Hybride tractie is schone tussenoplossing

Uiteindelijk moet de brandstofcel de auto gaan voortbewegen. Voorlopig is de hybride tractie een schone tussenoplossing.

De auto-industrie lijkt de strijd om vermindering van broeikasgassen serieus te nemen. In een vrijwillig convenant met de EU verplichten de gezamenlijke Europese producenten de gemiddelde CO2 (= koolwaterstoffen) uitstoot per auto per 2008 terug te brengen tot 140 gram per 100 km, en vanaf 2012 nog eens tot 120 gr/100 km. Vorig jaar lag die waarde nog op ruim 170 gr/100 km.

Omdat de uitstoot van CO2 direct is gekoppeld aan het brandstofverbruik zijn er nog extreme uitschieters. Een Mercedes-Benz 230 CLK coupé blaast 237 gram CO2 de lucht in, een Volkswagen Lupo `3 liter' houdt het echter beperkt tot 81 gram, en een Smart diesel doet het met 90 gram ook goed. Diesels doen het in de strijd tegen CO2 wegens hun rendement dus beter. De Peugeot 307 diesel laat met 138 gram zien dat zelfs voor een gemiddelde gezinswagen de norm van 2008 al haalbaar is. Maar om als merk een algemeen gemiddelde voor alle modellen gezamenlijk van 140 gram te halen, en in 2012 zelfs 120 gram, is meer nodig. Om maar te zwijgen van het ideale doel van `zero emission' – absoluut emissievrije uitlaatgassen.

Alternatieve aandrijfsystemen gaan een belangrijke rol spelen. Volledige elektrische tractie is het schoonst, tenminste voor wat betreft het voertuig zelf. Maar de energie ervoor moet nog altijd worden gewonnen in een elektriciteitscentrale. Volledige elektrische tractie heeft bovendien zijn beperkingen, want accu's wegen veel, kosten een vermogen en bieden een zeer beperkte actieradius, want een infrastructuur om ze op te laden ontbreekt. Een auto met zijn eigen elektrische centrale aan boord is vooralsnog een ideaal. De brandstofcel, waarbij uit waterstof en zuurstof elektriciteit wordt gewonnen, heeft echter nog zo'n lange ontwikkelingsweg te gaan dat de reeds lang bestaande tussenoplossing van hybride tractie op de middellange termijn een rol gaat spelen. Bij het hybride principe worden de voordelen van twee systemen – de traditionele verbrandingsmotor en elektrische tractie – gecombineerd.

De toegepaste benzine- of dieselmotor draait bij een hybride zoveel mogelijk met optimaal rendement en drijft niet alleen rechtstreeks de auto aan maar laadt ook de accu's op die nodig zijn om bij tijd en wijle elektrisch te kunnen rijden. De manier waarop dat gebeurt is veelzijdig. Verbrandingsmotor en elektromotor kunnen in serie (achter elkaar) zijn geschakeld maar ook parallel, dus functioneel naast elkaar. De keus van diesel- of benzinemotor is niet relevant voor het systeem, evenmin als het aantal accu's, de gekozen elektrische bedrijfsspanning of de aard van de elektronische regeltechniek. De nadelen – zware en gecompliceerde techniek – leggen het op dit moment in principe af tegen de voordelen van geringer verbruik en lagere uitlaatgasemissie.

Toyota en Honda namen het voortouw met hybride aandrijving. In Japan is de zuiniger en schonere diesel namelijk zo impopulair dat de industrie met dat motortype geen bijdrage aan verminderde CO2-uitstoot kan leveren. Zo ontstonden de Toyota Prius en Honda Insight, op dit moment 's werelds enige in serie geproduceerde hybride auto's die ook in Europa te koop zijn. Met name de Prius verovert zo een eigen plaatsje op de markt, zij het bescheiden, want in 2001 zijn in Europa slechts 2.500 exemplaren verkocht, waarvan ruim 400 in Nederland. Wereldwijd verkocht Toyota in 2001 echter al 33.000 Prius-en, waarvan het overgrote deel in Japan, al vindt het model in het milieubewuste Californië ook aftrek. Het hoge prijsniveau (circa 30 procent meer vergeleken met een normale Corolla) is echter de grote handicap, ondanks het voordeel van een korting op de BPM bij de Prius tot 1 juli 2002.

In de Prius drijft een 72 pk benzinemotor in combinatie met een 33 kW elektromotor de voorwielen aan. Een elektronische regeling is een combinatie van serie- en parallelschakeling en kiest derhalve automatisch in welke relatie beide motoren tot elkaar werken. Bij stilstand (voor een verkeerslicht) stopt de verbrandingsmotor. Bij de eerste aanraking van het gaspedaal rijdt de Prius in de elektrische `mode' weg, waarna de benzinemotor even later `bijschakelt'. Voor maximale acceleratie wordt gebruik gemaakt van zowel de benzine- als de elektromotor en als het gaspedaal wordt losgelaten wordt energie teruggewonnen doordat de wielen met de dynamo zijn verbonden. Op die manier gaat geen energie onnodig verloren. Dankzij een Constant Variabele Transmissie (CVT) draait de verbrandingsmotor op kruissnelheden altijd in de buurt van het maximum motorrendement. Ondanks de gewichtshandicap – met de extra elektromotor en de accu's weegt een Prius 30 procent meer dan een vergelijkbare Toyota Corolla – is het gemiddelde verbruik ongeveer 1 op 20, en de overeenkomstige CO2-uitstoot 120 gram per 100 km. Dat is het streefcijfer van de Europese auto-industrie voor 2012.

PSA Peugeot Citroën zal begin 2003 als eerste Europese fabrikant met hybride techniek op de markt verschijnen, en de Fransen gaan daarbij een stapje verder. Door gebruik te maken van hun eigen, hoog ontwikkelde dieseltechnologie nemen de toekomstige PSA hybrides meteen al een (verbruik) voorsprong ten opzichte van uitvoeringen met benzinemotoren. Verder zal PSA met twee systemen komen, een zogenaamde milde hybride en een volhybride. Bij de milde hybride grijpt PSA terug op een oud – van voor 1920 daterend – principe, dat van de dynastart. Daarbij werkt de dynamo ook als startmotor. Drie jaar geleden toonde het concern al een prototype met de naam `dynactive'. Tussen de motor en het vliegwiel zit daarbij een gecombineerde dynamo en elektromotor. Met een aantal 42 volt accu's is een beperkte actieradius van enkele tientallen kilometers mogelijk. Ook bij dit systeem wordt tijdens het afremmen energie teruggewonnen, en levert de elektromotor extra acceleratievermogen, indien nodig. Het systeem is erg compact en niet zo gecompliceerd als dat van een vol-hybride systeem, en dat zal in een slechts weinig hogere aanschafprijs resulteren.

De kosten van accu's blijven echter een handicap, zo zegt PSA. In 2005 volgt PSA met een volhybride waarbij de bestuurder zelf kan beslissen wanneer hij of zij elektrisch wil rijden, in tegenstelling tot de volautomatische keuze bij de Prius. Met een grotere accuvoorraad en hogere (240 Volt) spanning is de actieradius op elektrische tractie groter dan bij de milde hybride. PSA is ervan overtuigd jaarlijks ruimschoots meer dan 10.000 hybride modellen te kunnen verkopen, vooralsnog zowel Citroëns als Peugeots in de compacte middenklasse omdat die ook het meest in de stad worden gebruikt. Maar andere Europese merken zitten niet stil. Smart toonde op de afgelopen tentoonstelling van Frankfurt ook een vorm van een milde hybride en BMW werkt aan een dynamo/elektromotor concept voor grotere modellen. Uiteindelijk is een jaarproductie van vele tienduizenden hybride modellen van de hele Europese industrie rond 2010 een reële veronderstelling. Wel blijft het een tussenoplossing, zowel vanuit technisch perspectief alsook op de langere termijn, wanneer bij het uitgeput raken van fossiele energiebronnen de brandstofcel de oplossing moet brengen.

Gerectificeerd

Kooldioxide

Het artikel Hybride tractie is schone tussenoplossing (maandag 18 februari, pagina 12) meldt dat CO2 koolwaterstof is. CO2 is kooldioxide. De uitstoot van CO2 wordt niet in grammen per 100 kilometer uitgedrukt, maar in grammen per kilometer.