruxellesenvironnement.be/documents/Air_43_2007.PDF�

http://documentatie.leefmilieubrussel.be/documents/Lucht_43_2007.PDF�

84

Gevaarlijke concentraties kunnen worden bereikt in gesloten ruimtes (tunnels, garages) of in de stad, vooral bij druk verkeer.

Stikstofoxiden

Van alle stikstofoxiden is NO2 de voornaamste verbinding met rechtstreekse gevolgen voor de gezondheid. NO2 kan de luchtwegen beschadigen en het longweefsel onherstelbaar aantasten. Het transport is de voornaamste bron van NOx-uitstoot (60% van de totale uitstoot in het Vlaams Gewest, 42% in het Waals Gewest (2005) en 48% te Brussel (2007)).

Zwaveldioxide

SO2 kan vooral omwille van oxidatie van zwavelzuur in aanwezigheid van water de luchtwegen beschadigen en verlengde irritaties kunnen tot infecties leiden (chronische bronchitis). Het lage zwavelgehalte van benzine en diesel zorgt voor een verwaarloosbare SO2-uitstoot, vergeleken met de uitstoot die eigen is aan de brandstofproductie.

5.1.2. OZONVORMING

Een niet te onderschatten gevolg van het transport op de gezondheid is de zomersmog, die niet mag worden verward met wintersmog die vooral te wijten is aan stof en zure gassen zoals SO2. Bepaalde NMVOS en NOx reageren onder invloed van het zonlicht en de hoge temperaturen en gaan in de onderste lagen van de atmosfeer troposferische ozon vormen. Tijdens warme zomerdagen kan de ozonconcentratie te hoog zijn. Sterke concentraties leiden tot irritatie van de keel, neus en ogen. Ademen wordt moeilijker en ze kunnen tot vervroegde veroudering van de longen leiden. Kinderen en bejaarden zijn het meest gevoelig voor sterke ozonconcentraties.

5.1.3. BROEIKASGASSEN

Naast de rechtstreeks negatieve impact op de luchtkwaliteit, stoten voertuigen ook broeikasgassen uit. Wetenschappers zijn het erover eens dat deze gassen verantwoordelijk zijn voor de opwarming van de aarde en sterk de klimaatomstandigheden beïnvloeden. Bepaalde gassen in de atmosfeer laten de invallende zonnestralen door; ze absorberen echter wel de door de aarde uitgestoten infrarood stralen. Dit heet men het broeikaseffect en het fenomeen zorgt ervoor dat het klimaat op aarde leefbaar is. Zonder de natuurlijke aanwezigheid van die broeikasgassen zou de temperatuur op aarde gemiddeld 33°C lager zijn. Bijkomende uitstoot van broeikasgassen als gevolg van de menselijke activiteiten brengt dit evenwicht echter in gevaar. De gevolgen van dit verstoorde evenwicht zijn nog niet exact gekend maar men vreest reeds voor een klimaatsverandering, de stijging van het zeeniveau, de toename van woestijngebieden of het verdwijnen van bepaalde biotopen. We weten reeds dat de gevolgen voor de aarde aanzienlijk kunnen zijn, dat ze zich op lange termijn zullen doorzetten en dat ze alle regio’s ter wereld zullen treffen.

Koolstofdioxide (CO2)

CO2 wordt gevormd bij de brandstofverbranding. De CO2 uitstoot is dus evenredig met het brandstofverbruik van de wagen: hoe groter de hoeveelheid verbrande brandstof, hoe hoger de CO2 uitstoot. Benzinewagens stoten dus meer CO2 uit dan dieselwagens. CO2 is geen gevaarlijk gas maar het speelt wel een grote rol in het broeikaseffect. CO2 is het belangrijkste broeikasgas dat door de menselijke activiteit wordt vrijgegeven. In tegenstelling tot de uitstoot van andere verontreinigende stoffen (cfr. verder), zijn er nog geen normen voor de CO2 uitstoot als gevolg van de werking van een voertuig. Binnen de Europese Unie wordt daar echter

85

werk van gemaakt. Zo heeft de automobielindustrie een overeenkomst ondertekend met de Europese Commissie om de gemiddelde CO2 uitstoot van nieuwe wagens met 25% te verminderen tegenover 1995 (om tot een gemiddelde van ongeveer 140 g/km te komen). Op de Kyoto-conferentie in 1997 hebben de industrielanden een protocol opgesteld waarin de verschillende landen een akkoord hebben uitgewerkt om de totale CO2 uitstoot tegen 2012 met minstens 5% te verminderen in vergelijking met het niveau van 1990. België heeft beloofd die uitstoot met 7,5% te beperken. In vergelijking met 1990 stelt men tijdens de periode 1990-2006 echter een lichte stijging van de totale Belgische uitstoot van koolstofdioxide (CO2) vast van 0,24 % (met een opvallende daling sinds 2004). In de transportsector wordt over diezelfde periode de sterkste stijging van de CO2 uitstoot vastgesteld: + 26 %. Het aandeel door het wegtransport uitgestoten CO2 wordt voor 2006 op 21 % van de Belgische uitstoot geschat.

Methaan (CH4)

Methaan is net als CO2 een belangrijk broeikasgas. 1 g CH4 komt overeen met 21 g CO2, wat bewijst dat het wel degelijk het broeikaseffect kan verhogen. Vooral voertuigen op aardgas stoten methaan uit. Die uitstoot wordt niet gemeten bij de certificatie van het voertuig. Momenteel zijn het vooral benzinevoertuigen die verantwoordelijk zijn voor die uitstoot, vooral omdat er zo veel meer zijn dan voertuigen die op aardgas rijden.

Distikstofmonoxide (N2O)

Distikstofmonoxide is het derde door voertuigen uitgestoten broeikasgas. 1 g N2O komt overeen met 310 g CO2, wat bewijst dat het ook de neiging heeft om tot het broeikaseffect bij te dragen. Deze uitstoot is afhankelijk van het soort brandstof en het soort katalysator. Momenteel is het niet gereglementeerd. Deze uitstoot is in opmars en dat heeft vooral te maken met verouderde katalysatoren op benzinevoertuigen

5.1.4. SCHADE AAN ECOSYSTEMEN EN AAN GEBOUWEN

De in de atmosfeer uitgestoten verbindingen die zwavel en stikstof bevatten zijn verantwoordelijk voor verzuring met bijzonder kwalijke gevolgen voor de natuur en de gebouwen. SO2 en de NOx worden in zuren omgezet en vervolgens in vloeibare of droge vorm op het aardoppervlak afgezet. Dit heet men vochtige (zure regen) of droge afzetting. De verzuring van de bodem tast de vegetatie aan en wijzigt fauna en flora. Verzuring en stofdeeltjes beschadigen tevens materialen, gebouwen en het historisch erfgoed. De door dieselvoertuigen uitgestoten stofdeeltjes zijn bijzonder fijn en zorgen ervoor dat gevels sneller zwart worden. Bepaalde stoffen zetten zich op die deeltjes vast (sulfaten, nitraten), versnellen de schade als gevolg van de verzuring en werken het fenomeen dus in de hand. De Nox-uitstoot leidt tevens tot eutrofiëring van natuurlijke omgevingen. Eutrofiëring zorgt voor de ontregeling van ecologische processen en cycli door de overmatige aanvoer van nutriënten (stikstof en fosfor) in het milieu. De belangrijkste gevolgen van eutrofiëring zijn de kwalitatieve aantasting van de vegetatie en oppervlaktewateren. Zo is het transport goed voor 16% van de totale zure uitstoot in het Vlaams Gewest. Wat de eutrofiëring betreft, is 6% van de stikstofhoudende en fosforhoudende verbindingen te wijten aan het transport.

5.1.5. GELUIDSOVERLAST

Geluidshinder is een aanzienlijk milieuprobleem gelet op de impact ervan op de gezondheid en de levenskwaliteit van personen. Het lawaai van een automotor is gereglementeerd. Voor een dieselmotor is de norm momenteel 75 dB, voor benzinemotoren 74 dB. Het geluidsniveau van het verkeer zal zelden rechtstreekse en onomkeerbare schade aanrichten. Lawaai en trillingen kunnen echter wel bepaalde

86

activiteiten zoals slaap, communicatie of lezen … verstoren. De gezondheid van personen kan dus onrechtstreeks worden beïnvloed door vermoeidheid, hoofdpijn, rusteloze slaap of verhoogde bloeddruk. Ook het risico op een hartinfarct stijgt naarmate de geluidsoverlast toeneemt. Het transport is goed voor 60% van de totale geluidsoverlast in Vlaanderen. 25% van de bevolking ongeveer is blootgesteld aan geluidshinder van het verkeer.

87

5.2. ECOSCORE

De kwalificatie van een « schoon » of beter nog « milieuvriendelijk » voertuig is niet eenvoudig omdat er een gewogen waarde moet worden gegeven aan verschillende vormen van uitstoot waarvan de gevolgen op het milieu verschillend zijn. Het door VITO, de VUB en ULB gevoerde en door het Vlaams Gewest gefinancierde onderzoeksproject 'Ecoscore' heeft een methodologie ontwikkeld voor de berekening van een Ecoscore waarmee het volledige wagenpark (conventionele en alternatieve technologieën, oude of nieuwe wagens, personenwagens, vrachtwagens, tweewielers) kan worden vergeleken. Ecoscore is een verbeterde versie van twee bestaande methodologieën, die binnen het project Schone voertuigen/Véhicules propres werden ontwikkeld voor het Brussels Gewest ((http://www.ibgebim.be) en de methodologie 'Cleaner Drive' die binnen een Europees onderzoeksproject kadert. De Ecoscores van alle op de Belgische markt beschikbare wagens worden binnen de databank van milieuvriendelijke voertuigen vergeleken. De Ecoscore wordt berekend op basis van de hoogste uitstootwaarden van het voertuig (uitstoot van uitlaatgassen en geluidsuitstoot) en de uitstoot als gevolg van de productie en distributie van brandstof (uitstoot geassocieerd aan de productie en distributie van brandstof). De aldus verkregen waarden worden gecombineerd binnen een milieuscore tussen 0 en 100. Hoe hoger de score, hoe milieuvriendelijker het voertuig. De uitstoot wordt in drie categorieën onderverdeeld: uitstoot met gevolgen voor het broeikaseffect, uitstoot met een impact op de luchtkwaliteit (opgesplitst in functie van hun impact op de gezondheid of op het ecosysteem) en geluidsuitstoot. De broeikasgassen die in aanmerking worden genomen zijn de volgende:

• Koolstofdioxide (CO2) • Methaan (CH4) • Distikstofmonoxide (N20)

Het relatieve gewicht van de verschillende broeikasgassen wordt gemeten aan de hand van het 'Global Warming Potential, GWP', of de potentiële bijdrage aan de opwarming van de aarde, waarbij alle broeikasgassen in CO2 worden uitgedrukt. De conversiefactor wordt berekend op basis van de GIEC (IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change) van de Verenigde Naties. De verontreinigende stoffen die een impact op de luchtkwaliteit hebben en die in de Ecoscore zijn opgenomen zijn de volgende:

• Koolstofmonoxide (CO) • Koolwaterstof (HC) • Stikstofdioxide (NO2) • Deeltjes (PM) • Zwaveldioxide (SO2)

Voor de weging van de uitstoot van die verontreinigende stoffen werd gebruik gemaakt van een methodologie van externe kosten. Binnen die methodologie wordt een monetaire waarde toegekend (uitgedrukt in €/g) aan de verschillende soorten uitstoot. Daarbij baseert men zich op de impact ervan en de schade die ze aan mens en milieu berokkenen. Deze monetaire waarden werden berekend binnen een breed panel van onderzoeksprojecten met behulp van experts inzake volksgezondheid en milieu en economisten. De methodologie geeft tevens verschillende waarden al naargelang de uitstoot zich in een stedelijke of landelijke omgeving voordoet. Voor de uitstoot als gevolg van de brandstofproductie werden enkel landelijke externe kosten gebruikt. Voor de uitstoot afkomstig van uitlaatgassen van wagens, werd een weging stad/platteland gebruikt. Die is specifiek ontwikkeld voor de berekening van de milieuscore in België. De gebruikte waarden komen van het project ExterneE. Dit is een door de Europese Commissie gefinancierd project, dat een wetenschappelijke referentie is op het vlak van de externe kosten.

88

Wat de geluidsuitstoot betreft werd met het volgende rekening gehouden:

• Motorlawaai (dB(A))

Weging Voor elk type voertuig werd de impact in de drie categorieën vergeleken met de impact veroorzaakt door een referentievoertuig. Dit referentievoertuig werd gedefinieerd als de 'de beste beschikbare technologie'. Voor een wagen gaat het bijvoorbeeld om een wagen die aan de Euro 4 norm voldoet met een CO2-uitstoot van 120 g/km. De weging van de drie impactcategorieën in een indicator inzake 'milieuvriendelijkheid' van het voertuig gebeurt op basis van de volgende wegingsfactoren. Wegingsfactoren voor de impactcategorieën:

• Broeikaseffect 50% • Luchtkwaliteit 40%

o Volksgezondheid (20%) o Ecosysteem (20%)

• Lawaai 10%

Verschil tussen Ecoscore en CO2-uitstoot:

De CO2-uitstoot wordt bij nieuwe wagens telkens vermeld. Ook in advertenties kom je dit tegen. Sommige constructeurs pakken uit met 'zeer milieuvriendelijke wagens' die weinig CO2 uitstoten. Maar de CO2-uitstoot zegt niets over de andere emissies, zoals de uitstoot van fijn stof (roetdeeltjes). Een wagen met lage CO2-uitstoot is dus niet per definitie een milieuvriendelijk voertuig.

De Ecoscore houdt naast CO2 ook rekening met de andere emissies die worden uitgestoten en geeft dus wel een totaalbeeld.

Verschil tussen Ecoscore en Euro norm:

Een voertuig dat op de markt wordt gebracht moet aan bepaalde voorwaarden voldoen. Zo legt Europa bepaalde beperkingen op voor de uitstoot van NOx, CO, koolwaterstoffen en fijne stof (roetdeeltjes). Die normen worden steeds strenger en krijgen telkens een hoger cijfer. Sinds 2005 geldt voor personenwagen bijvoorbeeld de Euro 4 norm, die strenger is dan de voorgaande Euro3 norm.

Toch geeft deze Euronorm geen totaalbeeld hoe milieuvriendelijk de wagen is. De uitstoot van CO2 wordt niet in rekening gebracht. Er is ook een belangrijk verschil tussen de beperkingen die gelden voor benzinewagens en voor dieselwagens. Een Euro 4 dieselwagen is dus niet even milieuvriendelijk als een Euro 4 benzinewagen. Ook binnen dezelfde brandstofsoort en dezelfde norm zijn er nog belangrijke verschillen in uitstoot mogelijk. Een Euro 4 diesel met roetfilter stoot bijvoorbeeld meer dan 90% minder fijn stof uit dan een Euro 4 diesel zonder roetfilter.

De Ecoscore houdt rekening met de individuele emissies van elke wagen en houdt ook rekening met de CO2-uitstoot. De Ecoscore geeft zo wel een totaalbeeld.

De evaluatie van de gereglementeerde uitstoot (CO, HC, NOx, dieseldeeltjes) en de geluidsuitstoot zijn op certificatietests gebaseerd (cfr. wetgeving inzake uitstoot). Elk voertuigmodel dat op de markt komt ondergaat verschillende tests. Naast andere parameters wordt de uitstoot gemeten volgens gestandaardiseerde werkingscycli. Sinds 2000 moeten personenwagens aan uitstootnormen voldoen, de zogenaamde EURO III normen. Sinds 2005 gelden de strengere EURO IV-normen. Deze reglementering heeft betrekking op de uitstoot van NOx, CO, koolwaterstoffen en deeltjes.

89

Dankzij de tijdens de certificatietest gemeten uitstootwaarden kunnen gegevens worden ingezameld die voor het volledige wagenpark vergelijkbaar zijn, terwijl de uitstoot in het reële verkeer sterk kan verschillen van de uitstoot die tijdens de testcyclus wordt gemeten. Indien deze gegevens niet beschikbaar zijn, nl. voor voertuigen met alternatieve brandstoffen of aandrijvingtechnieken, of een gemoderniseerde techniek, werden de gebruikte waarden tijdens objectieve testprogramma’s volgens vergelijkbare testcycli gemeten. In het geval van oude wagens waarvoor geen enkele homologatiedatum beschikbaar was, werden de uitstootgegevens van het onderzoeksprogramma COPERT gehanteerd. Bij de uitstoot als gevolg van de brandstofproductie (of van elektriciteit in het geval van elektrisch aangedreven wagens) gaat het om de uitstoot als gevolg van de ontginning, de raffinage, het transport en de verdeling van brandstof (of elektriciteit). De uitstoot wordt uitgedrukt in gram per gigajoule geproduceerde brandstof en wordt herberekend in g/km aan de hand van het brandstofverbruik van de wagen. Binnen deze methodologie werd de uitstoot van CO2, CO, NOx, CH4, NMHC, SO2 en PM berekend op basis van het door de Europese Commissie gefinancierde project 'Methodologies for Estimating Air Pollutant Emissions from Transport', kortweg MEET.

5.3. REGELGEVING INZAKE MILIEU

Verschillende Europese richtlijnen zijn van toepassing op uitlaat-, verdampings- en gasuitstoot en op de duurzaamheid van de voorzieningen tegen verontreiniging van alle motorvoertuigen. Ze voorzien tevens in minimale specificaties die op sanitaire en milieucriteria zijn gebaseerd voor in voertuigen gebruikte brandstoffen. De Lidstaten zijn verantwoordelijk voor de invoering van brandstofcontrolesystemen.

5.3.1. LICHTE VOERTUIGEN

De Europese regelgeving inzake uitstoot van nieuwe lichte voertuigen (personenwagens en lichte vrachtwagens) is bepaald door Richtlijn 70/220/EEG. Deze richtlijn telt verschillende amendementen; de belangrijkste staan in Richtlijnen 93/59/EG en 96/69/EG (inzake Euro 1 en Euro 2 normen), Richtlijn 98/69/EC inzake Euro 3 en Euro 4 normen en het Reglement 715/2007 van 20 juni 2007 tot bepaling van de Euro 5 en 6 uitstootnormen. De nieuwe Euro 5 norm is vanaf 1 september van toepassing en legt striktere niveaus vast voor de uitstoot van deeltjes en van NOx voor nieuwe voertuigen en bestelwagens die op de communautaire markt worden verkocht. Door deze strengere normen zullen dieselmotoren met een deeltjesfilter moeten worden uitgerust. Euro 6, die in 2014, vijf jaar na Euro 5, in werking treedt, zal de grenzen voor de uitstoot van stikstofoxiden door wagens met een dieselmotor gevoelig verlagen. In volgende tabellen staan naast de waarden inzake de verschillende uitstootnormen ook de datums waarop ze worden ingevoerd. Deze invoerdatum is van toepassing op de certificatie van nieuwe voertuigen. Voor voertuigen met een certificatie voor een vorige uitstootnorm voorzien de richtlijnen in een periode van een jaar, om nog te worden ingeschreven en in het verkeer te worden gesteld.

90

Tabel : Europese Unie, uitstootnormen voor personenwagens (Categorie M1*), (massa < 2610 kg), in g/km.

Datum van inwerkingtreding CO HC HC+NOx NOx PM

Diesel Euro 1 1992.07 2.72 - 0.97 - 0.14 Euro 2, IDI 1996.01 1.0 - 0.7 - 0.08 Euro 2, DI 1996.01 a 1.0 - 0.9 - 0.10 Euro 3 2000.01 0.64 - 0.56 0.50 0.05 Euro 4 2005.01 0.50 - 0.30 0.25 0.025 Euro 5 2009.09 b 0.50 - 0.23 0.18 0.005 e Euro 6 2014.09 0.50 - 0.17 0.08 0.005 e Benzine of op aardgas of LPG Euro 1 1992.07 2.72 - 0.97 - - Euro 2 1996.01 2.2 - 0.5 - - Euro 3 2000.01 2.30 0.20 - 0.15 - Euro 4 2005.01 1.0 0.10 - 0.08 - Euro 5 2009.09 b 1.0 0.10 c - 0.06 0.005 d, e Euro 6 2014.09 1.0 0.10 c - 0.06 0.005 d, e * : bij de stappen Euro 1 tot 4 werden de personenwagens > 2500 kg opgeleverd als voertuigen categorie N1. a : tot 30 september 1999 (na deze datum moeten de DI motoren (met directe injectie) voldoen aan de limieten voor IDI motoren (met

indirecte injectie). b : januari 2011 voor alle modellen. c : et HCNM = 0.068 g/km. d : enkel van toepassing op voertuigen met een DI motor. e : voorstel tot wijzing naar 0,003 g / km via de meetprocedure « Programma deeltjesmeting », via een evaluatie van het aantal deeltjes. Er

moet zo snel mogelijk een numerieke norm worden bepaald en uiterlijk tegen de inwerkingtreding van de Euro 6 norm. De uitstoot wordt gemeten aan de hand van een verplichte testcyclus. Deze cyclus is een combinatie van de UDC (Urban Driving Cycle) en de EUDC (Extra Urban Driving Cycle). Sinds de invoering van de Euro 3 norm, houdt de testprocedure rekening met de meetnormen tijdens de 40 eerste seconden, nl. bij het opwarmen van de motor. De momenteel gebruikte cyclus is de New European Driving Cycle (NEDC), die vier stedelijke cycli omvat aan een maximumsnelheid van 50 km/uur plus een cyclus buiten de stad aan een maximumsnelheid van 120 km/h. Er moet worden op gewezen dat deze cyclus het rijgedrag in reële verkeersomstandigheden onvoldoende weergeeft: de acceleraties zijn te laag vergeleken met reële omstandigheden. De rijcycli als gevolg van reële metingen geven een dynamiek weer die heel wat belangrijker is dan de officiële cycli, tegen een gelijkaardige gemiddelde snelheid. Bovendien zorgt het gebruik van een versnellingsbak voor een laag toerental, zeker voor krachtige wagens. Onderstaande figuur geeft een registratie weer op een voertuig (in rood) vergeleken met de officiële Europese cyclus (in blauw).

91

Figuur : Reëel gebruik van een voertuig in reële omstandigheden (in rood) vergeleken met de officiële Europese cyclus (in blauw).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400

Temps (s)

Vite

sse

(km

/h)

Parcours mixte à Liège Cycle européen mixte

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400Temps (s)

Snel

heid

(km

/h)

Parcours mixte à Liège Cycle européen mixte

92

Andere tests hebben betrekking op een uitstoottest tegen lage temperatuur (7°C) voor benzinevoertuigen sinds 2002, en op de evaluatie van de uitstoot door verdamping en de uitstoot van de carter. Behalve het naleven van de voormelde uitstootnormen, moeten de constructeurs de duurzaamheid garanderen van de vervuilingcontrolevoorzieningen voor een afstand van 160 000 km. De Euro 3 en 4 regelgeving had tevens een aantal maatregelen ingevoerd zoals een ingebouwd diagnosesysteem (OBD : On-Board emission Diagnostics system). Dit systeem, dat tussen 2000 en 2005 verplicht was, moest het uitstootniveau controleren en een eventueel slecht functioneren van de antivervuilingsuitrusting van de wagens detecteren. Met de Euro 5 en 6 regelgeving wordt dit systeem verduidelijkt en uitgebreid.

• Samenvatting van de wetgeving, Euro 5 en Euro 6: beperking van de vervuilende emissies van lichte voertuigen: http://europa.eu/scadplus/leg/nl/lvb/l28186.htm

• Online information service on clean diesel engines and diesel emissions :

http://www.dieselnet.com/standards/eu/ld.php

5.3.2. ZWARE VOERTUIGEN

Bij zware voertuigen is het in tegenstelling tot lichte voertuigen de uitstoot van de motor, en niet die van het voertuig die is gereglementeerd. Vrachtwagens worden immers niet in massa geproduceerd maar met een grote variëteit in chassisafmetingen en transmissies. Daarom heeft de typegoedkeuring betrekking op de motor (of meer bepaald de motor die deel uitmaakt van een gamma motoren), die wordt gehomologeerd in functie van zijn uitstoot aan de uitlaat. De testprocedures en grenswaarden staan in het reglement bepaald. De Europese wettelijke grondslag voor de uitstootnormen van zware voertuigen is de Richtlijn 88/77/EEG, geamendeerd door Richtlijn 1999/96/EG inzake Euro III, IV en V standaards voor de jaren 2000 tot 2008. In deze richtlijn worden de uitstootnormen voor de voertuigen met een lage uitstoot op dezelfde manier gedefinieerd (EEV, Enhanced Environmentally friendly Vehicle). De Euro-normen voor vrachtwagens worden gewoonlijk met een Romeins cijfer aangeduid om ze te onderscheiden van die voor lichte voertuigen. Sinds de Euro III norm werd de vroegere testcyclus ECE R-49 vervangen door twee testcycli: ESC (European Stationary Cycle) en de meer dynamische ETC (European Transient Cycle). Voor de certificatie van de nieuwe voertuigen met een Euro III dieselmotor mag de fabrikant tussen twee testcycli kiezen. Voor de Euro IV certificering en de EEV-voertuigen moet de uitstoot volgens beide cycli zijn gecertificeerd. De Euro IV uitstootlimieten voor vrachtwagens en bussen zijn van toepassing sinds 9 november 2006 en de Euro V uitstootlimieten sinds oktober 2008 voor de nieuwe goedkeuringen in beide gevallen. Een nieuw « Euro VI » voorstel (Voorstel voor Verordening COM(2007)851) ligt momenteel bij de EU-instanties op tafel. Het vraagt een nieuwe verstrenging van de uitstootlimieten van de zware voertuigen voor deeltjes en stikstofoxiden (NOx) t.o.v. de in het kader van Euro V bepaalde limieten. Het voorstel bevat tevens een vereiste die bepaalt dat de informatie uit het ingebouwde diagnosesysteem (OBD) en de informatie over de herstelling en het onderhoud van de voertuigen via websites zullen moeten worden meegedeeld.

http://europa.eu/scadplus/leg/nl/lvb/l28186.htm�

http://www.dieselnet.com/standards/eu/ld.php�

93

De voorgestelde verordening bevat bovendien vereisten die zijn opgesteld binnen het kader van de werkgroep CEE-ONU WP.29, een wereldforum voor de harmonisatie van regelgevingen inzake voertuigen. Voor de evaluatie van de uitstoot van verontreinigende stoffen, beoogt ze het gebruik van wereldwijd geharmoniseerde stationaire (WHSC) en transiënte (WHTC) rijcycli, die op wereldvlak zijn geharmoniseerd en die beter beantwoorden aan de reële werkingsomstandigheden. Het voorstel bevat ook voorschriften voor de typegoedkeuring van uitlaatgasnabehandelingssystemen zoals katalysatoren en roetfilters (DPF).

De Euro VI norm moet in april 2013 in werking treden. Het voorstel voorziet in overgangsperiodes om de autoconstructeurs voldoende tijd te laten. In onderstaande tabel staan de uitstootwaarden met betrekking tot de verschillende Euro normen en de implementatiegegevens ervan volgens beide testcycli. Stap Datum Test CO HC NOx PM Rook c Euro I 1992, < 85 kW ECE R-49 4.5 1.1 8.0 0.612 1992, > 85 kW 4.5 1.1 8.0 0.36 Euro II Okt. 1996 4.0 1.1 7.0 0.25 Okt. 1998 4.0 1.1 7.0 0.15 Euro III Okt. 1999, EEVs only ESC & ELR 1.5 0.25 2.0 0.02 0.15

Okt. 2000 ESC & ELR 2.1 0.66 5.0 0.10 0,13 a 0.8

Euro IV Okt. 2005 1.5 0.46 3.5 0.02 0.5 Euro V Okt. 2008 1.5 0.46 2.0 0.02 0.5 Euro VI† Apr. 2013 b 1.5 0.13 0.4 0.01 † Voorstel (21/12/2007) a : for engines of less than 0.75 dm3 swept volume per cylinder and a rated power speed of more than 3000 min-1 b : okt. 2014 voor alle modellen c : de opaciteit van de rook wordt gemeten volgens de test « European Load Response (ELR) » of testcyclus.

• Voorstel voor Europese verordening: goedkeuring van de motorvoertuigen en motoren gelet op de

uitstoot van zware vrachtwagens (Euro VI) en toegang tot informatie inzake herstel en onderhoud van de voertuigen: http://www.europarl.europa.eu/oeil/file.jsp?id=5578852&noticeType=null&language=en

• Online information service on clean diesel engines and diesel emissions :

http://www.dieselnet.com/standards/eu/ld.php

5.3.3. KWALITEIT VAN DE BRANDSTOFFEN

Richtlijn 98/70/CE bepaalt minimale specificaties gebaseerd op sanitaire en milieucriteria voor brandstoffen die in voertuigen worden gebruikt. De kwaliteit van de brandstoffen is voor het milieu essentieel, ze heeft immers gevolgen voor de vervuilende uitstoot van motoren en dus voor de luchtkwaliteit. De kwaliteit bepaalt tevens het gemak waarmee constructeurs erin slagen de gewenste uitstootlimieten van verontreinigende stoffen en broeikasgassen te halen. Het niet-naleven van de specificaties die op brandstoffen van toepassing zijn kan tot een verhoging van de uitstoot leiden (zo kan een teveel aan zuurstofverbindingen de NOx uitstoot doen stijgen). Dit kan de motoren en de voorzieningen voor de zuivering van uitlaatgassen beschadigen (een teveel aan zwavel kan bijvoorbeeld katalysatoren beschadigen), wat dan weer kan leiden tot een hogere uitstoot van verontreinigende stoffen in de atmosfeer. Als garantie dat de door de richtlijn opgelegde kwaliteitsnormen

http://www.europarl.europa.eu/oeil/file.jsp?id=5578852&noticeType=null&language=en�

http://www.dieselnet.com/standards/eu/ld.php�

94

worden gerespecteerd moeten de Lidstaten systemen invoeren om de kwaliteit van de brandstoffen te controleren. Zo werden kwaliteitsnormen inzake het maximale zwavelgehalte in diesel en benzine bepaald voor de brandstof.

Tabel: maximale zwavelgehalte (ppm) Jaar van invoering Benzine Diesel

2000 150 350 2005 50 50 2009 10 10

Het Fonds voor de Analyse van Aardolieproducten, kortweg FAPETRO, controleert de kwaliteit van de petroleumproducten die op de Belgische markt komen. De door het FAPETRO uitgevoerde kwaliteitscontroles hebben betrekking op het naleven van de “productnormen” (EN228 voor benzine en EN590 voor diesel, Europese normen die in België van toepassing zijn). Cfr. hoofdstuk over de brandstoffen

.

De kwaliteit van de brandstoffen die op de Belgische markt komen is de laatste jaren verbeterd. En toch is de situatie er in 2007 globaal op achteruit gegaan, vooral na de invoering van brandstoffen met een laag zwavelgehalte (10 ppm) begin 2007. Deze verslechterde “kwaliteit” in 2007 is te wijten aan de moeilijke analyse van zwavel in diesel, onder de 20 ppm en de kwaliteit van de zogenaamde “witte” pompen die in 2007 is verslechterd.

Bron : Belgische Petroleum Federatie.

• FOD Economie, KMO, Middenstand en Energie : http://mineco.fgov.be/energy/fapetro/home_nl.htm

• Belgische Petroleum Federatie:

http://www.petrolfed.be/dutch/dossiers/controle_van_de_kwaliteit.htm

5.4. MILIEUBEWUST RIJDEN

Het verbruik en de uitstoot van het voertuig in het verkeer zijn niet enkel afhankelijk van de technologie van het voertuig, maar vooral van het rijgedrag van de bestuurder en de verkeersomstandigheden. Hieronder staan een aantal aanbevelingen voor een zuinig gebruik van de wagen:

5.4.1. RIJSTIJL EN GEDRAG AAN HET STUUR

Typisch voor een sportieve rijstijl zijn hoge snelheid, sterke acceleraties en bruusk remmen.

http://www.petrolfed.be/dutch/fed_nl.htm�

http://mineco.fgov.be/energy/fapetro/home_nl.htm�

http://www.petrolfed.be/dutch/dossiers/controle_van_de_kwaliteit.htm�

95

Met dergelijke rijstijl kan het verbruik in het stadsverkeer maar ook erbuiten 20 à 50% hoger liggen dan met een normale rijstijl. Uit onderstaande grafiek blijkt bovendien dat de gemiddelde verplaatsingssnelheid tussen de ene en de andere rijstijl weinig verschilt.

Figuur: Gemiddeld brandstofverbruik en snelheid van de wagens (benzine 3-weg katalysator) in diverse rijomstandigheden (DB = driving behaviour, CS = cold start, HS = hot start) . Hoe constanter de snelheid, hoe lager het verbruik. Daarom is het belangrijk dat de bestuurder anticipeert, dat hij ziet wat er voor hem in het verkeer gebeurt en dat hij voldoende afstand t.o.v. de voorligger houdt. Zo vermijdt men plots te moeten remmen, wanneer de voorligger remt. Onnodig van rijstrook veranderen is ook te vermijden en snelheid matigen wordt aangeraden. Het is bewezen dat een sportieve rijstijl helemaal geen (in de stad) of amper (buiten de stad) tijdswinst oplevert, vergeleken met een rustige rijstijl. De ideale snelheid om het verbruik te minimaliseren ligt tussen de 80 en 90 km/uur in de hoogste versnelling. Accelereer doortastend en schakel zo snel mogelijk in de hoogste versnelling (laag toerental). De motortechnologie is in de loop der jaren sterk veranderd en ze vereist een nieuwe manier van rijden. De meeste voertuigen hebben op vandaag een motor met brandstofinjectie en hebben een optimaal koppel in de lage toeren. U kunt dus perfect accelereren in een laag toerental. Bij benzine- en LPG-wagens schakelt u best rond de 2500 t/min, bij een dieselwagen rond de 2000 t/min. Een recente TNO-studie (TNO report 2006 The effects of a range of measures to reduce the tail pipe emissions and/or the fuel consumption of modern passenger cars on petrol and diesel) gaat er echter vanuit dat om de Nox-uitstoot in de stad te beperken, zowel diesel- als benzinevoertuigen best schakelen rond de 2500 t/min. Het wagentype en de verkeersomstandigheden spelen uiteraard ook een rol. Die informatie staat gewoonlijk in de handleiding van de meeste voertuigen.

96

Figuur: het gemiddeld verbruik in functie van de snelheid in de verschillende versnellingen.

Wanneer u moet vertragen en de wagen wil laten bollen, doe dit dan zonder te ontkoppelen. Motoren met injectie kunnen bij motorremmen de brandstofaanvoer onderbreken. Indien u ontkoppelt, wordt er nog steeds brandstof ingespoten om de motor stationair te laten draaien.

5.4.2. VERTREKKEN EN STOPPEN

Een koude motor verbruikt haast twee keer zoveel brandstof dan wanneer hij warm is. Het gebruik van de wagen voor korte afstanden is dus af te raden. Dit geldt ook voor de uitstoot van de meeste andere verontreinigende stoffen omdat katalysatoren nog niet de juiste temperatuur hebben bereikt en dus niet efficiënt zijn.

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4

Distance (km)

Con

som

mat

ion

(l/10

0 km

)

Figuur : verbruik gedurende de opwarmfase van de motor

Het is best om de temperatuur van de wagen langzaam te laten stijgen door onmiddellijk na het starten van de wagen rustig te rijden. De wagen warmt beter op bij het rijden dan in stilstand. Wanneer u parkeert, zorg er dan voor dat u de wagen parkeert in de richting van uw volgende traject om onnodige manoeuvres met een koude motor te vermijden. Accelereer bij het starten niet nodeloos.

97

De motor stationair laten draaien is brandstofverspilling. Zet de motor af wanneer u meer dan een minuut moet wachten en de omstandigheden dit mogelijk maken.

5.4.3. BANDENDRUK EN ONDERHOUD

Een bandendruk die 25 % te laag is verhoogt de weerstand en het verbruik met 2 %. Controleer dus geregeld (elke maand) uw bandendruk en stel de druk in die in uw handleiding vermeld staat. Uw banden zullen bovendien minder snel verslijten en u hebt meer grip op de weg, wat de veiligheid verhoogt. Een goed onderhouden wagen verbruikt ook minder. Volg de instructies van de constructeur en breng uw wagen regelmatig voor een onderhoud binnen.

5.4.4. UITRUSTINGEN

Half open zijramen zijn goed voor 5% meer verbruik. Het is beter om de vensters te sluiten en de ventilatie te gebruiken. Alle elektrische accessoires (achterruit ontdooiing, mistlampen, …) zorgen voor een hoger verbruik. De airco is goed voor 25 à 35 % meer verbruik in de stad en 10 à 30 % buiten de stad. Verbeteringen zijn echter mogelijk omdat de energie-efficiëntie van de compressoren laag is en de oppervlakte van de condensoren vaak ondergedimensioneerd. Daarbij komen nog de uitstoot van andere verontreinigende stoffen (NOx, CO, deeltjes,…) die dit oververbruik met zich meebrengt en de uitstoot van de koelmiddelen van de koelingcircuits, die de opwarming van de atmosfeer sterk in de hand kunnen werken. Er wordt geschat dat lekkage van die vloeistoffen (verspreid of tijdens het onderhoud, of op het einde van de levenscyclus van het voertuig) tot een bijkomende CO2 uitstoot van 10 à 25 g/km kan leiden. Tabel : impact op het verbruik van de klimaatregeling; gemiddelde overconsumpties in l/100 km tussen de proef in werking air-conditioning en zonder air-conditioning (bron ADEME, 2003).

Overconsumpties in l/100 km (tussen haakjes verandering in %)

Stadscyclus (ECE)

Cyclus extra-stads (EUDC)

Gemengde cyclus (MVEG)

Benzin (gemiddelde 10 voertuigen)

+ 3.1 (+ 31 %) + 0.9 (+ 16 %) + 1.7 (+ 23 %)

Atmosferische diesel + 2.4 (+ 26 %) + 0.7 (+ 12 %) + 1.3 (+ 19 %) Overvoede diesel (turbo Diesel) + 4.0 (+ 43 %) + 1.5 (+ 28 %) + 2.5 (+ 36 %) Geheel van de Diesel (gemiddelde 10 voertuigen)

+ 3.2 (+ 35 %) + 1.1 (+ 20 %) + 1.9 (+ 27%)

Buitentemperatuur = 30°C, van instructie = 20°C, test op cyclus NMVEG cf. Dir. 98/69. De Europese Richtlijn 2006/40/EG van 17 mei 2006 wil de uitstoot van gefluoreerde broeikasgassen die in de aircosystemen van voertuigen worden gebruikt verminderen. De richtlijn voorziet in een eerste fase in een controle van de lekkage van de aircosystemen, die zijn ontworpen om broeikasgassen te bevatten met een aardopwarmingsvermogen van meer dan 150. Zo verbiedt een overgangsmaatregel die bewuste klimaatregelingsystemen, tenzij de lekkage de maximaal getolereerde waarden niet overstijgt. Deze maatregel is van toepassing op nieuwe types voertuigen vanaf 21 juni 2008 en op nieuwe voertuigen vanaf 21 juni 2009. In een tweede fase voorziet de richtlijn in een volledig verbod van de klimaatregelingsystemen die zijn ontworpen om gefluoreerde broeikasgassen te bevatten met een aardopwarmingsvermogen van meer dan

98

150. Het verbod heeft betrekking op nieuwe types voertuigen vanaf 1 januari 2011 en alle nieuwe voertuigen vanaf 1 januari 2017. De richtlijn voorziet tevens in bepalingen met betrekking tot uitrusting die achteraf wordt geplaatst en de vulling van de klimaatregelingsystemen.

5.4.5. LAST

Eender welke extra last zorgt voor een extra brandstofverbruik. Een extra last van 100 kg op een gemiddeld voertuig van 1500 kg leidt tot 6 à 7 % meer verbruik. Bagage of een skibox op het dak verhogen bovendien de luchtweerstand. Aan een snelheid van 120 km/h kan het verbruik 20% hoger liggen. Plaats de fietsen beter op een fietsdrager achteraan de wagen en verwijder de bagagedrager, fiets of skibox onmiddellijk na gebruik.

5.4.6. REIS VOORBEREIDEN

Plan uw traject voor uw vertrek om nodeloze omwegen te vermijden. Navigatiesystemen kunnen hierbij heel efficiënt zijn. Blijf zoveel mogelijk buiten de steden, het verbruik ligt er tweemaal hoger dan op de autosnelweg. Het brandstofverbruik in druk verkeer ligt soms twee keer hoger dan in normaal verkeer. In geval van druk (maar geen stilstaand) verkeer op autosnelwegen wordt sterk afgeraden om kortere sluipwegen te nemen. Het verbruik op landwegen zal altijd hoger liggen dan op autosnelwegen, zelf bij heel druk verkeer.

5.4.7. VERBRUIK BIJHOUDEN

Door uw brandstofverbruik bij te houden wordt u zich bewust van de besparingen die u kunt doen door er een milieuvriendelijke rijstijl op na te houden. Tests hebben aangetoond dat er makkelijk 5% kan worden bespaard, eenvoudigweg door het verbruik bij te houden. Ook een snelheidsbegrenzer, « cruise control » of een boordcomputer kunnen helpen om het verbruik te beperken. Meer informatie over milieubewust rijden vindt u op: http://www.ecodrive.org Het project TREATISE http://www.treatise.eu.com

• Ecologisch rijden http://www.belgium.be/nl/mobiliteit/Voertuigen/ecologisch_rijden/index.jsp

• Febiac en DrivOlution promoten deze nieuwe rijstijl: http://www.e-positief.be/ Het Vlaams Gewest ondersteunt het project ROB (Rustig Op de Baan) ter bevordering van een milieuvriendelijke rijstijl. Meer informatie vindt u op http://www.ikbenrob.be

• In Vlaanderen bieden volgende organisaties cursussen 'milieuvriendelijk rijden' aan http://www.mobimix.be/

http://www.ecodrive.org/�

http://www.treatise.eu.com/�

http://www.belgium.be/nl/mobiliteit/Voertuigen/ecologisch_rijden/index.jsp�

http://www.e-positief.be/�

http://www.ikbenrob.be/�

http://www.mobimix.be/�

99

6. FISCALITEIT EN PROMOTIE

Volgende rubriek geeft een overzicht van alle bestaande en geplande maatregelen binnen de drie Gewesten, de Federale Overheid en de Europese Unie.

6.1. Europese maatregelen

6.1.1. COMMUNAUTAIRE STRATEGIE INZAKE CO2-UITSTOOT VAN PERSONENWAGENS EN LICHTE BEDRIJFSVOERTUIGEN

Zo’n 12 % van de globale CO2-

uitstoot van lichte bedrijfsvoertuigen in de Europese Unie is afkomstig van brandstof van personenwagens. Tussen 1990 en 2004 is de Europese Unie erin geslaagd de uitstoot van broeikasgassen met bijna 5% terug te dringen, de CO2-uitstoot van de transportsector is daarentegen met 26 % toegenomen.

De huidige strategie van de Unie inzake beperking van de CO2-uitstoot afkomstig van voertuigen is op drie peilers gebaseerd:

• vrijwillige verbintenissen van de constructeurs, • informeren van de consumenten (etikettering van de voertuigen), • fiscale maatregelen ter bevordering van de aankoop van zuinigere wagens.

De Europese constructeurs hebben er zich vrijwillig toe verbonden tegen 2008 de gemiddelde uitstoot van hun nieuwe voertuigen tot 140 gram CO2 per kilometer terug te brengen, de Japanse en Koreaanse constructeurs beloven deze doelstelling tegen 2009 te halen. Deze strategie heeft echter maar tot een beperkte vooruitgang geleid om tegen 2012 de doelstelling van 120 gram CO2 per kilometer te bereiken. Na herevaluatie van haar strategie is de Commissie tot het besluit gekomen dat de vrijwillige verbintenissen niet de verhoopte effecten hadden opgeleverd en dat andere maatregelen zich opdringen om tijdig de doelstelling van 120 gram te halen. Op 7 februari 2007 heeft de Europese Commissie twee mededelingen gepubliceerd over «de resultaten van de herevaluatie van de communautaire strategie inzake beperking van de CO2-uitstoot van personenwagens en lichte bedrijfsvoertuigen » en over een «reglementair concurrentiekader voor de automobielsector van de XXIste eeuw». Zoals de Commissie in haar mededeling liet weten, heeft ze beslist voor een geïntegreerde aanpak te opteren om tegen 2012 de doelstelling van de Europese Unie te halen, nl. de gemiddelde uitstoot van koolstofdioxide (CO2) afkomstig van nieuwe wagens tot 120 g/km te beperken. Een aantal maatregelen zijn in regelgevende teksten gegoten, andere worden nog steeds besproken binnen de verschillende organen van de Europese Unie: Parlement, Raad van Ministers,… De belangrijkste door de Commissie voorgestelde maatregelen in die aangepaste strategie zijn de volgende:

• Een wetgevend kader dat de CO2-uitstoot van nieuwe personenwagens en lichte bedrijfsvoertuigen moet beperken, dat de automobielindustrie voldoende tijd zal laten de maatregelen te implementeren en haar een reglementaire voorspelbaarheid zal garanderen. Dit heeft geleid tot Verordening (EG) Nr 443/2009 van het Europees Parlement en van de Raad van 23 april 2009, tot vaststelling van CO2-emissienormen voor nieuwe personenauto’s in het kader van de communautaire geïntegreerde benadering om de CO2–emissies van lichte voertuigen te beperken:

http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=COM:2007:0019:FIN:FR:PDF�





100

o De gemiddelde uitstoot van de binnen de Europese Unie verkochte nieuwe wagens zal tegen 2015 niet meer dan 120 gram CO2 per kilometer mogen bedragen. Vooruitgang in de automobieltechnologie moet zorgen dat de uitstoot tot 130 gram per kilometer kan worden beperkt, extra maatregelen moeten de globale uitstoot tot 120 gram per kilometer terugdringen.

o Bij deze grenswaarde gaat het om een gemiddelde dat hogere uitstoot toelaat voor zwaardere wagens, die wordt gecompenseerd door geringere uitstoot van lichtere wagens. Indien de gemiddelde CO2-uitstoot van het gamma van een constructeur die grenswaarde overschrijdt, zal de constructeur vanaf 2012 voor elk geregistreerd voertuig een boete moeten betalen voor te hoge uitstoot. Deze boete bedraagt 5€ voor de 1ste gram te veel, 15€ voor de tweede, 25€ voor de 3de en 95€ voor elke extra gram. Vanaf 2019 zal elke overschrijding 95€ per gram kosten.

o Tegen 2020 wordt 95g/km vooropgesteld. De modaliteiten om deze doelstellingen te halen, de toepassing ervan, inclusief de boetes voor te hoge uitstoot zullen worden bestudeerd en uiterlijk tegen begin 2013 worden vastgelegd.

o Eco-innovaties: de testmethode voor de goedkeuring van voertuigtypes is reeds oud. Daarom kan aan de hand van de typetest niet worden aangetoond wat de gevolgen zijn van een aantal nieuwe technologieën op de beperking van de CO2-uitstoot. In afwachting van de nieuwe testmethode in 2014 geldt er een overgangsprocedure. Constructeurs die hun voertuigen voorzien van nieuwe technologieën waarvan de prestaties door onafhankelijke bronnen worden aangetoond komen in aanmerking voor een gemiddeld krediet voor hun gamma van maximum 7g/km,

Bij deze bijkomende maatregelen voor de extra beperking van 10 gram gaat het o.m. om een verbetering van de onderdelen van de voertuigen die het sterkst het brandstofverbruik beïnvloeden, zoals banden en airco, en om een geleidelijke beperking van het koolstofgehalte van brandstof voor het wegvervoer, o.m. dankzij een intensiever gebruik van biobrandstoffen

• Maatregelen ter bevordering van de aankoop van zuinige wagens, o.m. dankzij een verbeterde etikettering en maatregelen die Lidstaten die autotaksen heffen, ertoe moeten aanzetten die te berekenen in functie van de CO2-uitstoot

• Richtlijn 2009/33/EG van het Europees Parlement en van de Raad van 23 april 2009 inzake de

bevordering van schone en energiezuinige wegvoertuigen, verplicht de Lidstaten ervoor te zorgen dat de overheden een bepaald quota propere voertuigen aankopen.

Meer info:

• Internetsite van het DG Milieu over de CO2-uitstoot van voertuigen: http://ec.europa.eu/environment/co2/co2_home.htm

• Internetsite CARS21 van het DG Ondernemingen en Industrie: http://ec.europa.eu/enterprise/automotive/pagesbackground/competitiveness/cars21.htm

• Resultaten van de herevaluatie van de communautaire strategie inzake beperking van de CO2-uitstoot van voertuigen en lichte bedrijfsvoertuigen: http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/site/fr/com/2007/com2007_0019fr01.pdf

Fiscale maatregelen

vormen een van de drie peilers van de communautaire strategie ter beperking van de CO2-uitstoot van personenwagens. Een voorstel (COM 2005 (261)) van Europese Richtlijn (in het tweede semester van 2009 nog steeds in bespreking) betreft de belastingen op personenwagens. Bedoeling is niet om nieuwe belastingen op personenwagens in te voeren, de richtlijn wil enkel dat soort taksen herstructureren wanneer ze door de Lidstaten worden toegepast.

http://ec.europa.eu/environment/co2/co2_home.htm�

http://ec.europa.eu/enterprise/automotive/pagesbackground/competitiveness/cars21.htm�

http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/site/fr/com/2007/com2007_0019fr01.pdf�

101

Voorstel: • http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/site/nl/com/2005/com2005_0261nl01.pdf

6.1.2. UITSTOOTNORMEN

Voor de uitstoot van verontreinigende stoffen door voertuigen gelden specifieke normen, al naargelang het om lichte (auto’s en bestelwagens) of zware voertuigen (vrachtwagens, autocars en bussen) gaat. Voor lichte voertuigen is momenteel de Euro 4 norm van toepassing, overeenkomstig Richtlijn 98/70/EG, een van de richtlijnen tot wijziging van Richtlijn 70/220/EEG. De Euro 5 norm is in september 2009 van kracht geworden voor nieuwe automodellen en zal vanaf januari 2011 voor alle modellen van toepassing zijn. De hoofdbetrachting van Euro 5 is het terugdringen van de uitstoot van deeltjes door dieselwagens van 25 tot 5mg/km. De Raad en het Parlement hebben reeds de nieuwe Euro 6 norm goedgekeurd. De Euro 5 en Euro 6 normen werden geformuleerd volgens een benadering op twee niveaus; de aspecten die politiek gezien belangrijk zijn maken deel uit van een geheel dat door de Raad en het Parlement is goedgekeurd. De wetgeving die op de technische aspecten van toepassing is, wordt door de Commissie, met de steun van een Comité voorbereid. De instellingen hebben de verordening in december 2006 een politieke goedkeuring verleend en de Raad heeft ze op 30 mei 2007 aangenomen. De verordening is echter nog niet gepubliceerd waardoor er nog geen referentienummer bestaat. De toepassingswetgeving wordt momenteel voorbereid. Euro 6 treedt in principe in januari 2014 in werking en beoogt vooral een gevoelige vermindering van de NOx uitstoot van dieselwagens van 180 mg/km naar 80 mg/km. De huidige wetgeving voor zware voertuigen bestaat uit Richtlijn 2005/55/EG (goedgekeurd volgens de medebeslissingsprocedure) en Richtlijn 2005/78/EG (toepassingsbepalingen). Deze wetgeving bepaalt de emissiestandaards: Euro IV, van toepassing tot oktober 2008, daarna Euro V, van toepassing vanaf oktober 2008. De Commissie heeft in december 2007 een nieuwe Euro VI voorgesteld. Net zoals voor de lichte voertuigen, is het voorstel gebaseerd op gegevens van de industrie die door een panel van onafhankelijke experts zijn geactualiseerd. Het DG Onderneming is de dienst van de Commissie die is belast met de uitstootnormen voor alle in het verkeer zijnde voertuigen. Richtlijn 96/96/EU tenslotte verplicht de periodieke controle van de staat van de in het verkeer gebrachte voertuigen.

6.2. Federale maatregelen

6.2.1. FEDERALE REGELGEVING INZAKE BIOBRANDSTOFFEN

De Europese richtlijn (2003/30/EG) van 8 mei 2003 legt de EU-Lidstaten doelstellingen op voor het vervangen van fossiele brandstoffen door biobrandstoffen. Tegen 2010 moeten deze biobrandstoffen goed zijn voor 5,75% van de markt. Om deze energiebron te bevorderen en omwille van de hogere prijs voor biobrandstoffen, staat de Europese Commissie fiscale vrijstellingen toe voor biobrandstoffen. Om voor deze toelating in aanmerking te kunnen komen, moeten begunstigden van dit verlaagd accijnstarief voor biodiesel en bio-ethanol worden geselecteerd op basis van een oproep tot kandidatuurstelling. België heeft de Europese richtlijn omgezet via het koninklijk besluit van 4 maart 2005

• die Europese definities van biomassa, biobrandstoffen en hernieuwbare brandstoffen overneemt;

betreffende de benamingen en de kenmerken van de biobrandstoffen en andere hernieuwbare brandstoffen voor motorvoertuigen en voor niet voor de weg bestemde mobiele machines, die:

• doelstellingen inzake penetratie van biobrandstoffen op de Belgische markt bepaalt; • het op de markt brengen van biobrandstoffen op het Belgische grondgebied regelt.

http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/site/nl/com/2005/com2005_0261nl01.pdf�

http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:31998L0069:EN:NOT�



102

Het koninklijk besluit van 10 maart 2006

laat het gebruik van pure koolzaadolie als brandstof toe en stelt het sinds 3 april 2006 onder bepaalde voorwaarden vrij van accijnzen.

De wet inzake biobrandstoffen d.d. 10 juni 2006• benzine en diesel die met een hoeveelheid biobrandstoffen zijn vermengd, en

bepaalt een accijnsvermindering voor:

• brandstoffen gebruikt door regionale transportbedrijven, die een « bio- » component bevatten die hoger is dan de percentages voorzien in de diesel- en benzinenorm.

De wet van 10 juni 2006 beoogt eveneens om via erkenningen, productie-eenheden te certificeren op basis van duurzaamheidcriteria. Op 3 juli 2009 heeft de federale regering een wettelijk kader goedgekeurd dat oliemaatschappijen verplicht 4% duurzame biobrandstof in benzine en diesel te mengen (bio-ethanol of bio-ETEBE voor benzine, FAME voor diesel). De toepassing van de wet is beperkt voor een periode van 24 maanden na 1 juli 2009 (met een mogelijke verlenging van 24 maanden).

Horizon 2020:

De Europese Commissie heeft voorgesteld dat elke Lidstaat tegen 2020 minstens 10% uit hernieuwbare energie zou halen (vooral dan biobrandstoffen). Deze doelstelling wordt binnenkort geformaliseerd in twee ontwerpen van Europese richtlijn: een inzake kwaliteit van de brandstoffen, een ander inzake hernieuwbare energie. In beide gevallen is die 10% gekoppeld aan het bepalen van duurzaamheidcriteria bij de productie van biomassa.

• http://mineco.fgov.be/energy/biofuels/home_fr.htm

• http://www.petrolfed.be/dutch/dossiers/biobrandstoffen/bio_BE_wetgeving_wet_KB.htm

6.2.2. BEPERKING VAN DE FACTUUR VAN WAGENS MET EEN LAGE CO2-UITSTOOT EN/OF UITGERUST MET EEN ROETFILTER

Sinds januari 2005 heeft de federale overheid een systeem ingevoerd voor een belastingsvoordeel bij de aankoop door particulieren van een wagen met een lage CO2-uitstoot. Met dat soort milieumaatregelen voor voertuigen (programmawet van 27 april 2007) wil de overheid de aankoop van een wagen met een lage CO2-uitstoot en van een dieselwagen die standaard met een roetfilter is uitgerust bevorderen, via een korting bij de aankoop van het voertuig.

• KORTING VOOR DE AANKOOP VAN EEN VOERTUIG DAT MAXIMAAL 115 GRAM CO2 PER KILOMETER UITSTOOT

De korting bedraagt 15 % van de aankoopprijs van het voertuig wanneer de CO2-uitstoot lager is dan 105 gram per kilometer, met een maximum van 3.280 euro (niet geïndexeerd). De korting bedraagt 3 % van de aankoopprijs van het voertuig wanneer de CO2-uitstoot 105 t.e.m. 115 gram per kilometer bedraagt, met een maximum van 615 euro (niet geïndexeerd). Deze kortingen worden jaarlijks geïndexeerd en bedragen voor het begrotingsjaar 2009 respectievelijk 4.540 en 850 euro.

http://mineco.fgov.be/energy/biofuels/home_fr.htm�

http://www.petrolfed.be/dutch/dossiers/biobrandstoffen/bio_BE_wetgeving_wet_KB.htm�

103

• KORTING VOOR DE AANKOOP VAN EEN VOERTUIG DAT STANDAARD MET EEN ROETFILTER IS UITGERUST

De korting voor dieselvoertuigen die standaard met een roetfilter zijn uitgerust en die minder dan 130 g/km CO2 uitstoten, bedraagt 150 euro (niet geïndexeerd). Dit bedrag wordt jaarlijks geïndexeerd en bedraagt voor het begrotingsjaar 2009, 210 euro. BEOOGDE VOERTUIGEN De kortingen op factuur worden toegekend voor alle uitgaven die werkelijk zijn betaald om een personenauto, een auto voor dubbel gebruik of een minibus in nieuwe staat aan te kopen.

De koper van het voertuig die van de korting geniet moet een natuurlijke persoon zijn (vennootschappen en rechtspersonen komen dus niet in aanmerking voor deze maatregel) die in België z’n verblijfplaats heeft en van wie het voertuig bij de DIV is ingeschreven.

Meer informatie over deze korting vindt u op:

• www.zuinigewagen.be • www.voiturepropre.be • http://fiscus.fgov.be/interfisc/nl/faq/Auto/aankoop.htm#F • http://fiscus.fgov.be/interfisc/fr/faq/Auto/aankoop.htm#E

6.2.3. FEDERALE REGELGEVING INZAKE BEDRIJFSVOERTUIGEN

CO2-bijdrage

Sinds 1 januari 2005 wordt de vroegere solidariteitsbijdrage van 33 %, berekend op elk voordeel in natura als gevolg van het privaat gebruik van een bedrijfsvoertuig, vervangen door een CO2-solidariteitsbijdrage ten laste van de

werkgever. Voortaan is het bedrag van de bijdrage afhankelijk van de CO2-uitstoot van de wagen en van het brandstofverbruik. De nieuwe solidariteitsbijdrage houdt niet langer rekening met de fiscale PK’s, noch met het aantal kilometer woon-werkverkeer. Het maandelijkse bedrag van de CO2-bijdrage zoals het wordt bepaald door toepassing van een van onderstaande formules moet met 1,0543 worden vermenigvuldigd om het geïndexeerde bedrag te verkrijgen.

Benzinevoertuig ((CO2-gehalte x 9) - 768): 12 Verkregen bijdrage x 1,0543 = geïndexeerd bedrag

Dieselvoertuig ((CO2-gehalte x 9) - 600): 12 Verkregen bijdrage x 1,0543 = geïndexeerd bedrag

LPG-voertuig ((CO2-gehalte x 9) - 990): 12 Verkregen bijdrage x 1,0543 = geïndexeerd bedrag

Elektrisch voertuig 20,83 € geïndexeerd bedrag: 21,96 €

Aftrek van de wagenkosten

Vanaf 1 april 2008 wordt de aftrek van de wagenkosten in de vennootschapsbelasting bepaald door de CO2-uitstoot van het voertuig. Dit percentage voor de vennootschapsbelasting is gemoduleerd voor wat het tarief van aftrekbaarheid betreft, in functie van de CO2-uitstoot per kilometer en de gebruikte brandstof (de tarieven variëren van 60 % tot 90 %).

http://www.zuinigewagen.be/�

http://www.voiturepropre.be/�

http://fiscus.fgov.be/interfisc/nl/faq/Auto/aankoop.htm#F�

104

Type brandstof / CO2-uitstoot in g per km Aftrek Diesel Benzine < 105 g < 120 g 90 %

105 – 115 g 120 – 130 g 80 % 115 – 145 g 130 – 160 g 75 % 145 – 175 g 160 – 190 g 70 %

175 g > 190 g 60 %

De brandstofkosten blijven voor 100 % aftrekbaar.

Meer informatie over de tarieven inzake autobelasting in België vindt u op:

• http://www.minfin.fgov.be • http://www.fisconet.fgov.be • https://portal.health.fgov.be/portal/page?_pageid=56,9444442&_dad=portal&_schema=PORTAL

6.2.4. CO2-ETIKET, CO2-GIDS, INFORMATIE OVER CO2 IN PUBLICITEIT

Conform de Europese richtlijn 1999/94/EG, heeft België de invoering van de informatie aan consumenten inzake het brandstofverbruik en de CO2-emissies van wagens in Belgisch recht omgezet. Het Koninklijk Besluit van 5 september 2001 bepaalt dat de consument via vier kanalen moet worden geïnformeerd over het verbruik en de CO2–uitstoot van nieuw verkochte wagens:

• jaarlijkse publicatie van de brandstofverbruikgids met daarin een overzicht van het verbruik en de CO2 –uitstoot van alle in België nieuw verkochte wagens: https://portal.health.fgov.be/portal/page?_pageid=56,3208400&_dad=portal&_schema=PORTAL

• alle wagens in de showroom moeten van een CO2-etiket zijn voorzien; • verplichte inlassing van informatie over verbruik en CO2 –uitstoot in alle publiciteit die met een merk

of specifiek model is gerelateerd; • in elk verkooppunt moeten posters hangen met daarop informatie over verbruik en CO2 –uitstoot

van de showroommodellen. In België vermeldt het verbruiksetiket het prestatieniveau van de wagen in verhouding tot het gemiddelde verbruik van de wagens die op hetzelfde soort brandstof rijden. Onderstaande afbeelding geeft een overzicht van klassen A tot G voor benzine- en dieselwagens.

http://www.minfin.fgov.be/�

http://www.fisconet.fgov.be/�

https://portal.health.fgov.be/portal/page?_pageid=56,3208400&_dad=portal&_schema=PORTAL�

105

Meer info op: • Federale Overheidsdienst (FOD) Volksgezondheid, Veiligheid van de Voedselketen en Leefmilieu:

www.zuinigewagen.be, www.voiturepropre.be

6.3. Gewestmaatregelen

6.3.1. ECOSCORE

Op de Interministeriële Milieuconferentie van 16 juni 2006 zijn de drie gewesten en de federale overheid het eens geworden om Ecoscore te erkennen als criterium voor de definiëring van het « milieuvriendelijke » karakter van een voertuig. Ze hebben beslist de term « milieuvriendelijk/schoon » of een aanverwante term te gebruiken wanneer ze communiceren over de volledige uitstoot van een voertuig. Zo wordt een onderscheid gemaakt met de term « energiezuinig/gunstig voor het klimaat » wanneer men het heeft over de CO2-uitstoot of het aspect « energie ». Die laatste aspecten zijn slechts een deel van de milieubescherming.

http://www.zuinigewagen.be/�

http://www.voiturepropre.be/�

106

De drie gewesten hebben er zich toe verbonden de Ecoscore website te ontwikkelen en te updaten. De drie gewesten en de federale overheid verbinden er zich bovendien toe, voor zover mogelijk, Ecoscore te integreren in de beleidsmaatregelen ter bevordering van milieuvriendelijke voertuigen.

6.3.2. VERKEERSBELASTING EN BELASTING OP DE INVERKEERSTELLING

De gewesten zijn sinds 2002 bevoegd voor de heffingsgrondslag, de aanslagvoeten en de vrijstellingen. Wanneer de belastingplichtige een vennootschap, een autonoom overheidsbedrijf of een v.z.w. met leasingactiviteiten is, kunnen de gewesten hun bevoegdheid slechts uitoefenen door middel van een verplicht voorafgaandelijk af te sluiten samenwerkingsakkoord met de andere gewesten. Dit is bepaald in de bijzondere financieringswet.

Alle gewesten

. De klassieke verkeersfiscaliteit ziet er als volgt uit: • Bij aankoop van een nieuwe of tweedehandswagen (of van een minibus of moto) wordt een

belasting op de inverkeerstelling (BIV) geheven. Deze belasting wordt berekend op basis van het fiscale vermogen (fiscale PK) of de kilowatts;

• een jaarlijkse verkeersbelasting; • een bijkomende jaarlijkse verkeersbelasting (LPG voertuigen); • de jaarlijkse belasting ter compensatie van het verbruik (dieselvoertuigen) is afgeschaft. • De inschrijvingstaks van het voertuig werd in 2006 afgeschaft. Die moest via fiscale zegels (31 euro)

worden betaald bij de inschrijving van het voertuig, bij aanvraag van een nummerplaat of van een nieuw inschrijvingsbewijs (roze kaart).

De berekening van die taksen voor wagens gebeurt op basis van het fiscale vermogen van het voertuig, dat in paarden (PK) wordt weergegeven. Dit is afhankelijk van de cilinderinhoud en van het gewicht van de wagen maar is niet rechtstreeks aan de CO2-uitstoot gekoppeld. Voertuigen die als LPG-wagens zijn ingeschreven krijgen al naargelang de leeftijd van de wagen een korting (tot 297€) op de belasting op de inverkeerstelling. Er wordt steeds een minimaal bedrag geïnd. De Europese fiscaliteit verplicht eigenaars van wagens met een LPG-installatie tot betaling van een bijkomende jaarlijkse belasting van 89,16 tot 208,20 euro. Conform de Europese regelgeving moeten op brandstoffen immers accijnzen worden geheven, wat niet het geval is voor LPG in België. De huidige verkeersbelastingen voor vrachtwagens worden berekend op basis van de maximale toegelaten massa van het voertuig. Meer info:

• http://ccff02.minfin.fgov.be/KMWeb/document.do?method=view&id=cca25487-e817-4ebc-a01a-02896eb6de6b#findHighlighted

• Fiscale gids voor uw wagen:

http://koba.minfin.fgov.be/commande/form/commande1.php?clan=n

• Tarieven verkeersbelasting (vanaf 1 juli 2008): http://fiscus.fgov.be/interfisc/fr/faq/auto/tariffs.htm

• FAQ Fiscale gids voor uw wagen – Aankoop: http://fiscus.fgov.be/interfisc/fr/faq/auto/aankoop.htm#7

http://staatsbladclip.zita.be/staatsblad/wetten/2001/08/03/wet-2001021379.html�

https://www.milieuinfo.be/productie/beheerplone/nietacm/cms/editor/resolveUid/adf6f3ffbae42dc0c96f2501c45461f2�

http://koba.minfin.fgov.be/commande/form/commande1.php?clan=n�

http://fiscus.fgov.be/interfisc/fr/faq/auto/aankoop.htm#7�

107

Waals Gewest

Fiscale stimuli (ecobonus - ecomalus) bij de aankoop van een nieuw of tweedehandsvoertuig afhankelijk van de prestaties inzake CO2–uitstoot. Sinds 1 januari 2008 heeft de Waalse Regering een systeem van ecobonus ingevoerd om natuurlijke personen ertoe aan te zetten een voertuig met een geringe CO2-uitstoot aan te kopen. Behalve deze stimuli heeft de Waalse Regering ook een extra belasting ingevoerd, onder de vorm van een verhoging van de belasting op de inverkeerstelling. Deze zogenaamde ecomalus is van toepassing bij de aankoop van een voertuig met een hoge CO2-uitstoot. Bedrijfswagens vallen dus niet onder die regeling. Concreet ziet de regeling er als volgt uit (bedragen van toepassing vanaf 1 januari 2010):

1. Bij de eerste aankoop van een voertuig, nieuw of tweedehands

• Een bonus van 200 à 1200 € (in functie van de CO2-uitstoot) bij aankoop van een wagen die minder dan 126 gr CO2/km uitstoot;

• Een malus van 100 à 1500 € (in functie van de CO2-uitstoot) wanneer het voertuig meer dan 155gr CO2/km uitstoot.

• Voor een voertuig dat tussen de 126 gr en 155gr CO2/km uitstoot, noch bonus, noch malus. Deze categorie komt overeen met de gemiddelde CO2–uitstoot van het autopark.

2. Bij vervanging van het voertuig (ongeacht of het in te schrijven voertuig nieuw of tweedehands is)

• Uitstoot lager dan 116 gram: systematische toekenning van een bonus (400 à 1200 €). • Uitstoot tussen 125 en 116 gram: toekenning van een bonus op voorwaarde dat het vervangen

voertuig minstens 126 gram uitstootte (100 à 400 €). • Uitstoot tussen 126 en 155 gram: noch bonus, noch malus. • Uitstoot van 156 gram of meer: malus (100 à 1500 €). Voor tweedehandsvoertuigen geldt de malus

enkel wanneer het nieuwe voertuig meer vervuilt.

- Het ecobonussysteem is van toepassing voor nieuwe voertuigen, op voorwaarde dat de aankoopprijs,

excl. BTW en opties niet hoger ligt dan 20.000 €. Voor personen met een handicap en gezinnen met minstens drie kinderen ten laste, ligt deze aankooplimiet 5.000 € hoger.

- Kroostrijke gezinnen die vaak een ruimere wagen nodig hebben, genieten van een voordeliger systeem. Hun voertuig mag onder één categorie ‘vervuilende uitstoot’ hoger vallen, voor gezinnen met minstens vier kinderen ten laste zijn dat twee categorieën.

- Ook LPG-voertuigen genieten dankzij de mindere vervuiling van een extra voordeel (één categorie vervuilende uitstoot hoger).

De ecomalus wordt automatisch via de Federale Overheidsdienst Financiën in de belasting op de inverkeerstelling verrekend. Meer info over de bonus-malus vindt u op:

• http://fiscalite.wallonie.be/rubrique.php3?id_rubrique=5 • Vlaams Gewest

Op 20 juli 2006 hechtte de Vlaamse Regering haar principiële goedkeuring aan de hervorming van de verkeersbelastingen zowel voor personenwagens als vrachtwagens met de bedoeling dat milieukarakteristieken van het voertuig de basis zouden gaan vormen voor berekening van de verkeersbelastingen. Voor vrachtwagens worden de besprekingen gekoppeld aan de besprekingen rond de

http://fiscalite.wallonie.be/rubrique.php3?id_rubrique=5�

108

invoering van een mogelijke kilometerheffing voor vrachtwagens. Voor personenwagens werd op 12 december 2008 een Mededeling aan de Vlaamse Regering goedgekeurd over de stand van zaken van de hervorming van de verkeersbelastingen voor personenwagens. Meer info:

• http://www.lne.be/themas/milieu-en-mobiliteit/milieuvriendelijke-voertuigen/premies-belastingen-en-subsidies

6.4. Milieupremies

6.4.1. VOOR EURO V VRACHTWAGENS UITGERUST MET ROETFILTERS

In Europa ingeschreven vrachtwagens moeten aan de EURO uitstootnormen voldoen. De Euro V uitstootbeperkingen zullen vanaf 1 oktober 2008 van toepassing zijn voor de nieuwe goedkeuringen.

Waals Gewest

De op vrachtwagens geïnstalleerde «milieu-» voorzieningen krijgen een premie van het Waals Gewest. De investeringen hebben betrekking op de aanpassing aan de Euro V norm en de kosten die in aanmerking worden genomen zijn tot 4.500 EUR geplafonneerd, behalve als het om de aankoop van een roetfilter gaat. Deze aanpassingspremie is voorbehouden voor KMO’s uit de transportsector en de tekst is op 16 juni 2008 in werking getreden. Besluit van de Waalse regering inzake stimuli ter bevordering van de milieubescherming en het duurzame gebruik van energie:

• http://wallex.wallonie.be/index.php?doc=10577&rev=9932-3384

Vlaams Gewest

Onder bepaalde voorwaarden kent de Vlaamse regering sinds 1 augustus 2006 een premie toe aan onderneming die voertuigen aankopen die zijn uitgerust met Euro V motoren of die hun Euro 1, 2 of 3 vrachtwagens met een roetfilter uitrusten. Deze premie geldt echter niet langer voor vrachtwagens met Euro V motoren. Deze premie bedraagt een percentage (20% voor de KMO’s en 10% voor grote ondernemingen) van de meerkost voor deze investering. Indien het bedrijf over het ‘Milieucharter’ - certificaat voor ecologisch beheer - het ISO 14001-certificaat of het EMAS-certificaat beschikt, of het er zich toe verbindt een daarvan te behalen voor het einde van het investeringsprogramma, kan de premie resp. oplopen tot 36,5%, 38% of 40% (KMO) en tot 26,5%, 28% of 30% voor grote ondernemingen. Meer info :

• www.vlaanderen.be/ecologiepremie • http://www.lne.be/themas/milieu-en-mobiliteit/milieuvriendelijke-voertuigen/premies-

belastingen-en-subsidies/ecologiepremie

http://www.lne.be/themas/milieu-en-mobiliteit/milieuvriendelijke-voertuigen/premies-belastingen-en-subsidies�

http://www.lne.be/themas/milieu-en-mobiliteit/milieuvriendelijke-voertuigen/premies-belastingen-en-subsidies�

http://wallex.wallonie.be/index.php?doc=10577&rev=9932-3384�

http://www.vlaanderen.be/ecologiepremie�

http://www.lne.be/themas/milieu-en-mobiliteit/milieuvriendelijke-voertuigen/premies-belastingen-en-subsidies/ecologiepremie�

http://www.lne.be/themas/milieu-en-mobiliteit/milieuvriendelijke-voertuigen/premies-belastingen-en-subsidies/ecologiepremie�

109

6.4.2. VOOR WAGENS UITGERUST MET ROETFILTERS

Vlaams Gewest

De Vlaamse Regering voorziet subsidies voor bepaalde roetfilters. Het gaat om een premie voor de installatie van roetfilters (80% van de kosten, geplafonneerd op € 400) voor oudere wagens, o.a. Euro 3-wagens. Nieuwe wagens komen niet voor deze premie in aanmerking. Voor nieuwe wagens zijn de originele filters immers veel efficiënter. Meer info over de premie:

• http://www.lne.be/campagnes/roetfilter/subsidies-roetfilter

6.4.3. GEWESTELIJKE MAATREGELEN TER BEVORDERING VAN DE AANKOOP VAN SCHONERE WAGENS DOOR DE OVERHEDEN

Brussels Hoofdstedelijk Gewest

De Luchtordonnantie verplicht de openbare instellingen uit het Brussels Gewest met een vloot van meer dan 50 voertuigen, tegen 2008 over minstens 20% schone voertuigen te beschikken. De door deze ordonnantie bedoelde besturen staan bepaald in het uitvoeringsbesluit van 3 juli 2003, het zogenaamde besluit «schone voertuigen». Het besluit is in 2008 afgelopen en is geëvalueerd. Op 18 juni 2009 is een nieuwe op de ecoscore gebaseerde versie in werking getreden. Nieuw aangekochte wagens moeten voortaan aan een minimale ecoscore voldoen.

Vlaams Gewest

Het actieplan 2007-2010 « Milieuzorg inzake wagenpark Vlaamse regering » bepaalt milieubedingen in overheidsopdrachten voor de aankoop van voertuigen door de overheid. Zowel in de omzendbrief inzake aankoop van dienstvoertuigen, als in het bestek voor nieuwe raamcontracten van het Agentschap voor Facilitair Management (AFM) werd een minimale Ecoscore opgenomen waaraan de nieuwe dienstvoertuigen dienen te voldoen. Milieuzorg in de Vlaamse overheid :

• http://www.lne.be/campagnes/milieuzorg-in-de-vlaamse-overheid

• http://bz.vonet.be/nlapps/docs/default.asp?fid=515

Waals Gewest

De Waalse regering heeft in 2008 een voornontwerp van omzendbrief goedgekeurd met betrekking tot het wagenpark van het gewest. Het is een maatregel die binnen het “Plan Air-Climat” kadert (prioritaire maatregel nr. 78: meer rekening houden met milieucriteria bij de aankoop van voertuigen door de administratie). Deze omzendbrief bepaalt dat een Ecoscore de referentie wordt inzake milieuzorg en zal voor 20% meetellen bij de gunning van overheidsopdrachten voor de aankoop van voertuigen voor het Waals Gewest. De andere gunningcriteria zijn financieel, technisch, functioneel en commercieel van aard.

• http://gov.wallonie.be/IMG/pdf/CPGW080717B.pdf

http://www.lne.be/campagnes/roetfilter/subsidies-roetfilter�

http://www.lne.be/campagnes/milieuzorg-in-de-vlaamse-overheid�

http://bz.vonet.be/nlapps/docs/default.asp?fid=515�

http://gov.wallonie.be/IMG/pdf/CPGW080717B.pdf�

110

6.4.4. GEWESTELIJKE MAATREGELEN OM NIET LANGER DE WAGEN TE GEBRUIKEN

Brussels Hoofdstedelijk Gewest

Eenieder die in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest is gedomicilieerd, zijn nummerplaat inlevert en desgevallend zijn wagen laat vernietigen, kan onder bepaalde voorwaarden aanspraak maken op een Bruxell'AIR premie. Doelstelling van deze premie is Brusselse automobilisten ertoe aan te zetten niet langer de wagen te gebruiken en zich voortaan met meer milieuvriendelijke en meer aan de stad aangepaste vervoersmiddelen te verplaatsen: met het openbaar vervoer, per fiets, te voet of met het carsharing-systeem Cambio.

• http://www.prime-bruxellair.be/

Vlaams Gewest

Wie z’n nummerplaat inlevert bij de Directie Inschrijving Voertuigen (DIV) kan een gratis De Lijn « Dina-abonnement » krijgen. Indien u de nummerplaat van uw gezinswagen inlevert, komen alle gezinsleden voor een abonnement in aanmerking. In dat geval mag niemand van het gezin nog over een wagen beschikken, ook geen bedrijfs- of leasingwagen. Indien u één wagen inlevert maar er zijn nog een of meerdere wagens in het gezin, dan komt één lid van het gezin in aanmerking voor het gratis abonnement.

• http://www.delijn.be/vervoerbewijzen/types/abonnement/dina_abonnement.htm?ComponentId=233&SourcePageId=624

Waals Gewest

Het Waals Gewest heeft onlangs een reeks maatregelen genomen ter bevordering van het openbaar vervoer: • Vier nieuwe tariefmaatregelen waarvan de twee voornaamste:

o voortaan ook gratis bus voor kinderen onder de 12 jaar (tot hier toe enkel voor kinderen onder de 6 jaar);

o 50% korting op de abonnementsprijzen voor 12- tot 24-jaringen die school lopen in een door de Franse Gemeenschap georganiseerde of gesubsidieerde instelling.

• Al wie een nummerplaat bij de DIV inlevert krijgt voor drie jaar een vrij abonnement op het net van de

TEC en voordelen voor een Cambio carshare-abonnement. Deze maatregel geldt voor alle gezinsleden indien het gezin na het inleveren van de plaat geen enkele wagen meer bezit.

• Voortaan is de Groep TEC, Manager inzake Mobiliteit en bevoegd voor alle transportmodi die een

alternatief zijn voor de personenwagen. Daarom worden de ‘Maisons du TEC’ stapsgewijs omgebouwd tot ‘Maisons de la Mobilité’. In die Huizen voor Mobiliteit van de TEC kan iedereen terecht voor informatie over de autobusdienst en voor inlichtingen over de mobiliteitsactoren die actief zijn in het Waals Gewest: partnerships met taxibedrijven, promotie rond het Cambio carshare-systeem, de fiets, combi-abonnementen TEC-NMBS, TEC-MIVB, TEC-De Lijn, inruilen nummerplaat.

• Lancering van een studie over het gebruik van de plooifiets in combinatie met andere transportmodi

zoals de bus. Om het potentieel ervan te bestuderen heeft de TEC 60 vrijwillige abonnees ingeschakeld die tot juni 2009 de combinatie plooifiets - bus of trein hebben uitgeprobeerd.

http://www.prime-bruxellair.be/�

http://www.delijn.be/vervoerbewijzen/types/abonnement/dina_abonnement.htm?ComponentId=233&SourcePageId=624�

http://www.delijn.be/vervoerbewijzen/types/abonnement/dina_abonnement.htm?ComponentId=233&SourcePageId=624�

rapport Université de Liège, 2009

Documents

Transcript of rapport Université de Liège, 2009