Nader bekeken: Heeft de tweetakt nog toekomst?

De Formule 1 noemt nog een tweede technologie, die zij wil combineren met de tweetaktmotor: synthetische brandstoffen, ook wel “synfuels” of e-fuels genoemd. Tegenstanders zullen onmiddellijk roepen dat het verbranden van synthetische brandstoffen net zo goed CO₂-uitstoot geeft. Klopt, maar het gaat om de manier waarop de synfuels worden gemaakt. Waar het eigenlijk allemaal om draait, is dat we moeten stoppen met de verbranding van fossiele brandstoffen, omdat hierdoor het gehalte aan het broeikasgas CO₂ in de atmosfeer stijgt. Dat betekent dat we ervoor moeten zorgen dat al onze energie afkomstig is uit zonne-energie, windenergie of waterkracht-energie. Het probleem is, dat deze vormen van energie vaak worden gemaakt op momenten dat je ze niet nodig hebt en op plaatsen waar je op dat moment niet bent. Schaalmodel van een e-Fuel factoryDe energie moet dus op een of andere manier worden opgeslagen en getransporteerd. Dat kan op twee manieren: in batterijen en in synthetische brandstoffen.

Opslag in batterijen

Batterijen hebben een rendement van ongeveer 85%. Voor transport over grote afstanden moet je de elektriciteit omzetten in hoogspanning (verlies 5%) en later weer omzetten in laagspanning (verlies 5%). Ga je energie opslaan in warenhuizen met batterijen - of containers met batterijen in de woonwijk - dan moet je het vervolgens dus daar weer uit halen en opnieuw opslaan in de batterijen van je auto. De productie van die batterijen heeft de nodige milieueffecten vanwege het lithium, het nikkel en het kobalt dat erin zit, terwijl er ook nog veel CO₂ vrijkomt bij de fabricage van batterijen. Daar staat tegenover dat voor opslag bij huis of in de wijk ook afgedankte “second life” auto-batterijen gebruikt kunnen worden. Dat geeft geen extra uitstoot, actieradius speelt dan toch geen rol. Voor mobiliteit is een ander nadeel van batterijen wel cruciaal: de lage energiedichtheid, van ongeveer 160 Wh/kg. Voor een groot actieradius heb je dus grote en zware batterijpakketten nodig. Voor een grote, zware auto idem dito. Voor een grote, zware auto met een groot actieradius helemaal: op een gegeven moment stop je de meeste energie in het transporteren van de batterijen waarmee je je energie meeneemt en wordt het zinloos. Vandaar dat de auto-industrie batterij aangedreven elektrische auto’s eigenlijk voornamelijk nuttig vindt als oplossing voor Elektrisch goed voor het milieu? Als je alles in ogenschouw neemt is elektrisch helemaal niet zo groen als politici willen doen gelovenlichte, kleine auto’s met een beperkt actieradius. Oftewel voor woon-werk en stadsverkeer. Voor vrachtverkeer al helemaal: Stel je even voor dat alle vrachtwagens elke dag 2x 4 uur moeten snelladen. Dan mag je langs elke snelweg wel een even lange parkeerstrook met laadpalen aanleggen om daarvoor ruimte te maken. En dan hebben we het nog niet over het elektriciteitsnet, dat moet worden aangelegd om de stroomsterktes daarvoor te leveren.

Opslag waterstof

Water kun je met behulp van milieuvriendelijke elektriciteit splitsen in waterstof en zuurstof. Waterstof kun je in een brandstofcel weer omzetten in elektriciteit. Waterstof heeft als voordeel dat het een hoge energiedichtheid heeft. Een elektrische auto, die wordt aangedreven via een brandstofcel, kun je dus een grote actieradius meegeven. Al zijn daar wel grote en zware brandstoftanks voor nodig, want het moet worden opgeslagen bij 350 of 700 bar. Het transporteren in vrachtwagens met waterstoftanks is dan ook al gauw niet meer rendabel, je verbruikt meer energie dan je transporteert. Het zou wel met pijpleidingen kunnen. Er wordt momenteel over gedacht om het aardgasleidingnet daarvoor te gebruiken. Kun je thuis tanken. Puntje van aandacht is dat de afdichtingen van al die leidingen waarschijnlijk gaan lekken als je aardgas – of beter het reukmiddel dat daaraan is toegevoegd – Piaggio experimenteerde met de MP3 Hybrid, maar dat concept sloeg niet aangaat vervangen door waterstof. Op dit moment maken de waterstoftankstations hun waterstof overigens terplekke uit aardgas. Op die manier heeft het geen enkel milieuvoordeel. Het kan wel helpen om de waterstofeconomie van de grond te krijgen.

Synfuels

De auto-industrie wil het waterstof-idee nog een stapje verder doortrekken: je kunt met behulp van milieuvriendelijke elektriciteit ook CO₂ uit de lucht afbreken en de koolstof daarvan aan waterstof binden. Op die manier kun je koolwaterstoffen bouwen, variërend van methaan tot aan benzine en diesel. Die brandstoffen kun je gewoon in een verbrandingsmotor toepassen, die daarmee volledig CO₂-neutraal rijdt, terwijl er in vergelijking met een elektrische auto ook weinig CO₂ vrijkomt bij de fabricage van de auto. Het heeft daarbij de bekende voordelen van een hoge energiedichtheid, waardoor je met een laag gewicht aan energiedrager een grote afstand kunt overleggen, terwijl je ook nog in 5 minuten tankt via een bestaande infrastructuur. Met name in Duitsland is de auto-industrie hard bezig met de ontwikkeling van deze synthetische brandstoffen, uit energie-overschotten van windmolenparken op momenten dat er weinig vraag is naar elektriciteit. Ford rekende bij een congres in Keulen voor dat verbrandingsmotoren met een hybridesysteem al gauw efficiënter zijn dan een batterij aangedreven elektrische auto, vooral als het actieradius of het formaat van de auto groot moet worden. Je kunt dan dus meer auto’s CO₂ neutraal laten rijden via de beperkte voorraad milieuvriendelijke energie dan wanneer je dat batterij-aangedreven-elektrisch doet.

Formule 1

De formule 1 is het onderzoekslaboratorium van de autotechniek. Mercedes, Renault, Ferrari en Honda gebruiken dit om technologie snel door te ontwikkelen. Dat is een van de redenen dat de formule één is overgegaan naar gedownsizede motoren met drukvulling en een hybride systeem. Het hybride systeem (MGU-K) slaat remenergie op in de accu’s en gebruikt het later weer om te accelereren. De drukvulling heet MGH-H. Die bestaat in feite uit een door uitlaatgas aangedreven dynamo - een turbo-dynamo dus - en een elektrische compressor die voor de drukvulling zorgt. Die kan dus ook gebruikt worden om de carterspoeling van tweetakten te vervangen door directe cilindervulling. Duidelijk is echter, dat er technologie wordt gekozen, die voor de auto-industrie belangrijk is of gaat worden. De auto-industrie heeft echter te kampen met een probleem: ze moeten hun producten voor de toekomst ontwikkelen. Daarbij hebben ze echter te maken met twee belangrijke factoren: Vanaf 2025 met tweetakt motoren met synthetische brandstof? Als er iets de publieke opinie kan beïnvloeden, dan wel de racerij. Laten we hopen dat gezond verstand uiteindelijk gaat zegevierenenerzijds wat goed is voor het milieu en wat dus de richting van de politieke beleidsmakers zou moeten zijn, anderzijds wat de imago gedreven politici voor de toekomst willen. Dat zou overeen moeten komen, maar dat doet het niet. Politici willen de elektrische auto erdoor drukken omdat die zo schoon lijkt, al is die dat niet helemaal. 

Proefballon

De auto-industrie weet dat batterij aangedreven elektrische auto’s alleen nuttig zijn voor woon-werk en stadsverkeer op korte afstanden en dat verbrandingsmotoren met synthetische brandstoffen een betere oplossing zijn voor zware auto’s en grote afstanden. En dat kan wellicht nog beter als de superlichte en compacte tweetaktmotor zo kan worden doorontwikkeld, dat deze goede emissiewaarden produceert. Wellicht dat dat de reden is dat Pat Symonds, Chief Technical Officer van de Formule 1 en voorheen technisch directeur van Renault - de knuppel in het hoenderhok gooit en suggereert dat de Formule 1 straks wellicht op tweetaktmotoren met synthetische brandstoffen rijdt. Dat zet het publiek aan het denken. En als het publiek de politici niet meer gelooft, moeten die iets gaan roepen dat de mensen wel geloven. Zo creëer je verandering. Hoe serieus het is, dat weet niemand. Aan de reactie van de andere teambazen te zien, is het een proefballon die Symonds op eigen initiatief oplaat. Maar zeg nooit nooit!