Broeikas | Hybride 2.0

De hybride auto is tegenwoordig alom aanwezig in de media. Maar het is me een raadsel waarom de fabrikanten zo’n rare invulling gegeven hebben aan het hybrideconcept. Een elektromotor naast de verbrandingsmotor met een ingewikkelde koppeling daartussen en aandrijving van de wielen via een assenstelsel. Kan dat niet eleganter en slimmer? Natuurlijk: de oplossing is hybride 2.0 technologie (die punt-nul is natuurlijk onzin maar het bekt lekker). De kern hiervan is dat de elektromotoren in de wielassen zitten. De aandrijving is niet langer mechanisch zoals bij de huidige hybridetechniek, maar volledig elektrisch. Bij zo’n hybride 2.0 auto hoort een stationaire, geoptimaliseerde verbrandingsmotor om indien nodig stroom op te wekken. Kom me nu niet aan met de klassieke diesel-elektrische aandrijving want daarbij leidt een grotere stroomvraag tot een hoger toerental (omdat er geen batterijen voor opslag zijn). Hieronder de elementen van deze techniek met hun specifieke voordelen ten opzichte van het huidige concept.

De verbrandingsmotor drijft niet meer de wielen aan, maar een generator om stroom op te wekken. Dat betekent dat er geen toerenbereik meer nodig is of anders gezegd: de motor kan op een vast toerental draaien. Door dit toerental zo te kiezen dat de motor blijft draaien met een absoluut minimum aan brandstof, is de uitstoot van CO2 (en roet bij een diesel) minimaal. Zo’n motor noemt men een geoptimaliseerde motor. Omdat de ademhaling en inspuiting nu niet meer over een groot toerenbereik perfect moeten werken kan de motor veel eenvoudiger worden. Er zijn nog slechts twee kleppen per cilinder nodig, slechts één nokkenas, geen uitlaatgasturbo, geen foefjes om trillingen te dempen. Wel is er misschien een (elektrische?) compressor nodig om de ademhaling van de motor te optimaliseren. Eén ding is zeker bij deze motor: hij is extreem zuinig en omdat hij niet groot hoeft te zijn ook lekker licht.

Dat laatste is niet zonder belang, want in een hybride auto zitten batterijen die het nodige wegen. Met de moderne lithium-ion batterijen valt het gewicht wel mee, maar er zijn er toch heel veel nodig. Het komt daarom goed uit dat bij een volledig elektrische aandrijving geen versnellingsbak meer nodig is. Niet zeker is of op lithium gebaseerde batterijen op langere termijn de oplossing zijn. De nu bekende wereldvoorraad aan lithium is net genoeg om alle bestaande auto’s volledig elektrisch te maken. Maar er zijn veelbelovende ontwikkelingen aan het batterijfront, die helaas wel tot zwaardere batterijen zullen leiden dan bij de lithium-ion techniek. Alle reden dus om de auto zo licht mogelijk te houden.

De elektromotoren kunnen het best in de achterwielen gemonteerd worden. De voorwielen moeten immers al sturen en veel zwaardere voorwielen zouden wel eens tot een slechtere bestuurbaarheid kunnen leiden. Het grote voordeel van achterwielaandrijving is dat het wringen van het binnenste wiel in de bocht definitief tot het verleden behoort. Met regelelektronica kan het wiel simpel bijgeregeld worden om met de juiste snelheid te draaien in de bocht. Door een deel van het aandrijfgewicht naar achteren te verplaatsen kan het grootste deel van de batterijen in de motorruimte geplaatst worden, waar zij makkelijker bereikbaar zijn. Een veelgehoord argument tegen elektromotoren in de wielen is dat het onafgeveerde gewicht toeneemt, wat tot slechtere rijprestaties zou leiden. Bij de huidige wagengewichten is dat echter allang een kulargument.

Bij normaal rijden levert de motor genoeg stroom om de elektromotoren aan te drijven en ook nog de batterijen op te laden. Alleen bij starten en versnellen leveren de batterijen aanvullende stroom. Daarnaast heeft de auto natuurlijk een stopcontact zodat de batterijen ook laadstroom uit een externe bron kunnen trekken. Proeven die al in de jaren 90 gedaan zijn met een kleine middenklasse auto (formaat Golf) resulteerden in een gemiddeld brandstofverbruik van 1 op 30. Die testauto’s waren nog van klassieke loodaccu’s voorzien, wat hen onnodig zwaar maakte. Moderne technieken in combinatie met het nieuwe rijden zouden toch al gauw tot 1 op 40 moeten leiden. De CO2-uitstoot zou ver onder de 100 g/km per kilometer moeten liggen. Waarom is deze auto er dan nog niet? Waarom blijven alle fabrikanten stuntelen met die beroerde Toyota-oplossing van een gekoppelde verbrandings- en elektromotor? Is het dan echt waar dat men in autoland niet vreet wat men niet kent?

  1. 4

    Hoe ingewikkeld zijn de huidige hybrides dan?
    Veel anders dan een elektromotor en een benzinemotor met een differentieel ertussen kan ik in de gauwigheid niet verzinnen hoor.

    (Misschien niet zo schoon als dit idee, maar niet heel baanbrekend ingewikkeld, lijkt me…)

    Opmerking nog:
    Zelfs die nokas lijkt me misschien overbodig. Een of meer op en neer bonkende magneten is voldoende om inductie op te wekken toch? Scheelt weer de overgang van op en neer naar rond en rond.

  2. 5

    Ippekrites, u gaat eraan voorbij dat de hybride oplossing meer is dan een workaround voor een gebrek aan goede accu’s. Wat losse flarden:
    – Het is efficienter om bij veel energievraag de motor direct de wielen te laten aansturen,
    – Met elektromotoren per wiel, zit u met 4 regenerative-braking generatoren en 4 elektromotoren in plaats van 1. Of misschien 2, als u genoegen neemt met een 2-wiel aangedreven auto.
    – Elektromotoren per wiel brengen allerlei dure nieuwe snufjes met zich mee.

    U stelt allemaal nieuwe technieken voor en die zijn duur. U gaat zelf niet zo’n auto kopen, anders reed u al een Tesla Roadster. Dus U bent het probleem, U wil niet genoeg geld uitgeven aan de dure ideeen die U poneert. Geduld is een schone zaak.

    En de Toyota-oplossing is niet beroerd, die is briljant, efficient en nu al betaalbaar. Uw verhaal over voorwiel en achterwiel aandrijving en uw klaarblijkelijke gebrek aan kennis van moderne differentielen en de efficientievoordelen van turbo’s doet mij vermoeden dat u weer eens uit uw nek lult.

  3. 6

    Wat een ongelooflijke technische onzin, zo ken ik motorolie die ervoor zorgt dat
    U 15 % bespaard op uw brandstof, ook een kul verhaal maar het verkoopt.

    Zou aankomen zetten met steekhoudende argumenten cq links waaruit blijkt dat de opslag capaciteit van tractie accu’s disproportioneel aan het groeien zijn, het is potver geen GSM batterijtje.
    Praat eens met een heftruckfabrikant hoe het spul draait bij -20 buiten en waarom taxi’s gel accu’s hebben.
    Enlighten us please! geef ons in ieder geval de indruk dat je nadenkt ipv een mening te ventileren zonder rugdekking.
    Indien u zegt dat het opladen tijdens het rijden door radiale energie wordt opgeladen tja, dan komt u op een geheel ander wetenschappelijk terrein.

    Komt u met een wellicht brillant idee door de wielen als los staande lego modules te zien zodat ik de achteras eronder kan verwijderen en a la Segway de stad in kan stuiteren ,
    Ach wellicht neem ik de twee wielen aan de rechterkant en heb ik een Motor.
    Be creative , laat kraslot een design sketchen be a trendsetter ipv volger ..

  4. 8

    Eric, de Honda FCX Clarity is puur boeren bedrog, het energie verbruik van die auto is evenveel als wat het aan energie kost om dat waterstof te produceren, je verplaatst de vervuiling dan gewoon van de uitlaat van de auto naar de uitlaat van de stroom centrale.

    Grootste voordeel van die honda is dat er nooit een tekort aan water is, maar hij is helemaal niks schoner als een auto die door fossiele brandstoffen wordt aangedreven.

    Tenzij je bereid bent om voor de productie van waterstof een paar kerncentrales neer te plempen is de FCX nu al gefaald nog voordat ie goed en wel te koop is.

  5. 10

    Ronald, dat is incorrect, het kost nog veel meer om de waterstof te produceren:P Ongeveer 2 a 3 keer zoveel. En dan hebben we het er nog niet over dat bij de meest geavanceerde waterstofauto van dit moment, een of andere BMW, na een week de helft van de waterstof alweer uit de auto is gelekt:P

    Althans, dan heb ik het over de waterstofeconomie (en jij ook;-)), waarbij waterstof uit water wordt geproduceerd. Dat is nu niet het geval; waterstof wordt uit aardgas verkregen. En dan moet je de hele keten van aardgas oppompen tot je elektromotor aandrijven vergelijken met de keten van aardgas tot LPG-verbrandingsmotor. In dat scenario zou de FCX-oplossing wel eens aanmerkelijk efficienter kunnen uitpakken dan de verbrandingsmotor.

    Bovendien hoeft een brandstofcel niet per se op waterstof te lopen, het kan bijvoorbeeld ook op methanol, en ook dat biedt legio efficientie-voordelen ten opzichte van een verbrandingsmotor die op methanol loopt. Oftewel, die FCX is misschien niet de oplossing, maar hij heeft ontzettend veel aspecten die de oplossing benaderen in zich en draagt daarbij zonder meer bij aan de betaalbaarheid van een eventuele echte oplossing.

  6. 11

    Ik heb laatst per ongeluk bij Texaco super95 met een additief getankt, het heet zoiets als Excellentia.

    Het was echt verbazend hoeveel stiller de motor liep. En ik kon tot 150 zonder bij `140 een grote trillinggolf mee te maken. Superspul. Heeft iemand een verklaring ?

  7. 12

    @ZMC, daar kijk ik helemaal niet naar, oplossingen zoals waterstof verplaatsen het vervuilings probleem alleen maar, ze lossen het niet op.

    Aardgas is net zo eindig als olie dus dat is ook een flut oplossing dus.

    LPG is trouwens niet het zelfde als Aardgas en ik weet wel dat rijden op aardgas een heel stuk minder efficiënt is als rijden op LPG (LPG komt uit olie).

    @m44, dat komt door de dope’s die toegevoegd zijn aan de brandstof, de auto wordt ook zuiniger en schoner (en het is beter voor de motor).

  8. 13

    Ippekrites,

    Dit idee is niet nieuw (jammer genoeg), het ligt helemaal aan de kwaliteit van de batteries. If you use them te veel dan worden ze te warm en dan ontploffen ze. Irritant & niet leuk.

    Dat”s also the issue with the prius batteries: Waarom rijd de prius niet als plug-in ca 25-40 km op batterijen voordat hij overgaat op de motor? De batterij kan de energie niet zo snel zo veel leveren, ook al is de theoretische opslagcap0aciteit voldoende.

    Op ’t moment dat sanyo de battery capacity kan leveren, is ’t gedaan met de ICE en zijn hybrids de norm.

  9. 14

    @8 Het is geen boerenbedrog. Je moet waterstof zien als een soort vloeibare accu. Het kost energie (bijvoorbeeld stroom) om het te produceren, en er komt weer energie vrij bij het verbranden. Het probleem is dan gereduceerd tot het zo schoon mogelijk produceren van schone stroom om daar vervolgens waterstof mee te maken uit water via verschillende soorten electrolyse. Die processen hebben nu nog relatief veel verlies, maar dat lijkt een kwestie van doorontwikkelen.

  10. 15

    @Scrutinizer dat zeg ik toch dat is het verplaatsen van het uitstoot probleem en niet de oplossing.

    Laten we eerst eens een manier uitvinden voor schone stroom en dan pas naar alternatieven gaan kijken voor fossiele brandstoffen, wat ze nu doen is het paard achter de wagen spannen.

  11. 16

    @Ronald, #12: Daar heb ik ook heel lang niet naar gekeken. Maar dat is irreeel en zelfs een beetje fundamentalistisch; iedere aanpak in die richting stinkt naar plan-economie. Er is geen “we”, er is dus ook geen “dus laten we”. Ieder doet zijn ding en daar komt heel soms iets moois uit.
    Net als het hele kapitalisme, is de weg naar energie-efficientie en -vrijheid nou eenmaal bezaaid met halfslachtige oplossingen. Blijkbaar is dat nodig; de realiteit is wat dat betreft een stuk betere leermeester voor de waterstoffetisjisten dan ons gebral hier.
    Hetzelfde geldt voor de hybride auto met al zijn nadelen zoals Ippekrites die noemt. Dus laat ze nou maar, de gebroeders Wright moesten ook eerst een paar keer iets stoms doen alvorens met iets heel slims te komen. Ondertussen hadden ze echter wel een heleboel geleerd. Zo zullen de meeste afzonderlijke onderdelen van bijvoorbeeld de Honda FCX wel degelijk nuttig blijken. Behalve de voor de hand liggende innovaties op het gebied van accu’s, elektromotoren en regenerative breaking, heeft ook een brandstofcel legio voordelen. Zo kan dat ding bijvoorbeeld ook lopen op uit biomassa geproduceerd methanol en met toekomstige katalysators misschien zelfs wel op andere (alle?:-)) koolwaterstoffen. En die biomassa verbranden we nu toch al in onze elektriciteitscentrales, met zo’n 50% efficientie. Een brandstofcel kan dat bijna verdubbelen. Tel uit je winst.

    En de echt energie-zuinige oplossingen winnen toch wel op basis van marktwerking zodra de olie ook maar een ietsie pietsie duurder wordt. De waterstof-farce lost zichzelf wel op.

    @Scrutinizer, #14: Onjuist. Waterstofproductie uit water zal nooit enige mate van serieuze efficientie benaderen. Zie het plaatje hier:

    http://www.post1.net/lowem/entry/why_a_hydrogen_economy_doesn

    Of google op “hydrogen economy myth”. Het is nog veel erger dan de uitstoot verplaatsen, zoals Ronald (#15) zegt; een waterstof economie zou de uitstoot effectief nog groter maken dan ie al is. En dat soort bullshit wordt dus gesubsidieerd door NL en de EU…