Um orku i samgöngum

agli07_288Í verkefninu SUGRE (2006 - 2009) var safnað saman almennum upplýsingum um ýmsa nýja driftækni og  notkunarmöguleikum í samgöngum í Evrópu. Hérlendis er notað metan sem safnað er af ruslahaugum og nú er repja komin í tilraunaræktun. Einnig hefur fréttst að verksmiðja sem framleiðir metanól úr koltvísýringi sem kemur upp úr hverum og vetni sem unnið er úr vanti á staðnum. Allir þessir orkuberar sem og hreint vetni og rafgeymar geta nýst í samgöngum.

 

Vetnisbílar eru mjög áhugaverður kostur, þeir eru búnir efnarafli (fuel cell) sem sér um að breyta vetni í rafmagn sem er síðan notað í rafhreyflum til að knýja bílinn áfram. Efnarafallinn er tæki sem býður upp á marga möguleika til að nýta hreina orku fyrir bíla, skip og þyrlur.  Næstum allir bílaframleiðendur taka þátt í þróun efnarafala og eru bílar með þeim væntanlegir á almennan markað 2015. Efnahagslegur árangur bíla með efnarafal er háður því að kostnaður á framleiðslu efnarafala lækki og að vel gangi að þróa áfyllingarstöðvar fyrir hinn almenna markað.  Helsti galli efnarafalanna er að þetta er mjög dýr búnaður.Ýmsir bílaframleiðendur eru þó með hugmyndir um að koma með vetnisbíla á markaðin í framtíðinni, að því gefnu að rafdreifikerfið og vetnisvinnslan verði bætt.

 

Vetni getur  brunnið í brunavélum án kveikibúnaðar (ICE) sem eru mjög svipaðar bensínvélum, útblástur slíkra véla inniheldur ekki CO2, CO og HC (þó er örlítill útblástur sem kemur til vegna smurningu vélarinnar). Sumir trúa því að ICE bílarnir muni hjálpa til við að brúa bilið á milli bíla sem ganga fyrir jarðefnaolíu og bíla sem nota vetni. Þetta á ekki við hjá okkur því eins og tilraunir NýOrku hafa sýnt þá ganga bílarnir ekki vel í kulda og hefur notkun þeirra bíla sem hingað voru keyptir árið 2007 víast hvar verið hætt vegna bilana sem má rekja til þess að vatnið sem losnar við brunann sest inn í vélina og truflar tæknina.

 

Víðast hvar í heiminum er vetni helst unnið úr jarðgasi en slík vinnsla hefur CO2 útblástur í för með sér, vetni verður einnig til í miklu mangi í olíuhreinsistöðvum og því er hægt að koma því í notkun án þess að virkjanir verði byggðar þar sem þeirra nýtur við.  En þó ber að nefna að þrátt fyrir mengunina sem kemur frá vinnslu vetnis úr jarðgasi er nýting bíla með efnarafal það góð að heildar útblásturinn verður minni. Þegar til lengra tíma er litið gæti vetni verið unnið úr vatni með rafgreiningu verið endurnýjanlega orka væri notuð og vetninu síðan hugsanlega dreift með pípum til notanda. Eini útblástur vetnisbíla er vatnsgufa, slíkir bílar hafa því minni neikvæð áhrif á umhverfið en bensínbílar. 


Tvinnbílar eru bílar sem nota bæði með rafhreyfil og bensín- eða dísilvél sem aflgjafa.  Sprengihreyfill bílsins er í raun rafstöð og er því rafmagnið framleitt í bílnum sjálfum.  Þar að auki er orkunni, sem fellur til þegar hemlað er, safnað saman og breytt í rafmagn.  Þessir bílar eru því mun sparneytnari vegna þess að hreyfillinn gengur með mun jafnara álagi, rafhreyfillinn tekur á sig álagstoppana, eins og t.d. þegar hraði er aukinn.  Tvinnbílar eru til á hinum almenna markaði, en þeir eru nokkuð dýrir í innkaupum en á móti kemur sparnaður í eldnseytis kaupum.  Í flestum evópubandalagslöndum eru skattar á slíka bíla minnkaðir og einnig eru oft veittir styrkir til að kaupa slíka bíla.  Nokkuð auðvelt er að framleiða fjórhjóladrifna tvinnbíla, því þá er einn eldsneytis- og einn rafmagnsdrifinn öxull. 

Vegna þess hve slíkir bílar eru sparneytnir er auðvelt er að sjá hvers vegna tvinnbílar hafa vakið mikla athygli í umhverfis- og bílaheiminum síðustu 8 ár.  Toyota Prius er gott dæmi um tvinnbíl og er í raun ótrúlegt að þessi fimm sæta fjölskyldubíll sé með minni útblástur en litlir dísilbílar eins og t.d. Toyota Yaris, Citroen C2 og VW Lupo.  Langflest módel tvinnbíla eru vel fyrir neðan útblástursmörk Euro IV.


Maria

Áhugavert er að skoða metangas sem eldsneyti, m.a. því bruni þess er mjög hreinn; það myndast hlutfallslega meira af vatni ern koltvísýringi við brunann og afar lítið fylgir af brennisteins og nítursamböndum. En jarðgas fæst á sviðuðum stöðum og olía og er því jarðefnaeldsneyti sem mun ekki endast nema fram eftir þessari öld. Metangas þarf að geyma samanþjappað, annaðhvort á gas- eða á fljótandi formi. Bílar sem ganga fyrir metangasi eru afar traustir akstri, jafnvel við erfiðar aðstæður eins í kulda og heitu loftslagi.

Útblástur frá metangasbílum eru almennt talinn vera "hreinni" vegna þess að það er minni útblástur efna eins og svifryks, kolmónoxíðs (CO), niturssambanda (NO) og HC. 

Frekari upplýsingar fást hér

Bílar sem ganga fyrir gasi, eru dýrari í innkaupum en bensín og dísilbílar, en gasið er ódýrara hér á landi en annað eldsneyti. Orkuveita reykjavíkur notar gas á marga af sendibílum sínum, en þeir eru þá tvítanka, - geta ekið á metan þar til þar klárast og þá tekur við venjulegt bensín. N1 heufr enn einkarétt á metangasstöðvum en erfitt er að byggja upp stöðvar ef notendur eru fáir. Metangasstöðvar mjög dýrar og eru í rauninni aðeins hagkvæmar ef þær geta þjónað miklum fjölda bíla. Metan er flutt til Evrópu frá Rússlandi en mestu gaslindir eru nú í Quatar.

Nú  eru  nær 4 milljónir metangasbíla í notkun á heimsvísu, og þar af eru 1.4 milljónir í Argentínu og 1 milljón í Brasilíu.  Ítalski flotinn, sem er um 420.000 bílar er langstærsti metangasbílaflotinn í Evrópu, þar á eftir kemur Þýskaland með 27.000 bíla og Írland með 10.000 bíla.

 

Nokkuð auðvelt er að breyta bílum með Otto-brunahólfsvélum þannig að þær gangi fyrir metangas. En vandamálið er að finna pláss sem þarf fyrir eldsneytistankana, lausn við þessu er að staðsetja eldsneytisgeymana undir bílnum.  Orkuveita Reykjavíkkur, Pósturinn og Vélamiðstöðin nota margvíslega metanbíla.

 


Lífgasi eða hauggasi er safnað á fleiri en 4000 stöðum í Evrópu, aðallega í sorphaugum og skolpstöðvum og er venjulega notað til að knýja gastúrbínur og framleiða þannig rafmagn og hita.  Ef gassins er hreint og lítið af öðrum lofttegundum fylgir því þá er það stundum kallað „staðgengill jarðgass" sem er mikið notað til að knýja farartæki.

Lífgas inniheldur metan (50-70%), CO, vetni, Nitursambönd, CO2 og aðrar gastegundir.  Orka lífgassins er nokkuð lægri en jarðgass.  Í Svíþjóð hefur hauggas verið notað sem eldsneyti, þar sem staðall fyrir lífgas er á þá leið að eldsneytið þarf að vera a.m.k. 95% metan.

Lífgas er áhrifaríkt eldsneyti  með svipaðan útblástur og bílar sem nota jarðgas.  Lífgas hefur þó þá yfirburði að í sambandi við minnkun útblásturs gróðurhúsalofttegunda, vegna þess að það er endurnýjanlegt eldsneyti.  Ennfrekar, kemur notkun lífgas í veg fyrir að metan, sem verður til sorphaugunum og skolpstöðvum, sleppi út í andrúmsloftið og valdi þar hlýnun loftslags því að metan er ennþá öflugari gróðurhúsalofttegund en koltvísýringur. 



Flexifuel etanól bílar, eru bílar sem geta bæði notað jarðefnaolíu og etanól. Þeir hafa einn eldsneytistank og keyra á blöndu af jarðefnaolíu og etanóli sem er allt að 85% etanól (E85).  Í Brasilíu eru til dæmis nær allir bílar fjölorkubílar; inni í vélinni er nemi sem aðlagar vélina að eldsneytisblöndunni.  Etanól er framleitt úr jurtum  sem látnar eru gerjast í alkólhól t.d. maís og sykurreyr. Brasilia er einn stærsti framleiðandinn og þaðan er flutt etanól til Evrópu til dæmis. Áætla má að etanól sé best fengið úr jurtum sem vaxa í hlýju loftslagi og séu hraðvaxta og innihaldi helst mikinn sykur.  

Aðal kostir þess að nota lífetanól er plönturnar taka koltvísýring úr loftinu við að mynda sykur og því eru þær að endurvinna hanna. Heildarlosunin verður sú sama og bindingin og ekkert bætist við, ef ekkier notuð olía við ræktunina.  Fyrir 100% lífetanól er minnkun útblásturs þessara lofttegunda um 50-60% skv. vistferilgreiningu („life-cycle analysis“), samanborið við jarðefnaeldsneyti.  Þegar lífetanól sem unnið er úr beðmi sem er í trjám gæti þessi tala breyts enn frekar, eða  í um 75-80%.  Þessi munur er aðallega vegna þess hve lítil orka fer í afð fella trén og að betri nýtni er í efnaferlunum, sem er lykillinn að minnkun heildarútblásturs.


Lífdísill er unninn úr lífrænni feiti eða olíu, t.d. jurtaolíu sem notuð hefur verið til steikingar, lýsi, eða úrgangi frá sláturhúsum. Lífdísill er í raun hægt að nota eins og venjulega dísilolíu, eða blanda hana að  hluta við dísilolíu. Þessi orkugjafi er algengur í mörgum löndum, oftast er 5% blöndun notuð (þ.e. 5% lífdísill á móti 95% jarðefna dísilolíu). Talsvert minna af koltvísýring losnar við bruna lífdísilblöndu en hefðbundinnar dísilolíu því að plöntur sem olían er unnin úr taka til sín koltvísýring úr andrúmsloftinu. Talsverða orku og mikið land þarf til að rækta plöntur og vinna úr þeim lífdísil  svo ekki er líklegt að það sé hægt að framleiða það mikið af henni að hún geti komið algjörlega í staðin fyrir dísilolíu. 

Eðlis- og efnaeiginleikar lífdísils eru í raun svipaðir og eiginleikar jarðefnaolíu, en þó ekki eins. Algengustu nútíma dísilvélarnar gætu í rauninni notast við blöndur sem er allt að 30% lífdísill. Blöndur sem eru með 5% lífdísil blöndu eða minna, haga sér svipað og hrein dísilolía og hafa jafnvel nokkra kosti yfir hreinu dísilolíuna hreyfillinn helst hreinni.
Margar jurtaolíur hafa svipaða virkni og dísilolía, fyrir utan það að hún er seigari. Hér á landi hafa verið gerðar tilraunir til að rækta rapsolíu í þessum tilgangi. Til að nota þessa olíu þarf svokallað tveggja tanka kerfi, dísilolía er notaður til að starta vélinni og til að hita jurtaolíuna.  Þegar jurtaolían er orðin nógu heit er hægt að skipta yfir og keyra á henni.  Þetta er gert vegna þess að köld jurtaolía getur skemmt vél bílsins.  Jurtaolía er talin umhverfisvænni en dísilolían vegna þess að plönturnar sem olían er framleidd úr tekur meiri koltvísýring úr andrúmsloftinu, á meðan á vexti hennar stendur, en sá koltvísýringur sem verður til við bruna hennar. Þetta gerist af því að einungis fræ raps-plöntunnar eru notuð í olíuna en við vöxtinn fór hluti koltvísýringsins í stöngul blöð og rætur sem oftast er skilinn eftir í akrinum og tekur nokkurn tíma að brjóta niður.
Framleiðendur dráttarvéla hafa sannað að hægt er að smíða afkastamiklar vélar sem ganga fyrir 100% lífdísli. Aðal kostir þess að nota lífdísil, sem eldsneyti á farartæki, er að það getur minnkað nettó útblástur gróðurhúsalofttegunda miðað við jarðefnaolíu. Notkun 100% lífdísils (sem er sjaldgæft) myndi minnka nettó útblástur CO2 um 50-60%, þannig að notkun 5% lífdísils blöndunnar minnkar CO2 um 2-2.5%. Þessar tölur eru byggðar á vistferilgreiningu ("life-cycle analysis") fyrir lífdísil og er þar með talið ræktun og uppskera, lífeldsneytis framleiðsla og notkun lífdísils í bíl.



Íslensk NýOrka - Orkugarði, Grensásvegi 9, 108 Reykjavík - Sími: +354 588 03 10 - Fax: +354 588 03 15