Op zwaar werk berekende vrachtwagens, zoals de 18-wielers die veel van 's werelds goederen van boerderij of fabriek naar de markt vervoeren, worden vrijwel allemaal aangedreven door dieselmotoren. Ze zijn verantwoordelijk voor een aanzienlijk deel van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen, maar tot nu toe is er weinig gedaan om hun uitlaatgassen die de klimaatverandering veroorzaken, te beteugelen.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van MIT hebben een nieuwe manier bedacht om deze vrachtwagens aan te drijven die de vervuiling drastisch zou kunnen terugdringen, efficiëntie verhogen, en hun netto-uitstoot van broeikasgassen te verminderen of zelfs te elimineren.

Het concept omvat het gebruik van een plug-in hybride motorsysteem, waarin de vrachtwagen voornamelijk zou worden aangedreven door batterijen, maar met een vonkontstekingsmotor (in plaats van een dieselmotor). die motor, waardoor de vrachtwagens gemakkelijk dezelfde afstanden kunnen afleggen als de conventionele dieselvrachtwagens van vandaag, zou een flex-fuel-model zijn dat op pure benzine zou kunnen rijden, pure alcohol, of mengsels van deze brandstoffen.

Hoewel het uiteindelijke doel zou zijn om vrachtwagens volledig met batterijen aan te drijven, zeggen de onderzoekers, deze flex-fuel hybride optie zou voor dergelijke vrachtwagens een manier kunnen zijn om vroegtijdig op de markt te komen door de zorgen over de beperkte actieradius weg te nemen, kosten, of de noodzaak van overmatig batterijgewicht om een ​​groter bereik te bereiken.

Het nieuwe concept is ontwikkeld door MIT Energy Initiative en Plasma Fusion and Science Center-onderzoeker Daniel Cohn en hoofdonderzoeksingenieur Leslie Bromberg, die het presenteren op de jaarlijkse SAE International-conferentie op 11 april.

"We werken al een aantal jaren aan manieren om motoren voor auto's en vrachtwagens schoner en efficiënter te maken, en we waren vooral geïnteresseerd in wat je kunt doen met vonkontsteking [in tegenstelling tot de compressieontsteking die in diesels wordt gebruikt], omdat het intrinsiek veel schoner is, " zegt Cohn. Vergeleken met een voertuig met dieselmotor, een voertuig op benzine produceert slechts een tiende van de vervuiling door stikstofoxide (NOx), een belangrijk onderdeel van luchtvervuiling.

In aanvulling, door een flex-fuel configuratie te gebruiken die het mogelijk maakt om op benzine te rijden, ethanol, methanol, of mengsels hiervan, dergelijke motoren hebben het potentieel om veel minder broeikasgassen uit te stoten dan pure benzinemotoren, en de incrementele kosten voor de brandstofflexibiliteit zijn erg klein, Cohn en Bromberg zeggen. Indien gebruikt op pure methanol of ethanol afkomstig van hernieuwbare bronnen zoals landbouwafval of gemeentelijk afval, de netto-uitstoot van broeikasgassen zou zelfs nul kunnen zijn. "Het is een manier om gebruik te maken van een brandstof met een laag broeikasgas" wanneer deze beschikbaar is, "maar altijd de mogelijkheid hebben om op benzine te rijden" om maximale flexibiliteit te garanderen, zegt Cohn.

Terwijl Tesla Motors heeft aangekondigd dat het een volledig elektrische zware vrachtwagen gaat produceren, Cohn zegt, "We denken dat dat een hele uitdaging gaat worden, vanwege de kosten en het gewicht van de accu's die nodig zijn om voldoende actieradius te bieden. Om te voldoen aan het verwachte rijbereik van conventionele dieseltrucks, Cohn en Bromberg schatten, zou ergens tussen de 10 en 15 ton batterijen nodig hebben "Dat is een aanzienlijk deel van het laadvermogen" dat zo'n vrachtwagen anders zou kunnen vervoeren, zegt Cohn.

Om dat te omzeilen, "We denken dat de manier om het gebruik van elektriciteit in deze voertuigen mogelijk te maken, is met een plug-in hybride, " zegt hij. De motor die ze voorstellen voor zo'n hybride is een versie van een waar de twee onderzoekers al jaren aan werken, het ontwikkelen van een zeer efficiënte, benzinemotor met flexibele brandstof die veel minder zou wegen, zuiniger zijn, en een tiende zoveel luchtvervuiling veroorzaken als de beste van de huidige dieselaangedreven voertuigen.

Cohn en Bromberg hebben een gedetailleerde analyse gemaakt van zowel de technische als de economische aspecten van wat nodig zou zijn om een ​​dergelijke motor te ontwikkelen om aan de behoeften van bestaande vrachtwagenchauffeurs te voldoen. Om de efficiëntie van diesels te evenaren, een mengsel van alcohol met de benzine, of zelfs pure alcohol, kan worden gebruikt, en dit kan worden verwerkt met behulp van hernieuwbare energiebronnen, ze vonden. Gedetailleerde computermodellering van een hele reeks gewenste motorkarakteristieken, gecombineerd met screening van de resultaten met behulp van een kunstmatige intelligentiesysteem, leverden duidelijke aanwijzingen op van de meest kansrijke trajecten en toonden aan dat dergelijke vervangingen inderdaad praktisch en financieel haalbaar zijn.

In zowel de huidige diesel als de voorgestelde flex-fuel voertuigen, de emissies worden gemeten aan de uitlaat, nadat in beide gevallen verschillende emissiebeheersingssystemen hun werk hebben gedaan, dus de vergelijking is een realistische maatstaf voor de emissies in de echte wereld. De combinatie van een hybride aandrijving en flex-fuelmotor is "een manier om de introductie van elektrische aandrijving in de sector van zware vrachtwagens mogelijk te maken, door tegemoet te komen aan de eisen op het gebied van assortiment en kosten, en het doen op een manier die schoon is, ' zegt Cohn.

Bromberg zegt dat benzinemotoren in de loop der jaren veel efficiënter en schoner zijn geworden, en de relatieve kosten van dieselbrandstof zijn gestegen, zodat de kostenvoordelen die hebben geleid tot de bijna universele toepassing van diesels voor zware vrachtwagens niet langer de overhand hebben. "Overuren, gasmotoren zijn steeds efficiënter geworden, en ze hebben het inherente voordeel dat ze minder luchtvervuiling veroorzaken, " zegt hij. En door de motor te gebruiken in een hybride systeem, het kan altijd op zijn optimale snelheid werken, het maximaliseren van zijn efficiëntie.

Methaan is een extreem krachtig broeikasgas, dus als het kan worden omgeleid om een ​​bruikbare brandstof te produceren door het om te zetten in methanol via een eenvoudig chemisch proces, "dat is een van de meest aantrekkelijke manieren om een ​​schone brandstof te maken, " zegt Bromberg. "Ik denk dat de alcoholbrandstoffen over het algemeen veel beloven."

Nu al, hij maakt duidelijk, Californië heeft plannen voor nieuwe voorschriften voor vrachtwagenemissies die zeer moeilijk te realiseren zijn met voertuigen met dieselmotoren. "We denken dat er een belangrijke reden is voor vrachtwagenbedrijven om naar benzine of flexibele brandstof te gaan, " zegt Cohn. "De motoren zijn goedkoper, uitlaatgasbehandelingssystemen zijn goedkoper, en het is een manier om ervoor te zorgen dat ze kunnen voldoen aan de verwachte regelgeving. En dat te combineren met elektrische aandrijving in een hybride systeem, met een steeds schoner elektriciteitsnet, kan de uitstoot en vervuiling door de vrachtwagensector verder terugdringen."

Puur elektrische aandrijving voor vrachtwagens is het ultieme doel, maar de batterijen van vandaag maken dat nog geen realistische optie, Cohn zegt:"Batterijen zijn geweldig, maar laten we realistisch zijn over wat ze kunnen bieden."

En de combinatie die ze voorstellen kan twee grote uitdagingen tegelijk aanpakken, ze zeggen. "We weten niet welke sterker zal zijn, de wens om broeikasgassen te verminderen, of de wens om luchtvervuiling te verminderen." In de VS, klimaatverandering kan de grotere duw zijn, terwijl in India en China luchtvervuiling urgenter kan zijn, maar "deze technologie heeft waarde voor beide uitdagingen, ' zegt Cohn.