Náttúran.is

Samgöngur - Eldsneyti

Bensín og dísel olía eru útbreiddustu orkugjafar fyrir farartæki. Það er mikilvægt að finna og þróa nýja orkugjafa sem hafa ekki eins neikvæð umhverfisáhrif. Til fjölda ára hefur verið unnið að þróun sparneytnari gerða bensín og díselbíla, tvinn-bíla, metan-, vetnis- og rafbíla því baráttan stendur um næstu kynslóð kaupenda, þeirra sem eiga eftir að krefjast sparneytnari, hagkvæmari og minna umhverfisspillandi bíla.

Orkuskipti
Að skipta um orku í samgöngum er ekki auðvelt mál og fyrir utan framleiðslu og dreifingu á orkunni þarf að skoða aðlögun að þeim mótorum sem fyrir eru. Best er ef ný orkutegund passar án mikilla vandkvæða á eldri farartæki, hér má nefna lífdísel og etanól. Það er þó rétt að geta þess að allar vélar eru hannaðar fyrir það eldsneyti sem þeim er ætlað. Því koma alltaf upp ýmis vandamál ef annað eldsneyti er notað. Verra er ef nýtt eldsneyti kallar á miklar breytingar á eldri búnaði. Þar má nefna t.d. metan sem krefst stórra gaskúta með tilheyrandi kostnaði og rýrnunar á notagildi bílsins. Metanið er á mörkunum að sleppa inn sem valkostur fyrir gamla bíla en auðveldari fyrir nýjar gerðir því þá má hanna yfirbyggingu bílsins með tilliti til gaskútanna.  Versti kosturinn er þegar skipt er í nýja orku með nýjum vélum. Hér má nefna vetni og rafmagn. Svo miklar breytingar verða ekki framkvæmdar nema á áratuga skeiði og varla nema nýja tæknin sé ódýrari en sú sem fyrir var. Orkuskipti á Íslandi felast í því að skipta um eldsneyti á skipaflotanum, vinnuvélum, vörubílum og rútum.  Þetta eru allt tæki sem knúin eru áfram af stórum díselvélum. Ekki má heldur gleyma flugvélaflotanum. Fólksbílar skipta litlu máli í þessu sambandi en hætt er við því að áhugi stjórnvalda og almennings beinist fyrst og fremst að einkabílnum þegar hugsað er um orkuskipti í samgöngum.

Lífdísel er sá lífræni umhverfisvæni orkugjafi sem á hvað mesta möguleika að verða að raunveruleika í dag. Lífdísel er framleitt úr jurtaolíu eða dýrafitu en miklar vonir eru bundnar við framleiðslu úr þörungum. Tilraunaverkefni hafa verið í gangi á vegum Siglingastofnunar með ræktun á repju til framleiðslu jurtaolíu og lífdísels hér á landi en N1 hóf innflutning á lífdísel árið 2007 og afgreiðir það frá þremur þjónustustöðvum þ.e. Hringbraut, Skógarseli og Reykjavíkurvegi. Praktísk vandamál setja þó enn sem komið er strik í reikninginn en jaft og þétt lærist á vandamálin og lausnir finnast. Þegar lífdísel er sett á eldri bifreiðar þá vill það gerast að lífolían leysir upp gamla skán og útfellingar í olíutanknum og leiðslum. Þessi uppleysta skán verður að gruggi sem fer með eldsneytinu fram í hráolíusíu. Gott er að setja grugg-glas með möguleika á hraðlosun, rétt fyrir framan hráolíusíuna sem gefur færi á að verja síuna því síur kosta sitt. Einnig þarf að varast uppleysta skán úr leiðslunni frá síu fram í olíuverk.  Afleiðingarnar af stíflaðri hráolíusíu eru gangtruflanir og lítið afl. Ef lífdíselolía er notuð á nýja bifreið eru gamlar útfellingar ekki vandamál í eldsneytiskerfninu en mikilvægt er að athuga hvað framleiðandinn segir varðandi ábyrgð. Nýjustu díselvélar eru með háþróuðum eldsneytisbúnaði sem vinnur á gríðarmiklum þrýstingi og örstuttum skammtagjöfum. Kornastærðir og smureiginleikar eldsneytisins skipta miklu máli varðandi endingu vélarinnar og því mikilvægt að eldsneytið uppfylli þær kröfur sem framleiðandinn setur. Til að forðast erfiðleika er lífdíselolíu oft blandað saman við jarðdíselolíu. Þá gjarnan í hlutföllunum 5% - 20% lífdísel á móti 95% - 80% jarðdísel.

Etanól er framleitt með gerjun lífmassa. Lífetanól E85 er blanda af 85% etanól og 15% bensín og er það fáanlegt á eldsneytisstöð Olís við Álfheima. Einnig vann Brimborg að því að koma etanól bílum á kortið hérlendis. Ástæðan fyrir því að blanda bensíni út í etanólið er kannski fyrst og fremst sú að gera það ódrekkandi, en einnig til að auðvelda kaldræsingu á vélinni og passa upp á smureiginleika eldsneytisins. Etanól hefur verið gerjað úr sykurreyr eða korni en unnið er hörðum höndum að því að þróa aðferðir til að vinna etanól úr sellulósa því hækkun matarverðs vegna, meðal annars eldsneytisræktunar, hefur verið harðlega gagnrýnt. Ef etanól er notað á eldri bifreið skal gæta þess að gúmmíslöngur og eldsneytiskerfið þoli eldsneytið. Ef etanól er notað á nýja bifreið fer best á því að hún sé hæf til að brenna E85. Slíkar bifreiðar hafa skynjara sem athuga eldsneytið og stilla blöndunarhlutfall og aðra eiginleika vélarinnar eftir því hvað er á tanknum.

Metan er endurnýjanlegur orkugjafi og verður til við rotnun lífmassa, t.d. lífrænn úrgangur á sorphaugum. Vonir standa til að metan verði meira notað á farartæki í framtíðinni því það að aka á metani er í tvennum skilningi umhverfisvænt. Í fyrsta lagi gefur brennslan frá sér minna af koltvísýringi miðað við bensín eða dísel og í öðru lagi er metangasið sem slíkt verulega slæm gróðurhúsalofttegund. Það er því betra að nota metangasið til að knýja bíla og spara þannig innflutt bensín því sorphauga-metan er ávallt brennt hvort sem er. Enn fremur má búast við miklu magni af ódýru metangasi á mörkuðum því með nýrri bortækni er ógrynni af jarðgasi gert aðgengilegt. Það ætti að leiða til þess að fleiri gerðir bifreiða verða framleiddar fyrir CNG (Compressed Natural Gas) eða LPG (Liquefied Petroleum Gas). Það er hugsanlegt að slíkt eldsneyti verði flutt inn til landsins en vandamálið með gasið er það hvað það er dýrt í flutningum og geymslu. CNG er metangas undir gífurlegum þrýsting (300 loftþyngdir) sem kostar dýra tanka úr þykku stáli eða koltrefjum. LPG er grill og kveikjaragasið, blanda af própan og bútan gasi, sem hafa lengri kolvetniskeðjur heldur en metan. Það verður fljótandi og meðfærilegt við mun lægri þrýsting en metan og því auðveldara að flytja það.

Metan hf. hefur nú um nokkurra ára skeið framleitt metangas á haugunum í Álfsnesi og selt á hagstæðu verði en enn sem komið er eru aðeins örfáar áfyllingarstöðvar á höfuðborgarsvæðinu sem virkar ekki nógu hvetjandi fyrir fólk til að kaupa sér metanbíl. Einnig er kvartað undan lágum þrýstingi frá dælu við ákveðnar aðstæður. Vonir standa þó til að úr því verði bætt á næstu árum því veruleg aukning er að verða á framboði metanbifreiða. Vert er að fylgjast vel með hvaða metanbílar eru í boði því að bílaumboðin eru nú öll að taka við sér.

Hægt er að umbreyta venjulegum bílum í metanbíla, Borgarholtsskóli tók af skarið árið 2007 og tók breytingarferlið inn á kennsluskrá bíliðngreina. Vélamiðstöðin ehf., MeGas ehf. og Einn grænn ehf. bjóða upp á metanbreytingar í dag og fer bílum fjölgandi sem aka um á metani.

Metangasbílar eru yfirleitt tvíorkubílar, með háþrýstikút fyrir gas og bensíntank. Þannig er óhætt að fara í langkeyrslu og nota bensín þar sem ekki er aðgangur að gasi. Misjafnt er eftir gerðum hvort bensíntankurinn sé fullvaxinn (50-70 lítrar) eða bara neyðartankur (15 lítrar). Einn tæknilegur ókostur hefur fylgt gasinu og það er skortur á innri kælingu í brunahólfi vélar við mikið álag. Bensín er fínn úði í vökvaformi sem gufar upp í gasform áður en það brennur. Við uppgufunina kælist loftið í brunahólfinu.  Þetta fyrirbrigði þekkja þeir sem reka keppnisbíla í rallíi og fleiri greinum. Eyðslan er margföld á við venjulega bíla þar sem bílarnir eru keyrðir á hárri þjöppu og þurfa mikla innvortis kælingu sem er gerð með auknu magni af bensíni. Metan hefur ekki þessa kælieiginleika þar sem það er gas og því verður engin uppgufun. Þegar metan er notað á eldri bifreið þarf að bregðast við þessari vöntun á kælingu þegar vélin er keyrð á miklu álagi. Undir venjulegu álagi er keyrt 100% á metangasi en við mikið álag er hægt að keyra á blöndu af metangasi og bensíni til að fá kælinguna.

Vetni var talin hinn fullkomni orkugjafi fyrir bifreiðar, hvort heldur sem það var notað til að framleiða rafmagn með orkusellu eða sem eldsneyti á brunavél. Þegar vetni brennur kemur nefnilega ekkert nema vatnsgufa og það hefði leyst mörg vandamál varðandi mengun stórborga.  En málið er ekki svona einfalt. Vetni er annað hvort unnið úr jarðgasi eða framleitt með rafgreiningu á vatni. Í fyrra tilfellinu er jarðgas (metan) hvarfað við vatnsgufu og verður til vetni, koltvísýringur og hiti. Ef vetnið er notað á brunavél þá vaknar eðlilega spurningin, af hverju ekki að nota metangasið beint? Ef vetnið hefur verið framleitt með rafgreiningu og er notað á orkusellu, væri ekki ódýrara og einfaldara að nota bara rafgeymi? Vetni er vandmeðfarið efni, til dæmis er erfitt að geyma það vegna þess að bæði er það á gasformi og svo eru mólikúlin svo lítil að það er erfitt að koma í veg fyrir leka og þar að auki smýgur vetnið inn í yfirborð málma, veikir þá og gerir þá stökka. Þannig að öll umgjörðin í kringum vetnið þarf að vera úr mjög vönduðum þrautprófuðum efnum. Ísland skipaði sér á tímabili sess sem verðandi vetnisþjóð og töluverðu fé var varið til verkefna sem tengdust þróun og kynningu á vetnishugmyndinni.

Íslensk NýOrka hf. var í framvarðasveit fyrir vetnisrannsóknir hérlendis. Langt er þó í land að vetnisbílar verði raunhæfur kostur fyrir hinn almenna borgara og skiptar skoðanir á því hvort að vetni sé raunhæf lausn þar sem vetni er ekki orka í sjálfu sér heldur orkuberi. Nokkrir vetnisbílar voru fluttir til landsins í tengslum við rannsóknarverkefni en bílaleigan Hertz bauð upp á vetnisbíla til leigu sem var í fyrsta skipti í heiminum sem almenningi gafst kostur á að leigja vetnisbíla. Rekstur bílanna hefur þó verið erfiðleikum bundinn af ýmsum ástæðum. Ekki síst þeirri að aðeins er ein vetnisáfyllingarstöð á landinu, á Ártúnshöfða í Reykjavík en þar að auki voru bilanir að hrjá bílana.

Rafbílar
EVEN / Northern Lights Energy vinnur nú hörðum höndum að rafbílavæðingu Íslands en rafbílar eru af mörgum taldir vera besta lausnin til framtíðar, ekki síst fyrir Ísland þar sem raforka er unnin á minnna umhverfiskaðlegan hátt hér á landi en víðast hvar í heiminum. Ýmsir kostir eru við rafbílinn svo sem ódýr rekstur og gangviss og öruggur vélbúnaður. Á móti því vinnur að rafbílar eru dýrir, þrátt fyrir niðurfellingu á tollum og gjöldum og auk þess er áhætta varðandi endingu rafgeymanna. Einnig er möguleiki að skattheimta breytist í framtíðinni, ef ríkið fer að innheimta km-gjald í stað núverandi skattlagningu á eldsneyti. En ef rafgeymavandamálið leysist á næstu árum þá er mjög líklegt að Ísland muni hella sér í rafbílavæðinguna af fullum þunga.

Hefðbundnir bílar
Ef valið stendur milli dísel- eða bensínbíls er vert að hafa í huga að díselbíll eyðir um 25% minna eldsneyti en sambærilegur bensínbíll. Hins vegar myndast um 16% meiri koltvísýringur við bruna á einum lítra af díselolíu en bensíni. Það þýðir að við val á milli tveggja bíla verður díselbíllinn að eyða um 16% minna en bensínbíllinn til að vera sambærilegur varðandi losun gróðurhúsaloftegunda. Við þetta bætist að díselbílar menga meira af svifögnum og köfnunarefnisoxíðum en bensínbílar þó svo að díselbílar séu ávallt að batna. Sparneytni díselvélanna kemur best í ljós í langkeyrslu, þeir eiga erfiðara með að skila lágri eyðslu á stuttum leiðum. Sama gildir fyrir bensínbíla, köld bensínvél eyðir miklu þar til hún hefur náð vinnsluhita. Bensínið brennur nefnilega ekki, yst út við kalda veggi vélarinnar. Hér ættum við að athuga kosti hreyfilhitaranna. Bæði er það að vélin er miklu fljótari að ná eðlilegum vinnsluhita, með minni mengun og aukinni sparneytni í för, og svo er farþegarýmið orðið hlýtt og notalegt á augabragði. Ekki slæmt á köldum vetrarmorgni.

Samgöngur og samskipti

Heimurinn er allur á iði og stór hluti af okkar daglega amstri felst í að skjótast á milli staða. Og jafnvel þótt við myndum stoppa þá streyma vörurnar til okkur frá öllum heimsins hornum. Þessi flutningur á fólki og vörum er það sem við köllum samgöngur.  Eðli og uppbygging vestrænna hagkerfa byggir á greiðum og ódýrum samgöngum. Samgöngur fara fram með margvíslegum hætti en alltaf kosta það orku að fara á milli staða.

Orkunotkun og losun gróðurhúsaloftegunda er mál málanna í dag og því er mikil áhersla á orkusparnað og mengunarlitlar samgöngur. Fallegasta samgönguformið fellst í því að ganga, svo einfalt er það. Maðurinn er byggður til að ganga og hreyfa sig og því er það nauðsynlegt heilsunnar vegna að ganga og hreyfa sig, minnst klukkutíma á dag. Gangan breytist í hlaup þegar okkur liggur á og með tækjavæðingu nútímans má skella sér á hjólaskauta eða hlaupahjól. Að sjálfsögðu eru til rafmagnshjólaskautar, rafmagnshlaupahjól, Segway og ellinöðrur, allt til þæginda, skemmtunar og til að stækka radíusinn. Þessi „farartæki“ koma manni á allt að 25 km hraða á hljóðlausann og sparneytinn hátt.

Hjólreiðar eru sennilega einhver hagkvæmasti og orkunýtnasti ferðamáti sem völ er á. Í góðu veðri á jafnsléttu má ná 40 km hraða á klst og allt að 80 km á klst niður brekku. Á rafmagnsreiðhjóli getur lítt þjálfaður einstaklingur haldið sama hraða og umferðin á venjulegum götum, jafnvel við erfiðar aðstæður og brekkur og mótvindur hætta að skipta máli. Það er alveg ljóst að því léttara sem farartækið er, þeim mun sparneytnari er það. Vespur og mótorhjól eru dæmi um hraðan samgöngumáta sem virkar vel í yfirfylltum borgum. Ekki er víst að allir treysti sér að bruna um á slíkum hjólum en nú eru komnar þriggja hjóla vespur, með tvö framdekk og eitt afturdekk. Á hægum hraða stendur hjólið í lappirnar og ekkert mál að halda jafnvægi né þarf að setja fótinn niður í kyrrstöðu. Á meiri hraða virkar þríhjólið eins og venjuleg vespa. Með rafmótor væri slíkt hjól úrvalslausn fyrir styttri ferðir.

Fólksbíllinn
Það er fátt sem slær fólksbílnum út í þægindum, hraða, öryggi og fjölhæfni. En þægindin kosta, bílar eru dýrir og verðið á eldsneytinu hækkar og hækkar. 48% af flatarmáli Reykjavíkur fer undir samgöngumannvirki og bílastæði, stærstur hluti þess eru götur. Auðvitað eru göturnar nýttar undir fleiri farartæki en fólksbíla en þeir eru lang fyrirferðamestir. Til að ná niður eyðslu og mengun hafa bílaframleiðendur reynt margar mismunandi aðferðir. Evrópubandalagið hefur lagt mikla áherslu á þróun díselvélarinnar og Japanir þróuðu hybrid lausnir. Nú eru allir að þróa sína útfærslu af ofursparneytnum bílum.  

Vöruflutningar
Mjög mikil orka er notuð til vörufluttninga. Vörur eru fluttar heimshorna á milli í flutningaskipum. Því stærri skip, því minni orkunotkun hlutfallslega. Fyrir kreppu gilti það að vera fljótur í förum og skipin voru hönnuð til að ganga á 80% af hámarksafli vélar. Nú er kreppa og flutningurinn hefur snarminnkað. Því er siglt á 30-40% vélarafli, ferðalagið tekur lengri tíma en olíunotkunin minnkar. Einnig er reynt að þróa segl á nútíma farmskip til að nýta vindinn, bæði flekafallhlífar og mastursegl.  Það sem gildir er að hafa alsjálfvirkan tölvustýrðan búnað.

Flugvélar
Stöðugt er unnið að endurbótum á flugvélum til að gera þær sparneytnari. Nýjasta breytingin eru lóðréttir vængendar.Þeir virka loftfræðilega eins og vængurinn sé lengri en hann er í raun og veru. Lengd vængja takmarkast nefnilega af plássi á stæðum við flugstöðvarbyggingar en ekki af loftfræðilega hagkvæmustu lengd. Með lóðréttum vængenda fæst betri virkni vængsins og minni iðustraumar sem geta verið hættulegir öðrum smærri flugvélum. Vængenda má jafnvel setja á eldri flugvélar. Önnur tækni til bættrar nýtingar eru flugvélar úr léttari efni. Nýjustu flugvélar eru smíðaðar úr koltrefjaplastefnum sem eru mjög sterkar miðað við þyngd. Þriðja aðferðin til að bæta nýtinguna er breytt hönnun þotumótora. Ein aðferðin er að stækka stóra blásarann fremst á þotumótornum en um leið að gíra hraða hans niður. Þannig eykst hjáloftið í 12:1 miðað við 8:1 í dag. Þetta þýðir aukin nýtni.  Fjórða aðferðin væri gerbreytt hönnun flugvéla, t.d. fljúgandi vængir. Neytendur hafa samt síðasta orðið. Með því að versla vöru sem framleidd er í heimabyggð má komast hjá því að eyða orku í óþarfa flutning.

Innviðir
Allar samgöngur kosta orku, bæði beint og óbeint. Orkan fer ekki bara í að knýja áfram öll þessi farartæki heldur er einnig bundin í samgöngumannvirkjum. Flutningurinn á öllum þeim tonnum af jarðvegi og grjóti sem fara í vegalagningu kosta heilmikla orku, olían sem er bundin í malbikinu og einnig orkan í þeim hráefnum sem fóru í smíði farartækjanna. Í undirlagi vega má blanda mulið gler og steypubrot og slá þannig tvær flugur í einu höggi, losna við byggingarúrgang og minnka efnisflutninga.  Eins má endurvinna allt malbik sem rifið er upp. Með vel hönnuðum og vönduðum samgöngumannvirkjum má spara orku þeirra sem ferðast um. Það að fínstilla umferðaljós og skapa grænar ljósabylgjur kostar ekki mikið miðað við þann sparnað sem slíkt leiðir af sér.

Samskipti
Annar mikilvægur þáttur í vestrænum samfélögum eru samskipti. Fyrir mörgum öldum fólust öll samskipti í sér að aðilar urðu að hittast. Síðan kom pósturinn til sögunnar, síminn, faxið, tölvupóstur, GSM, SMS, ...  Smart spæjari vísaði veginn með innbyggðan skífusíma í skónum sem þótti það flottasta á sjöunda áratugnum. Aukin tækni í samskiptum getur minnkað þörfina fyrir samgöngur. Fjarfundarbúnaður, samtöl með mynd í farsímum, skrifstofuveggir geta orðið skjáir og samskiptatæki. Þetta höfum við séð í Star Trek en nú er þessi tækni að verða raunveruleg. Vinnufélagar og fjölskyldumeðlimir geta búið hver í sinni heimsálfu en verið samt í nánum daglegum samskiptum. Fjarlægðir hætta að skipta máli en þess í stað verður klukkan og tímabeltin mikilvægari.

Vikulegt grænt flug yfir Atlantshafið

Hollenska flugfélagið KLM tilkynnti á dögunum að hér eftir verði boðið upp á flug milli New York og Amsterdam einu sinni í viku, þar sem eingöngu verður brennt endurnýjanlegu flugvélaeldsneyti úr notaðri matarolíu. Auk KLM hafa flugfélögin BA, Delta og Virgin Airlines lagt mikið fé í þróun endurnýjanlegs eldsneytis. Sérstaklega er horft til möguleika sem taldir eru liggja í framleiðslu eldsneytis úr þörungum.
(Sjá frétt BusinessGreen í gær).

Grafík: Flugvél yfir Íslandi, Guðrún A. Tryggvadóttir og Signý Kolbeinsdóttir.

Eldsneyti úr úrgangi á vélar British Airways

Breska flugfélagið British Airways hefur gengið frá 10 ára samningi við fyrirtækið Solena um kaup á eldsneyti sem unnið verður úr heimilisúrgangi í GreenSky vinnslustöðinni austantil í London. Þegar stöðin verður komin í fulla notkun á hún að geta tekið við 500.000 tonnum af úrgangi á ári og framleitt úr honum 50.000 tonn af visthæfu flugvélaeldsneyti, auk 50.000 tonna af lífdísel og 40 megawatta af orku. Vinnslustöðin verður sú fyrsta í Evrópu sem framleiðir flugvélaeldsneyti með þessum hætti.
(Sjá frétt EDIE í gær).

Nauðsynlegt að hanna umhverfisvænar flugvélar

Um 85.000 flugferðir eru farnar á degi hverjum og er talið að fjöldi þeirra muni tvöfaldast til ársins 2050.  Þetta þýðir að útblástur gróðurhúsalofttegunda frá flugsamgöngum mun væntanlega aukast verulega.  Flugvélar brenna nú þegar um 130 milljónum tonna af flugvélaeldsneyti á ári hverju.  En hvað er þá hægt að taka til bragðs ? -

Grafík: Guðrún Tryggvadóttir og Signý Kolbeinsdóttir