Alternatieve aandrijfmogelijkheden – What’s next?
Hoe ziet de toekomst van aandrijfsystemen eruit? Zullen elektromotoren binnenkort de dieselmotoren helemaal vervangen? Of komen er hele andere technieken in beeld? Bij DACHSER houden logistiek specialisten zich dagelijks bezig met alternatieve aandrijfmogelijkheden en hun praktische toepasbaarheid in het logistieke netwerk.
Een klimaat neutrale economie in 2050: dat is het ambitieuze doel dat de Europese Unie aankondigde als onderdeel van de “Green Deal”. De herstructurering van het transport en verkeer, die in ontwikkelde industrielanden zoals Duitsland rond één vijfde deel van de broeikasgassenuitstoot veroorzaken, speelt een sleutelrol bij het implementeren van het Parijse Klimaatakkoord uit 2015.
“Emissievrije mobiliteit is alleen mogelijk als het mobiliteitssysteem efficiënt georganiseerd is en gebaseerd op digitalisering, gegevensuitwisseling en compatibele standaarden. Dit maakt intelligent verkeersmanagement mogelijk en zorgt ervoor dat de mobiliteit van alle soorten van vervoer geautomatiseerd worden, wat weer leidt tot minder files en een hogere bezettingsgraad van de wegen”, zegt de Europese Commissie. De basis hiervoor wordt gelegd door een geleidelijke overschakeling op niet-fossiele brandstoffen in het personen- en goederentransport.
Met andere woorden: klimaatvriendelijke mobiliteit vraagt om complexe antwoorden. Naast het bestaande milieumanagement en het innovatieproject City Distribution, heeft DACHSER zijn analyse van alternatieve aandrijfsystemen en brandstoffen geïntensiveerd. “We onderzoeken op onze eigen gespecialiseerde afdelingen en samen met externe partners huidige en toekomstige technologieën. De focus ligt op het evalueren van alternatieve aandrijfmogelijkheden en brandstoffen met de bijbehorende nieuwe logistieke concepten, die voornamelijk gericht zijn op wegtransport”, legt Stefan Hohm uit, Corporate Director Corporate Solutions, Research & Development bij DACHSER. Daarom werken allerlei afdelingen binnen DACHSER intensief samen. De afdeling Research & Development is constant in gesprek met de experts van Road- en Air & Sea Logistics.
Op korte termijn zijn er echter nog geen kant en klare oplossingen in zicht. “Alle duurzame, emissievrije, alternatieve aandrijvingen en brandstoffen zijn vandaag de dag vanwege technische of economische factoren nog niet breed toepasbaar in de praktijk”, legt Andre Kranke uit, manager R&D Research & Innovation Management.
Gezocht: oplossingen voor long distance transport
Eén ding is echter duidelijk: op de lange termijn behoort de toekomst toe aan de elektromotor. Deze zal worden voorzien van elektrische accu’s of deze zal worden aangedreven via waterstof. De eerste elektrische vrachtwagens van DACHSER worden vandaag de dag al gebruikt voor stadsdistributie, bijvoorbeeld in Stuttgart, Berlijn en Hamburg. De actieradius van deze voertuigen is met 200 kilometer echter nog zeer beperkt. Op de middellange termijn lijkt het technisch mogelijk (maar economisch gezien nog lastig haalbaar) om elektrische vrachtwagens op accu in te zetten voor de regionale distributie, met een reikwijdte van ongeveer 450 kilometer. “Maar dan is de grens van alleen accu-aangedreven voertuigen wel bereikt. Met deze technologie is de verhouding tussen bereik, laadvermogen en oplaadtijd bijzonder ongunstig voor het lange afstandsvervoer”, vervolgt Kranke.
Kan stroomvoorziening via bovenleidingen, zoals die momenteel getest wordt in Duitsland op de “eHighway” op de A1 bij Lübeck de oplossing zijn voor elektrisch vervoer voor lange afstanden? Waarschijnlijk niet. Er wordt namelijk veel gewisseld tussen korte- en lange afstand transporten. Bovendien zou voor het long distance vervoer een pan-Europees bovenleidingsysteem aangelegd moeten worden. Dat lijkt op dit moment nauwelijks haalbaar, gezien de hoge investeringskosten en de verschillende omstandigheden in de geografische regio’s”, merkt Hohm op.
Eén ding is echter duidelijk: op de lange termijn behoort de toekomst toe aan de elektromotor. Deze zal worden voorzien van elektrische accu’s of deze zal worden aangedreven via waterstof. De eerste elektrische vrachtwagens van DACHSER worden vandaag de dag al gebruikt voor stadsdistributie, bijvoorbeeld in Stuttgart, Berlijn en Hamburg.
Wat heeft dit alles te betekenen voor de dieselmotor? “Dat is nog steeds de meest gebruikte en voordeligste aandrijving voor het wegtransport. En dat zal het zeer waarschijnlijk op de middellange termijn ook wel blijven’’, zegt Andre Kranke. De reden: de hoge efficiëntie van dieselbrandstof zorgt voor een zeer groot bereik. Daarnaast is de techniek zeer verfijnd, mede onder druk van de steeds strengere EU-normen. En als laatste punt moet genoemd worden dat het gebruik van dieselvrachtwagens zo efficiënt is omdat ze wereldwijd gebruik kunnen maken van bestaande infrastructuren en voertuigtechnologie. In combinatie met biobrandstoffen van de tweede generatie, zijn dieselmotoren op korte termijn in staat om een significante vermindering van de uitstoot van broeikasgassen te bereiken in sommige EU-landen. Daarmee spelen ze een waardevolle rol in de klimaatbescherming, ook al is het alleen maar als tussenstap onderweg naar elektromobiliteit.
“Vanuit ecologisch oogpunt, moet de discussie over het meer vrijgeven van routes voor lange vrachtwagens binnen Duitsland en de mogelijkheid om de ze grens over te laten rijden op de agenda komen van verkeersplanologen”, adviseert Kranke.
Motoren op aardgas hebben nog groeipotentie
Daarnaast bekijken onderzoekers ook de mogelijkheid om vrachtwagens in plaats van met diesel, met gasmotoren te laten rijden. Er wordt dan gebruik gemaakt van CNG (gecomprimeerd aardgas) of LNG (vloeibaar aardgas). Het gebruik van fossiel aardgas brengt geen noemenswaardig voordeel voor het klimaat met zich mee. “Kijkend naar het totaalplaatje (van bron tot op de weg) en afhankelijk van de gebruikte technologie varieert de CO2-besparing van –5% tot 10% ten opzichte van een moderne dieselvrachtwagen”, zegt Hohm. Ter overbrugging komen eigenlijk alleen bio-LNG en bio-CNG in aanmerking. Hiervan varieert de economische efficiëntie en de praktische bruikbaarheid echter aanzienlijk per land en daarom moet de inzet hiervan per geval worden bekeken.
Er wordt in de logistiek ook veel gediscussieerd over eFuels, dat zijn met behulp van elektriciteit synthetisch geproduceerde vloeibare en gasvormige brandstoffen (diesel, LNG, methanol, enz.). Om deze klimaatneutraal te laten zijn, moeten de brandstoffen worden geproduceerd door middel van Power-to-X- technologieën. Het Power-to-gas proces zet duurzaam opgewekte elektriciteit (voornamelijk uit zonne- en windenergie) om in groene waterstof, dat de basis is voor alle eFuels. Omdat het energieverlies in dit proces van stroom tot groene waterstof nog enorm hoog is, zijn er op dit moment echter geen economisch haalbare implementaties. Het lijkt veelbelovender om de groene waterstof direct te gebruiken in de vorm van een brandstofcel aandrijving voor vrachtwagens.
Een energiek wonder
Alhoewel het lange tijd als nieuwe wonderbron van energie gepresenteerd werd, was de brandstofcel tot voor kort bijna volledig verdwenen uit de publieke discussie. Onder druk van de omslag in het verkeer beleeft het nu een comeback. Waterstof wordt in een brandstofcel omgezet in elektriciteit, die dan weer een elektromotor aandrijft. Deze technologische ontwikkeling is eigenlijk al behoorlijk vergevorderd. Zo is de brandstofcel niet meer weg te denken uit de ruimtevaart en is de geschiktheid voor gebruik voor grondtransport al bewezen. Op de weg moet deze technologie zich echter nog bewijzen.
Er moet nog veel gebeuren om de brandstofcellen in de praktijk te kunnen gebruiken. Op dit moment zijn er eigenlijk alleen nog prototypes in gebruik en zijn er plannen voor de eerste kleine testvloten. “We denken dat er nog een lange weg te gaan is voordat er een dusdanig grootschalige productie is dat vrachtwagens met brandstofcellen de plaats in gaan nemen van dieselvrachtwagens”, merkt Kranke op. Van de bekende fabrikanten heeft tot nu toe alleen de wereldmarktleider Mercedes-Benz een strategisch plan vastgelegd voor de brandstofcel technologie. Het bedrijf is van plan om in 2029 de eerste serie vrachtwagens met waterstofcellen op de markt te brengen. Vanaf 2039 is het de bedoeling dat alle bedrijfsvoertuigen die van de assemblagelijnen in Stuttgart rollen, ofwel door waterstofcellen ofwel door accu’s worden aangedreven.
Dialoog op gang brengen
Stefan Hohm heeft gemengde gevoelens over de huidige stand van zaken: ”Met fossiele LNG- en CNG-brandstoffen zullen we de klimaatdoelstellingen niet halen omdat ze niet significant beter zijn dan de moderne euro VI dieselvrachtwagen. Voor puur elektrisch aangedreven vrachtverkeer zijn de accu’s veel te zwaar, de infrastructuur voor het opladen zou extreem ingewikkeld en lastig in te richten zijn en erg duur (als het al lukt) en vrachtwagens met deze techniek zijn niet geschikt voor zware transporten. Waterstofaandrijving lijkt weliswaar veelbelovend, maar deze techniek heeft nog een lange weg te gaan als het gaat om efficiëntie en dagelijks gebruik.
DACHSER zet dus alle zeilen bij inzake onderzoek en ontwikkeling van deze kwesties. Zoals Hohm zegt: “We blijven bezig met de ontwikkeling van alternatieve aandrijfsystemen voor het vrachttransport. Met dit doel intensiveren we de samenwerking met initiatieven en samenwerkverbanden, met fabrikanten en onderzoek partners. Daarnaast vergroten we onze kennis en netwerken door deel te nemen aan pilotprojecten. Op deze manier denken we ons steentje bij te dragen aan het klimaatdoel voor 2050.”