Verbrandingsmotor nog decennia lang kloppend hart voortstuwing

De verbrandingsmotor zal nog tientallen jaren zorgen voor de aandrijving van industriële en maritieme machines en installaties en speelt over vijftig jaar nog steeds een belangrijke rol in de transportsector. Dat verwachtte de overgrote meerderheid van de ruim tweehonderd deelnemers aan het door de Vereniging Importeurs Verbrandingsmotoren georganiseerde symposium ‘Brandstof tot Nadenken' in Zeist. Wel zal de verbrandingsmotor steeds vaker deel uitmaken van een voortstuwingssysteem in combinatiemet andere componenten, zoals brandstofcellen en zonne energie. Een dalende aardolieproductie en strengere milieueisen leiden tot het gebruik van andere brandstoffen en stimuleren de ontwikkeling van veel schonere motoren met een hoger rendement.

Technisch specialist Kjelt Remmen van Emitech. (Foto Hans Heynen)

1/2

Gerelateerd nieuws

45.000 euro boete voor Russische rederij

Wärtsilä levert dual-fuelmotoren voor ECO2 Inland Vessel-project

Accijnsverhoging rode diesel laat binnenvaart ongemoeid

Top 5 Meest gelezen op Schuttevaer.nl

Meer over

Techniek

Door Hans Heynen
Schaarse benzine en dieselolie zullen de komende jaren steeds meer worden vervangen door aardgas en door uit aardgas en steenkool gewonnen synthetische vloeibare brandstof.

• Brandstof verandert en rendement gaat naar 60%

Daarnaast worden biologische brandstoffen belangrijker. Strengere milieueisen zorgen er in de maritieme sector voor dat de motoren duurder worden. ‘De nabehandelingsinstallatie voor het reinigen van de uitlaatgassen achter de motor is straks misschien wel duurder dan de motor zelf', verwacht applicatie ingenieur Arend Esser van Total Nederland.

Kjelt Remmen van Emitech, gespecialiseerd in het bouwen van nabehandelingssystemen voor industriële- en maritieme motoren markt , verwacht dat de in 2016 ingaande strenge emissienormen het gebruik van ureumkatalysatoren en roetfilters onontkoombaar maken in de binnenvaart. Mogelijk wordt de  pijn verzacht door financiële voordelen voor binnenschepen met schone motoren. ‘Euro 5 vrachtwagens betalen in Duitsland minder tol (Maut).' Nadat bleek dat chauffeurs fraudeerden door geen ureum (Ad Blue) in hun katalysator te gebruiken, is er een datasysteem opgetuigd om te controleren of de katalysatoren wel worden gebruikt. ‘Zonder werkende katalysator zijn de motoren vuiler dan andere motoren. De politie kan de data nu via een stekker met een laptop uitlezen.'

Roetmuseum
Remmen wees er op dat een goed roetfilter straks een eerste vereiste is. ‘Een slecht werkend roetfilter verandert binnen de kortste keren in een roetmuseum en smoort de motor.'
Probleem is dat roetfilters niet goed functioneren achter een koude laagbelaste motor. ‘Een filter heeft dan een naverbrander nodig. Dat verbrand roet tot as en dat neemt 3000 keer minder plek in als roet.
Een motor met een roetfilter heeft ook speciale ‘lowsaps' olie nodig, dat is olie met een laag gehalte aan sulfaten, fosfor en zwavel. Dat voorkomt dat smeerolieresten het roetfilter ernstig vervuilen.

Ultraschone verbranding
Professor Philip de Goey van de Technische Universiteit Eindhoven verwacht dat betere verbrandingstechnieken in een verdere toekomst een rendement van 60% mogelijk maken voor verbrandingsmotoren, waarbij een ultraschone verbranding een nabehandelingsinstallatie geheel of grotendeels overbodig maakt.
Toch zal de wereldbevolking over 50 jaar twee keer zo veel energie verbruiken als nu. Vloeibare brandstof blijft door de hoge energiedichtheid belangrijk voor de transportsector, verwacht de Goey. ‘Er is gelukkig veel aardgas en steenkool. Daar kunnen we, net als van biogas, via een thermochemisch proces(fisher trops), vloeibare brandstof van maken.'

Biologische brandstoffen van de tweede en derde generatie zullen een steeds grotere aanvullende rol gaan spelen. Van jatropha zaden gemaakte olie is een goed voorbeeld van een tweede generatie biobrandstof. Deze plant groeit in subtropische gebieden waar normale landbouw niet goed mogelijk is. De teelt gaat dus niet ten koste van de voedselproductie. 
Energie consultant Jacob Klimstra waarschuwde echter voor te hoge verwachtingen van deze brandstof. ‘De 80 MW hoofdmotor van de Emma Maersk heeft alleen al 44 duizend hectare jatropha nodig en 15.000 plukkers voor het oogsten van de zaden om volledig op deze brandstof te kunnen varen. De Emma Maersk is gelukkig heel efficiënt met arbeidskrachten.  Het schip kan met 13 man worden gevaren.' Wanneer we steenkool en aardgas gebruiken voor coal en gas to liquid schat Klimstra in dat ook deze bronnen eind deze eeuw vrijwel op zijn. De kans dat biologische brandstof het gat dan vult lijkt gering. ‘We produceren momenteel 120 miljoen ton biologische brandstof op een totaal verbruik van 4100 miljoen ton brandstof.'

Dat lijkt een onoverkomelijk verschil. ‘Doelstelling is om over tien jaar 10% biologische componenten aan de brandstof toe te voegen', stelde Ir Ruud Verbeek van TNO. ‘Een mogelijke oplossing is olifantsgras met een opbrengst van 60 ton per hectare, waarvan de helft kan worden omgezet in biobrandstof. Olifantsgras heeft bovendien de eigenschap dat het gebruikte mineralen weer terug in de grond stopt, zodat het zonder bemesting jaren kan worden verbouwd.' Aldus Jacob Klimstra.

Een fossiel alternatief is schalie of leisteengas, waarvan grote hoeveelheden in de VS en China zijn aangetroffen. Dit gas zit echter tussen leisteenplaten en is moeilijk te winnen. ‘Je moet onder hoge druk water of andere vloeistoffen in het gesteente spuiten om het te ‘kraken'., dan komt het gas vrij.' Een ander alternatief is mijnbouw op de oceaanbodems. Zo zouden gashoudende methaanhydraten  ook bekend als methaanijs  gewonnen kunnen worden.

De kans dat de wereldbevolking het in de toekomst redt met veel minder brandstof is klein. ‘Energie is de drijvende kracht achter alle economische ontwikkeling in de wereld', zegt Klimstra. ‘We zijn hier rijk omdat we veel energie verbruiken. Mensen die geen energie verbruiken, zoals in Afghanistan, zijn arm. Een boer met een tractor is even efficiënt als 1000 landarbeiders met een schep. Dertig liter gasolie per uur vervangt hier dus duizend arbeiders.'