weg naar nul-emissie

Jaren van een poging om het rijden te veranderen en koopgedrag hebben toezichthouders beseffen dat de enige manier om de schone lucht probleem aan te pakken is door middel van technologie.

Zero-uitstoot van voertuigen is de mantra gepredikt door toezichthouders en milieuactivisten als de enige hoop voor het graven uit de natie schone lucht problemen. Echter, voor autofabrikanten het is een symbool van overregulering, hen te dwingen de markt voertuigen die ze beweren te duur en geven niet de prestaties geëist door de automobilisme publiek.

In het debat over de zero emission voertuigen, milieudeskundigen wijzen op enquêtes tonen publieke verlangen naar schone lucht. Echter, in termen van de feitelijke inkoop en verkeersregels, auto-eigenaren hebben aangetoond dat de Amerikanen ‘liefdesrelatie met auto’s is nog niet voorbij, en dat de offers auto-eigenaren zijn bereid om te maken voor schone lucht zijn zeer beperkt. Amerikanen willen hun cake te hebben en het ook eten. Overheidsprogramma’s te carpoolen, emissies inspectie, en massa-vervoer aan te moedigen hebben beperkt succes in de grote steden hadden.

Dit plaatst schone lucht probleem van de natie vierkant op de drempel van de autofabrikanten. Tot nu toe heeft de plaat verbazingwekkend, uitstoot van auto’s aanzienlijk te verminderen. Echter, deze winsten lijken te regulator verlangens brandstof voor een lagere uitstoot, waardoor de auto bedrijven om verdere reducties te knijpen tot het punt van nul.

Tien procent in 2003?

De belangrijkste impuls voor nul-emissie komt uit Californië, die tot Houston nam de leiding in 2000, had de natie de meest vervuilde stad, Los Angeles. Eerder in de jaren ’90, de California Air Resources Board (CARB), de groep opgericht om de toestand van de uitgebreide schone lucht problemen aan te vallen, besloten tot een strenge mandaat voor zero emission voertuigen. Het mandaat geduwd autobedrijven tot 10 procent van hun vloot te produceren met nul uitstoot van voertuigen (ZEV) van 2003. Verder autobedrijven waren tot twee procent van hun vloot elektrisch aangedreven door 1998 en vijf procent hebben tegen 2002. CARB wist dat het schieten was hoog , maar het overeengekomen om de vooruitgang van de technologie te controleren en indien nodig aan de eisen aan te passen.

In feite is een CARB assessment uitgevoerd in 1996 toegegeven dat de batterij technologie en de kosten kwesties zou voorkomen dat de auto bedrijven uit het voldoen aan de veeleisende uitrol schema. Met beperkte driving ranges en de hoge kosten van de batterij, het onwaarschijnlijk was automobilisten gingen massaal naar dealers voor elektrische voertuigen. CARB besloten om de interim deadlines te elimineren, maar behouden de algemene doelstelling van 10 procent in 2003.

In 1998 sloegen CARB om autobedrijf druk opnieuw stemmen om extra flexibiliteit te bieden bij het voldoen aan de elektrische mandaat voertuig. Concreet zou autobedrijven worden toegestaan ​​de mogelijkheid om zes procent van hun ZEV mandaat een ontmoeting met de productie van super lage emitting voertuigen (SULEV). Echter, deze voertuigen zou moeten een zeer strenge emissie norm, en hebben een 15 jaar / 150.000 mijl emissies garantie. Als de producenten voertuig alle voordelen heeft van deze mogelijkheid, zou slechts vier procent van hun vloot moeten pure zero emission voertuigen.

Deze winsten alleen maar lijken te regulator verlangens brandstof voor een lagere uitstoot, waardoor de auto bedrijven om verdere reducties te knijpen tot het punt van nul.

The Road Blocks

De fabrikanten blijven volhouden dat veel van dezelfde problemen die ze weer geconfronteerd in 1996 met betrekking tot de kosten en de driving range beperkingen van batterij-technologie zijn nog steeds waar in 2000. Dit sombere beoordeling wordt gedeeld door een Raadgevend Comité opgericht door CARB om de status van de batterij te bepalen technologie. Het rapport geleverd aan CARB eerder dit jaar vonden veel goede technieken, maar gaf toe dat “grote voorschotten of doorbraken nodig zou zijn aanzienlijk lager dan de huidige prognoses te verminderen geavanceerde accu kosten.” Het panel geacht deze voorschotten waarschijnlijk voor de komende zes tot acht jaar.

Met name het panel vond dat nikkel-metaalhydride (NiMH) batterijen aangetoond dat de mogelijkheid om de kracht en uithoudingsvermogen eisen voor het aandrijven van elektrische voertuigen te voldoen. Het is echter niet te verwachten dat het bereik zou stijgen dan 75 tot 100 mijl op een enkele lading, waardoor ernstig beperken van de aanvaardbaarheid van een groot aantal auto-eigenaren. De kosten van deze batterijen, ondanks aanzienlijke pogingen tot commercialisering, zijn nog steeds erg hoog. NiMH-batterijen kosten tussen de $ 9500 en $ 13.000 per zover ze zijn geproduceerd in hoeveelheden van 10.000-20.000.

Het panel vond ook lithium-ion batterijen veelbelovend, waaruit blijkt zowel betrouwbaar en veilig te zijn. Echter, testgegevens aangegeven dat operationele levensduur van de batterij was een teleurstellende 2-4 jaar. Verder is het panel vastgesteld dat lithium-ion-accu’s vertonen verschillende mate van gevoeligheid als het onderwerp om een ​​deel van het misbruik testen bedoeld om de batterij gedrag en veiligheid te simuleren onder hoge mechanische, thermische en elektrische spanningen. Resolutie van deze kwesties kunnen zeven jaar in beslag nemen, de jury zei, en nog steeds deze batterijen zal waarschijnlijk duurder dan de NiMH-batterijen.

De onderste regel, volgens het paneel, is het praktische bereik dat door de accu van huidige elektrische voertuigen beperkt. “Voor toepassingen waarbij een groter bereik gewenst is, zou de resulterende grotere capaciteit batterijen de geavanceerde-batterij kosten probleem verergeren in verhouding, en ze zouden steeds ernstiger volume en gewicht kwesties aan de orde”, aldus het verslag van het panel.

Sales zijn nauwelijks Electric

In het huidige debat over de nul-emissie in Californië, de auto bedrijven zijn te wijzen op het verslag van het panel als een bevestiging van wat ze zeggen al enkele jaren: als gevolg van de kosten en het bereik kwesties, elektrische voertuigen hebben slechts een beperkte afzetmogelijkheden. In feite, in termen van de werkelijke verkoopcijfers, de elektrische auto is een blindganger geweest.

Honda onlangs beëindigde de productie van de EV Plus met een omzet van slechts 297 voertuigen. Toyota heeft slechts 507 van de RAV4 EV-auto’s verkocht, en GM heeft slechts 660 van de elektrische auto, de EV1 verkocht. autofabrikanten beweren dat ze elektrische auto’s zal produceren als door toezichthouders gedwongen. Echter, buiten de ZEV mandaat, lijkt belangstelling van de consument te worden beperkt tot kleine doelmarkten, waar bereik is geen factor.

hybride onderhandelingen

CARB lijkt niet volledig steunen weg van het doel nul emissies. Terwijl meer concessies te doen aan de auto bedrijven aanstaande kan zijn, CARB indrukken van de auto bedrijf ingenieurs om erachter te komen hoe de paradox van het houden van klanten tevreden en het voldoen aan de zero emission doel op te lossen. Een compromis voor de korte termijn kan de hybride voertuig. Hoewel niet precies nul uitstoot, hybriden worden lage emissies van voertuigen die zijn zuinig, en hebben de prestaties zo goed of beter dan benzine-aangedreven voertuigen. Hybriden gebruiken een verbrandingsmotor en een elektromotor, waardoor het beperkte bereik van elektrische voertuigen voorkomen.

Dit is niet alleen een “luchtkasteel” idee. De Toyota Prius op de markt is al, en de Honda Insight moet beschikbaar zijn in de nabije toekomst. Deze voertuigen gebruiken elektrisch vermogen bij lage snelheden en bij stationair, maar verhuizen naar benzine wanneer meer vermogen nodig is. De benzinemotor schakelt ook uit wanneer de auto gaat lange afstanden en bij stilstand in druk verkeer. Door het verplaatsen tussen elektrische en benzine als macht behoeften veranderen, het gas kilometers voor het voertuig is bijna het dubbele van die van een typische alleen benzine-aangedreven voertuig van een vergelijkbare omvang. Hybrides gebruiken regeneratief remmen, wat betekent dat de energie uit voorwaartse beweging wordt gevangen tijdens het remmen en vervolgens gebruikt om de batterij op te laden.

Waar is de Amerikaanse Hybrid?

Amerikaanse autobedrijven zijn niet ver achter in de race om hybriden te bieden. De Amerikaanse bedrijven hun krachten gebundeld met de federale overheid in een zes jaar durend project, bekend als het Partnerschap voor een nieuwe generatie Vehicle (PNGV), om zuinige milieuvriendelijke auto’s te ontwikkelen. De voertuigen in ontwikkeling gebruiken een combinatie van hybride technologie en nieuwe materialen om enorme winsten in brandstofverbruik en emissiereducties te realiseren

Introducties van hybride voertuigen door Ford, GM en DaimlerChrysler zijn nog een paar jaar weg, en er is aanzienlijke controverse in het Congres of om de financiering voort te zetten PNGV geweest. Critici op Capital Hill wijzen erop dat, ondanks de honderden miljoenen dollars besteed aan het project, lijken de Japanners te bewegen voorsprong op de Amerikaanse bedrijven in de commercialisering.

Ongeacht het resultaat van deze politieke strijd blijkt dat hybriden een belangrijk deel van het Amerikaanse wagenpark in de komende jaren. De Amerikaanse Energy Information Administration (EIA) heeft onlangs aangekondigd dat ze geloven dat hybriden de tweede plaats in de verkoop aan verbrandingsmotoren zal zijn, hoewel ze toevoegen dat het een verre tweede, misschien slechts zeven procent van de vloot zal zijn in 2020. Natuurlijk, brandstof prijzen, de overheid mandaten en technologische vooruitgang kunnen dramatisch veranderen deze dynamiek.

De Technology Na Hybrids

Terwijl hybriden bieden emissiereducties, zijn ze niet nul emissie voertuigen. Hybriden kopen tijd tot de volgende technologie is klaar voor de lancering. Een technologie die een uitstekende kandidaat kan zijn waterstof aangedreven brandstofcellen.

Brandstofcellen handelen zoals batterijen, behalve dat ze niet lopen naar beneden. De Proton Exchange Membrane (PEM) brandstofcel die momenteel krijgt de meeste aandacht van wetenschappers bestaat uit twee elektrodeplaten aan weerszijden van een elektrolytmembraan. Zuurstof wordt aan één elektrode en waterstof naar de andere. Het reactiemengsel, geholpen door een dunne laag platinakatalysator gebonden aan weerszijden van het membraan creëert elektriciteit, water en warmte. Protonen van de splitsing waterstofatomen stromen door het membraan en elektronen buiten de cel van de ene elektrode naar de andere, het voeden van de motor.

Voor degenen onder ons die door middel van wetenschap cursussen sliep, de belangrijke dingen om te onthouden over brandstofcellen zijn dat ze alleen uitstoten waterdamp in de atmosfeer en dat de waterstof wordt gebruikt bij de omzetting kan worden gecreëerd door een aantal brandstoffen zoals methanol, ethanol, natuurlijk gas en benzine. Wel moet de brandstof zwavel vrij zijn.

Brandstofcellen zijn nog een lange weg te gaan

De mogelijkheid om waterstof brandstoffen kan kritisch voor het vermogen van brandstofcellen korte termijn, omdat waterstof niet zo dicht als benzine en moeilijk op te slaan op het voertuig. Het oplossen van de brandstof infrastructurele problemen door waterstof kan jaren duren.

Helaas, het gebruik van andere brandstoffen naast waterstof opleveren moeilijkheden. Omzetten benzine of andere brandstoffen waterstof vereist het gebruik van een on-board reformer de waterstof kan halen uit de brandstof. Deze systemen, zoals die momenteel ontwikkeld, zijn inefficiënt en vereisen hoge temperaturen.

Exxon recent aangekondigd dat, in samenwerking met GM, hebben ze een efficiënte methode voor het omzetten van benzine waterstof ontwikkeld. Als deze methode niet draagt ​​in de echte wereld demonstratieprojecten, kan het brandstofopslag en infrastructurele problemen te voorkomen op korte termijn uitvoering van brandstofceltechnologie te elimineren. Mitsubishi heeft onlangs aangekondigd dat het testen van een methanol aangedreven brandstofcelauto. Terwijl de infrastructuur voor methanol is niet zo ontwikkeld als benzine, wordt het beschouwd als een goede kandidaat voor brandstofcellen aangedreven voertuigen, want deze bevat grote hoeveelheden waterstof en zwavel vrij.

Met de gunstige prestaties en de vermindering van de uitstoot potentieel van brandstofcellen, auto-bedrijven staan ​​te popelen om ze te krijgen in productie. Terwijl prototypes van brandstofcelauto’s worden nu al getest, autobedrijven, afhankelijk van wie je praten, beweren dat deze technologie zal niet op de auto veel voor bepaalde tijd. Een van de belangrijkste belemmeringen voor productie dat de kosten voor brandstofcellen te vervaardigen aanzienlijk boven wat nodig is om een ​​auto te bouwen tegen concurrerende prijzen. De auto bedrijf dat aanzienlijk vermindert de productiekosten zal een been hebben in de race om een ​​brandstofcel aangedreven voertuig op de markt eerst.

Een van de belangrijkste belemmeringen voor productie dat de kosten voor brandstofcellen te vervaardigen aanzienlijk boven wat nodig is om een ​​auto te bouwen tegen concurrerende prijzen.

De Mogelijke oplossing

Er lijkt een consensus te ontwikkelen onder de engineers die, op basis van de afwezigheid van offers voor de driving range en de prestaties, kunnen brandstofcellen op lange termijn antwoord op de vraag zero emission voertuigen zijn. In feite is de South Coast Air Quality District in Californië, in samenwerking met de Air Resources Board, EPA en het ministerie van Energie, heeft miljarden aan demonstratieprojecten op brandstofcellen geïnvesteerd, in een poging om deze technologie mee te bewegen.

Zal Brandstofcellen zijn het antwoord op onze schone lucht problemen? Het is nog te vroeg om dit te bepalen. Toch verloopt de ontwikkeling van hybrides en brandstofcellen technologie geeft reden om te hopen dat zowel de toezichthouders en automobilisten zullen krijgen wat ze willen, en het milieu en het brandstofverbruik zal ook ten goede komen.

De auteur wil de technische bijstand voor dit artikel door Wendell Powell van Standard Motor Products erkennen.