Is (bio)diesel de brandstof van morgen? Ir. Ruud Verbeek - TNO

Transcriptie

1 Is (bio)diesel de brandstof van morgen? Ir. Ruud Verbeek - TNO 1

2 Welke criteria gelden voor de brandstof van morgen? Duurzaam weinig effect op klimaat, lage CO 2 emissie Schoon laag niveau luchtverontreinigende emissies Economisch brandstofkosten + (keten) rendement Praktisch voldoende energieopslagcapaciteit, veilig 2

3 Content Overzicht (bio)brandstoffen en duurzaamheid Schoon: luchtverontreinigende emissies Optimale brandstof voor de toepassing Conclusies wind water sun etc. 3

4 Content Overzicht (bio)brandstoffen en duurzaamheid Europese richtlijn Schoon: luchtverontreinigende emissies Optimale brandstof voor de toepassing Conclusies wind water sun etc. 4

5 Opties voor vergroening van de energie-voorziening van de transportsector primary energy source energy carrier application fossil petrol / diesel / LPG fossil + CO 2 -storage methane biomass liquid biofuels conventional and hybrid vehicles sun/wind/water/geo hydrogen fuel cell vehicles nuclear electricity battery-electric vehicles 5 SETO portfolio v2.3

6 Biofuel opties Popular biofuels Composition Gasoline Ethanol Biogas (upgraded to NG quality) Diesel Biodiesel: methyl esters: FAME, FAEE HVO: Hydro-treated Vegetable Oil BTL: Biomass to Liquid C n H 2n+2, C n H 2n C 2 H 5 OH CH 4 (+CO 2, N 2 ) C n H 2n+2, C n H 2n C n H 2n O 2 C n H 2n+2 C n H 2n+2 6

7 Biofuel opties on-road Popular biofuels (blends) Within fuel specification diesel replacement : Biodiesel: methyl esters: FAME. FAEE HVO: Hydrotreatment Vegetable Oil BTL: Biomass to Liquid 0-7 % 0-30% 0-30% maximum 100% 100% 100% Interactie klimaat en luchtkwaliteit: zie search BOLK 7

8 Europese eisen duurzame brandstof voor wegverkeer 10% biocomponenten in 2020: biobrandstof, groene elektriciteit en H2 Dubbeltelling voor tweede generatie componenten Eisen aan productie t.a.v. vermindering van broeikasgassen: % % % Typische waarden reducties broeikasgassen Ethanol 16 71% Biodiesel 19 83% Biogas 81 82% (uit pure mest!) 8

9 Content Overzicht (bio)brandstoffen en duurzaamheid Schoon: luchtverontreinigende emissies Emissiewetgeving Technologie mobiele werktuigen / scheepvaart Optimale brandstof voor de toepassing Conclusies 9

10 NOx [g/kwh] PM [g/kwh] Emissielimieten mobiele werktuigen gaan elke 2 tot 5 jaar met 30% tot 90% omlaag NOx Fijnstof / deeltjes NON road NOx emission limits NON road PM emission limits Fase I Fase II kw kw Fase I kw kw Fase IIIA HC + NOx Fase IIIB Fase II Fase IIIA 1 Fase IV 0.1 Fase IIIB Fase IV Year Year Dieselbrandstof non-road: zwavelgehalte < 10 ppm vanaf Limieten voor binnenvaart en zeevaart gaan minder snel omlaag 10

11 Stage IIIA, IIIB / Euro IV & Euro V Emissiecontrole technologieën SCR denox Selective Catalytic Reduction Air intake SCR catalyst Exhaust Injection adblue EGR Exhaust Gas Recirculation (DOC of DPF) ERG Cooler Exhaust Air intake DOC or DPF Exhaust 11

12 Stage IV, Euro-VI, US2010 EGR + DPF + SCR denox ERG Cooler Exhaust Air DPF SCR catalyst Exhaust Injection adblue 12 Ceramic wall flow filter

13 Zeeschepen: emissie-eisen concentreren zich op SOx en NOx Fuel S content Emission Control Area 1.5% 1% 0.1% World-wide 4.5% 3.5% 0.5% NOx (g/kwh) Tier I Tier II Tier III Year Emission Control Area World-wide IMO MARPOL Annex VI

14 Projectie NOx and SOx emissions SOx proportional with fuel Sulphur content Diesel HFO 3.5% S SOx log Diesel MDO 1.5% S Diesel MGO 0.1% Diesel S HFO met NaOH SCR LNG Diesel PPO denox options EN590 scrubber Otto stoich., lean-burn, diesel pilot, dual fuel Biodiesel NOx 14

15 Projectie NOx and PM emissions Diesel HFO 3.5% S PM log Diesel MDO 1.5% S Diesel MGO 0.1% S SCR EGR Diesel EN590 denox LNG options PPO Biodiesel Otto stoich., lean-burn, diesel pilot, dual fuel DPF NOx 15

16 Alternatieve brandstoffen deels geïmplementeerd in emissiewetgeving voor on-road E10 and B7 standaard brandstoffen voor Euro 6 / VI Aardgas / LPG ( positive ignition ) Hoge blends biodiesel (FAME)? wetgeving in ontwikkeling Dual-fuel: diesel aardgas/lpg? wetgeving in ontwikkeling 16

17 Goede afstemming tussen motor en nabehandeling vereist Koppel Optimaal gebied voor nabehandeling: SCR en roetfilter Optimaal gebied voor EGR Toerental 17

18 Content Overzicht (bio)brandstoffen en duurzaamheid Schoon: luchtverontreinigende emissies Optimale brandstof voor de toepassing Praktische gebruiksaspecten Keten energie-efficiency Conclusies 18

19 Ongeëvenaarde energieopslagcapaciteit voor (conventionele) vloeibare brandstoffen Energy content 40 MJ/dm3 MJ/kg* Diesel PPO HVO XTL / FT diesel FAME / biodiesel Petrol LPG ethanol (E100) LNG / LBG DME CNG / CBG** liquid H2 comp. H2 350 bar** Accu / high energy 19 * inclusief gewicht tank ** lichtgewicht tank

20 Keten energie-efficiency is een goed criterium voor keuze brandstoffen Energieefficiency 100% 80% 60% 40% 20% 0% verlies brandstof produktie (conventioneel) verlies aandrijving Nuttige aandrijfenergie 20 Personenauto elektrisch Personenauto benzine Personenauto diesel Vrachtauto elektrisch Vrachtauto diesel

21 Energieopslag is bepalend voor de brandstofopties Personenauto woon-werk Stadsbus Distributietruck Lange-afstand truck Binnenvaart schip Kustvaart schip Vloeibare brandstof LNG LPG CNG / H2 Accu / elektrisch Nuttige aandrijfenergie [MJ/dag] 21

22 Energiebesparingstrategie mogelijk door betere afstemming aandrijflijn en terugwinning van energie Personenauto woon-werk Stadsbus Distributietruck Lange-afstand truck Binnenvaart schip Kustvaart schip Hybdrid electric Alternative powertrain / engine shut-off Belastings wisselingen electric Wast heat recovery Turn-down ratio Nuttige aandrijfenergie [MJ/dag] 22

23 Conclusies (Bio)diesel zal een brandstof van morgen zijn vanwege: Goede beschikbaarheid van de brandstoffen Hoge keten-energie efficiency voor vele toepassingen (In de toekomst) vergelijkbare lage uitstoot van verontreinigende stoffen als andere schone brandstoffen. Uitstekende praktische gebruiksaspecten zoals energieopslagcapaciteit (Vloeibare) gassen kunnen aan belang winnen als economisch alternatief voor hoogwaardige dieselbrandstof. 23

24 Bedankt voor de aandacht! Contact: Ruud Verbeek TNO Science & Industry Environmentally Sustainable Transport Phone: markt: mobiliteit 24