Transport in de toekomst: minder uitstoot én fijn stof

Transport in de toekomst: minder uitstoot én fijn stof

Volgens zowel onderzoekers van het UNFCCC als de Europese Unie is de transportsector wereldwijd verantwoordelijk voor bijna een kwart van de CO2 uitstoot. Hiermee is het de tweede grootste bron van broeikasgassen, na de energiesector. Daarnaast zorgt de transportsector ook nog eens voor fijn stof, waardoor jaarlijks duizenden doden vallen. Hoewel de emissies van andere sectoren in Europa sinds 1990 daalden, zijn die van de transportsector tot 2008 blijven stijgen. In het terugdringen van broeikasgasemissies kan de transportsector dus een heel belangrijke rol spelen! Maar welke alternatieve energiebronnen en -dragers zijn geschikt voor transporttoepassingen? Hier volgt een kort overzicht.

EU_emissions_sector.png

© European Commission

Op wereldschaal ziet het er niet naar uit dat de groei van de transportsector snel zal stoppen. De studie ‘energy-outlook 2015’ van British Petrol geeft een mogelijk scenario voor de groei van olie in transport. British Petrol verwacht dat een zeer grote stijging van het aantal wagens in voornamelijk niet-OECD landen de vraag naar olie enorm kan doen stijgen.

Gelukkig remmen een aantal factoren de vraag naar olie voor transport wel af. Op lange termijn zal men de wagen steeds minder gebruiken door onder andere toenemende olieprijzen en files. Daarnaast zullen alternatieve energiebronnen of -dragers en een hogere efficiëntie van de voertuigen de vraag naar olie temperen. Tegen 2035 zou de transportsector wereldwijd 7 miljoen vaten olie per dag meer nodig hebben dan in 2012.

De UNFCCC meldt dat de CO2 emissies afkomstig van transport tussen 2000 en 2050 met 140% zullen stijgen en dat de ontwikkelende landen verantwoordelijk zijn voor 90% van deze stijging.

Alternatieven?

Personenwagens

In Europa zijn personenwagens verantwoordelijk voor 15% van alle CO2 emissies. Aangezien we naar een koolstofarme samenleving willen, moeten we op zoek naar alternatieve aandrijvingsmethoden en minder vervuilende brandstoffen. Er zijn verschillende alternatieve brandstoffen of zogenaamde biobrandstoffen voorhanden als vervanging (of als additief) voor zowel diesel als benzine motoren. Enkele voorbeelden zijn biodiesel, plantaardig oliën, alcoholen (zoals methanol, ethanol, butanol) of biomethaan. De eigenschappen van deze biobrandstoffen verschillen echter wel van die van diesel of benzine, waardoor de motor vaak moet aangepast worden om 100% op biobrandstof te rijden. Daarom worden conventionele brandstoffen vaak gemengd met biobrandstoffen waardoor de uitstoot van broeikasgassen slechts gedeeltelijk vermindert. Een ander nadeel van biobrandstoffen is dat ze vaak afkomstig zijn van gewassen die ook gebruikt worden als voeding voor de mens. Volgens de Wereldbank hebben biobrandstoffen de voedingsprijzen met 75% doen stijgen. Ook is de reductie van CO2 door biobrandstoffen sterk afhankelijk van de manier waarop ze geproduceerd worden. Als men bijvoorbeeld oerwouden kapt om er gewassen voor biobrandstoffen te laten groeien, kan de netto CO2-uitstoot zelfs omhoog gaan doordat de oerwouden veel meer CO2 opvingen. Een betere manier om biobrandstoffen te produceren is door gebruik te maken van biologisch afval.

Een andere mogelijkheid is het rijden op aardgas. In België heeft onder meer DATS 24 nog veelbelovende plannen voor het uitbouwen van een netwerk van tankstations voor aardgas.

Ook waterstof is een optie. Waterstof kan op verschillende manieren aangemaakt worden. Momenteel wordt 96% van alle waterstof aangemaakt door ‘vergassing’. Hierbij reageert aardgas of steenkool met stoom op hoge temperatuur en komt ook CO en CO2 vrij. De overige 4% van alle waterstof wordt geproduceerd op basis van elektrolyse. Hierbij wordt water gesplist in waterstof en zuurstof door een elektrische stroom aan te leggen. Waterstof wordt in de industrie reeds op grote schaal gebruikt (in 2009 werd er 70 miljoen ton gebruikt en de consumptie groeit nog met 7% per jaar). Toch is er nog een grote uitbreiding van het waterstofnetwerk nodig alvorens het ook commercieel gebruikt kan worden.

Is waterstof ook geschikt voor transport? Er is één probleem. Waterstof heeft een lage energiedichtheid in termen van volume. Om ver te kunnen rijden moet het gas dus ofwel onder heel hoge druk opgeslagen worden, ofwel op heel lage temperatuur, ofwel chemisch.

Waterstof kan wel op meerdere manieren aangewend worden in transport. BMW heeft bijvoorbeeld geëxperimenteerd met het verbranden van waterstof in een conventionele verbrandingsmotor. De wagen stoot enkel water uit en is op het moment van rijden dus niet vervuilend. BMW heeft deze route ondertussen echter wel verlaten. Toyota daarentegen heeft zich gefocust op brandstofcellen en heeft ondertussen ook een van de eerste wagens met een brandstofcel beschikbaar met een actieradius van 650km. Ook Hyundai heeft ondertussen zo’n wagen op de markt. Een brandstofcel is eigenlijk een batterij waarin waterstof en zuurstof gecombineerd worden om zo elektriciteit aan te maken (met in de praktijk een efficiëntie van ongeveer 30%). De wagen wordt dus aangedreven met een elektrische motor.

De meer gekende variant van de elektrische wagen haalt zijn elektriciteit uit gewone batterijen (tegenwoordig Lithium batterijen). Hier bestaan verschillende varianten, van een milde hybride tot volledig elektrisch, zoals bijvoorbeeld de Tesla Model S. Bij een hybride wagen, zoals bijvoorbeeld de Toyota Prius, maar evengoed de BMW i8, zijn zowel een verbrandings- als een elektromotor aanwezig. De elektromotor wordt dan voornamelijk aangesproken bij het rijden in de stad aan lagere snelheden. De batterijen die de elektriciteit voor de elektromotor leveren, kunnen ofwel opgeladen worden door de verbrandingsmotor, die dan aan een hogere efficiëntie kan werken, ofwel door de wagen aan een stopcontact aan te sluiten. Deze laatste variant noemt men de “plug-in” hybride.

YERA maakte eerder dit jaar al een vergelijking van de CO2 uitstoot van een volledig elektrische wagen (72 g/100km) met een vergelijkbare wagen met verbrandingsmotor (199 g/100km). Hierbij werd nog niet in rekening gebracht dat elektrische wagens vooral ‘s nachts opladen, wanneer elektriciteit voornamelijk van CO2-vrije nucleaire centrales afkomstig is, wat dit een pessimistische schatting maakt. Toch toont ze al aan dat elektrisch rijden een grote CO2 reductie teweeg kan brengen.

Vrachtvervoer

In Europa zijn 6% van de CO2 emissies afkomstig van vrachtwagens en bussen. Bij vrachtvervoer speelt de autonomie een belangrijke rol en dit sluit een aantal technologieën al meteen uit. Biobrandstoffen kunnen ook hier gebruikt worden, maar waterstof of batterijen bieden een te lage autonomie voor vrachtvervoer. Een andere technologie die wel kan aangewend worden zijn gasturbines. Er zijn dan ook bedrijven op de markt die microgasturbines ontwerpen, rechtstreeks gekoppeld aan een elektromotor, speciaal voor vrachtwagens. Zo’n hybride gasmotor heeft een hoger efficiëntie dan een hybride dieselmotor.

Luchtvaart

De luchtvaartindustrie is een van de snelst groeiende industrieën en dus een grote en stijgende bron van broeikasgassen. Daarom werd de uitstoot van luchtvaart in 2012 in het Emission Trading System opgenomen. Luchtvaartmaatschappijen moeten dus certificaten aankopen voor de CO2 die ze uitstoten. Er is dan ook veel onderzoek naar efficiëntere vliegtuigtechnologieën, maar de impact hiervan is beperkt. Door de lange levensduur van vliegtuigen doen die technologieën pas erg laat hun intrede in de markt. De enige echte (en noodzakelijke) oplossing om de CO2 uitstoot van luchtvaart op korte termijn drastisch te verminderen, is bijgevolg het gebruik van biobrandstoffen. Twee soorten biobrandstof zijn reeds gecertificeerd door de International Air Transport Association om tot 50% gemengd te worden met conventionele kerosine zonder aanpassingen aan de motoren. Bijgevolg bieden deze biobrandstoffen een oplossing op heel korte termijn. Jammer genoeg zijn ze momenteel nog veel duurder dan kerosine (zelfs tot 15 keer duurder) en dus niet competitief. Er wordt verwacht dat biobrandstoffen tegen 2020 een marktaandeel van 3 à 6% zullen hebben.

Ook met elektrische vliegtuigen wordt geëxperimenteerd. Bijvoorbeeld de Solar Impuls, die momenteel, aangedreven door zonne-energie, de wereld rondvliegt. Maar ook Airbus heeft eerder dit jaar een vlucht over het kanaal gemaakt met een volledig elektrisch vliegtuig met batterijen. Een elektrisch passagierstoestel is echter nog verre toekomstmuziek.

Beluga_projects.png

© Beluga Projects – Sky Sails

Zeevaart

Vrachtschepen zijn verantwoordelijk voor 2.5% van de globale CO2 emissies. Hier wordt kort één innovatieve technologie aangehaald die CO2 emissies van grote vrachtschepen eenvoudig kan verminderen door wind-energie te gebruiken. Deze technologie is een grote kite (400 m² en groter) die vooraan het schip wordt verankerd. De kite vliegt op een hoogte van 200m en trekt de boot vooruit, puur op windenergie. Deze technologie is economisch interessant en kan het energieverbruik op een tocht van België naar Saudi-Arabië met ongeveer 2% reduceren. Dit resulteert in een vermindering van de CO2 uitstoot van bijna 100 ton!

Op weg naar een groenere mobiliteit

De transportsector is wereldwijd verantwoordelijk voor 22% van de CO2 uitstoot en is dus enorm belangrijk in de klimaatproblematiek. Gelukkig zijn er wel groene alternatieven voorhanden. Wat betreft personenwagens moeten mensen de stap durven maken naar hybride en volledig elektrische voertuigen (met batterijen of een brandstofcel) en natuurlijk gewoon zo veel mogelijk te voet, met de fiets of met de trein gaan. En wanneer het gebruik van de fiets, de trein of de bus niet mogelijk is, zouden we moeten proberen de wagen samen te gebruiken. Voor vrachtverkeer, luchtvaart en maritiem verkeer zijn de mogelijkheden beperkter. Toch zijn er een aantal interessante technologieën aan een opkomst bezig. Ze helpen allemaal mee om de transportsector minder vervuilend te maken en zo de globale CO2 emissies een halt toe te roepen.

Door Luckas Vandeplas voor YERA

Bronnen

http://newsroom.unfccc.int/lpaa/transport/global-green-freight-action-plan-curbing-emissions-from-the-transport-of-goods/

http://www.world-nuclear.org/info/Non-Power-Nuclear-Applications/Transport/Transport-and-the-Hydrogen-Economy/

http://www.toyota-global.com/innovation/environmental_technology/fuelcell_vehicle/

http://www.solarimpulse.com/

Köhler J., Walz R., Marscheder-Weidemann F., Thedieck B., Lead markets in 2nd generation biofuels for aviation: A comparison of Germany, Brazil and the USA, in

Environmental Innovation and Societal Transitions, vol 10, march 2014, pages 59-76

http://ec.europa.eu/clima/policies/transport/index_en.htm

http://www.bp.com/content/dam/bp/pdf/energy-economics/energy-outlook-2015/bp-world-energy-outlook_booklet_2035.pdf

http://newsroom.unfccc.int/lpaa/transport/mobiliseyourcity-taking-the-high-road-to-low-carbon/

http://www.theguardian.com/environment/2008/jul/03/biofuels.renewableenergy

http://www.simplysustainable.be/verhalen/leefmilieu/cng/

Skills

Posted on

10/12/2015