Brennstoffzellen

Nachhaltigkeit: saubere Energieforschung für die langfristige Bindung

von Yves Martin, L'Argus de l'Automobile, 6.2.2003

Was wird Öl im Herzen unserer Autos gelingen? Wenn mehrere Systeme in einer Reihe stehen, kann keines gewinnen, die Herausforderung ist so schwer zu bewältigen.

Das Transportproblem

Der Transport ist zu einem unverzichtbaren Werkzeug geworden und wird von seinem Feind Nr. 1, der Umweltverschmutzung, gejagt. Tatsächlich ist die ständig steigende Produktion von Kohlendioxid (C02), das für den Treibhauseffekt verantwortlich ist, der die globale Erwärmung verursacht, zu einem wichtigen Umweltproblem geworden. Aus diesem Grund haben eine große Anzahl von Industrieländern - mit Ausnahme der Vereinigten Staaten - 1997 das Kyoto-Abkommen unterzeichnet, in dem sie sich verpflichtet haben, ihre Produktion von CO02 zu reduzieren.

Nach dieser Konvention haben die europäischen Behörden drakonische Umweltschutznormen für das Automobil eingeführt.

Die Begrenzung der Schadstoffemissionen von Autos ist jedoch kein Selbstzweck. Darüber hinaus weist Pierre Zerlauth, technischer Koordinator während der Michelin Challenge, darauf hin, dass "lokale Schadstoffe (Anmerkung des Herausgebers: auf der Ebene des Autos selbst) besser kontrolliert werden". Die durch die Produktionskette verursachte Verschmutzung - von der Lagerung bis zur Verteilung der im Auto verbrauchten Energie - muss ebenfalls berücksichtigt werden. Wir sprechen dann von einer globalen Energiebilanz, dh einer Verschmutzung "vom Brunnen bis zum Rad".

"Vom Brunnen zum Rad"

Es wurden Studien zu verschiedenen Energiequellen durchgeführt, um die für die Reduzierung der CO02-Emissionen vorteilhaftesten zu ermitteln.

Dazu gehören LPG (Flüssiggas), Erdgas (Erdgas für Fahrzeuge), Elektrizität und Wasserstoff (entweder als Brennstoff oder in einer Brennstoffzelle).

Philippe Pinchon, Direktor des Motorenenergie-Ergebniszentrums am IFP (French Petroleum Institute), betont jedoch: „Wenn wir über die Energiebilanz sprechen, müssen wir vier Faktoren berücksichtigen: den Treibhauseffekt. , Energieeffizienz, Kosten und Verfügbarkeit von Energie. ""

Hier wird es kompliziert! Nehmen wir zum Beispiel den Elektromotor: den umweltfreundlichsten, den es gibt. Abhängig von der Methode zur Stromerzeugung kann das ökologische Gleichgewicht katastrophal sein. So weist beispielsweise die in Deutschland aus Kohlekraftwerken erzeugte Wärmekraft mit einer CO02-Produktion von 460 Gramm pro Kilowatt und Stunde eine negative Bilanz auf, was in etwa dem europäischen Durchschnitt entspricht. Umgekehrt stößt der von französischen Kernkraftwerken erzeugte Strom nur 100 g / kWh aus. Das katastrophalste Ergebnis ist das von Griechenland, wo bei der Stromerzeugung rund 900 g / kWh CO02 erzeugt werden.

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Nach dieser Argumentation, Wir erkennen, dass die Verwendung einer Brennstoffzelle nicht so ökologisch ist.

In der Tat gibt es zwei Methoden zur Erzeugung von Wasserstoff, dem Grundbrennstoff für eine Brennstoffzelle: Entweder wird er an Bord des Fahrzeugs über einen Reformer (Vorrichtung, die Wasserstoff aus Kohlenwasserstoffen extrahiert) erzeugt, oder er kommt aus Kraftwerken und wird dann als herkömmlicher Brennstoff (in gasförmiger oder flüssiger Form) verteilt. Wenn die erste Lösung die Produktion von CO02 verringert, werden aufgrund der unvollständigen Kontrolle der Reformierung viele andere umweltschädliche Schadstoffe freigesetzt. Aus diesem Grund ist es vorzuziehen, Wasserstoff in einem Kraftwerk zu erzeugen, in dem der Prozess besser gesteuert wird. In diesem Fall tritt jedoch das (insolvente?) Problem der Verteilung und Speicherung von Wasserstoff auf.

Unter Bezugnahme auf Tabelle Emissionen C02 unten sehen wir, dass Die Verwendung von flüssigem Wasserstoff ist nicht von Interesse.

In der Tat ist die zur Verflüssigung des Gases erforderliche Energie erheblich und erhöht die CO50-Produktion dieses Sektors um 2%. Der Vorteil liegt daher in der Verwendung von komprimiertem Wasserstoff. Auch hier variiert die Maut je nach Land und Quelle der Gewinnung von einem Extrem zum anderen. Damit,Das beste Ergebnis wird erzielt, wenn Wasserstoff aus Erdgas mit Strom aus französischen Kernkraftwerken erzeugt wird. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil eines exorbitanten Selbstkostenpreises von 24 bis 29 EUR pro GigaJoule (gegenüber 7 EUR / GJ für die Herstellung und den Vertrieb von bleifreiem Super 95 und 98 und 6 EUR / GJ für Dieselkraftstoff. und 13 EUR / GJ für LPG).

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Die Lösung besteht daher darin, mehrere Lösungen zu kombinieren, um den maximalen Nutzen aus diesen Sektoren zu ziehen.

Daher sollte das Auto, das das beste Verhältnis zwischen Kosten, Umweltverschmutzung und Effizienz bietet, einen Hybrid-Dieselmotor und einen Elektromotor mit einer Batterie mit großer Kapazität (die viel Energie speichern kann) und einer Batterie verwenden. Kraftstoff mit komprimiertem Wasserstoff. Der Toyota Prius ist das einzige in Frankreich vermarktete Hybridauto (Anmerkung der Redaktion: zu einem immer noch sehr hohen Preis) und noch weit von dieser Verfeinerung entfernt.

Vergleichstabelle der Transporttechnologien (zum Vergrößern klicken)


Diesel; Diesel FT Fischer-Tropsch Diesel (synthetischer Diesel); DME-Dimethylether (synthetischer Kraftstoff); EMVH-Methylester von Pflanzenölen: Benzin; ETBE-Ethyl-tertio-butylether (erhalten aus der Fermentation von Rübenzucker oder Mais und Erdöl); Ethanol EtTOH; Erdgas; LPG; H2-Kraftstoff; H2 komprimiert; Flüssiges H2; Methanol MeOH; Benzin

Der besorgniserregende Anstieg von C02

Seit einem Jahrhundert wird der Treibhauseffekt tendenziell mitgerissen und verursacht einen allgemeinen Temperaturanstieg durch den Anstieg des in der Atmosphäre enthaltenen Kohlendioxids (C02). Dieses Gas allein ist für die Hälfte dieses Phänomens verantwortlich.

Die CO02-Konzentration ist jetzt ein Viertel höher als im letzten Jahrhundert. Ein Verschmutzungsgrad, der in den letzten 600 Jahren nie erreicht wurde.

Dieses Kohlendioxid stammt hauptsächlich aus der Verwendung fossiler Brennstoffe (Kohle, Heizöl, Erdgas) in verschiedenen Tätigkeitsbereichen: Industrie, Energie und Verkehr. Diese machen mehr als ein Viertel der CO02-Emissionen in Industrieländern aus, und dieser Anteil steigt weiter an. Die zahlreichen von der Internationalen Energieagentur (IEA) skizzierten Perspektiven prognostizieren einen starken Anstieg der gesamten CO02-Emissionen im nächsten Jahrzehnt: zwischen 31% und 42% ...

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Von Rio nach Kyoto, eine langsame Evolution

Im Juni 1992 verpflichteten sich in Rio de Janeiro 178 Länder und 50 internationale Unternehmen zu einer nachhaltigen Entwicklung und unterzeichneten ein Abkommen zur Stabilisierung der Treibhausgaskonzentrationen unter Berücksichtigung aller Produktionsquellen (internationaler Aktionsplan) genannt Agenda 21). Diese Rahmenkonvention empfahl dann den Industrieländern, ihre Emissionen auf das von 1990 zu senken.

Drei Jahre später haben die Staaten in Berlin ein neues Verfahren eingeleitet, das zur Reduzierung der CO02-Emissionen führen soll. Ein Protokoll wurde im Dezember 1997 am Ende der Kyoto-Konferenz verabschiedet. Nur die Vereinigten Staaten haben es nicht unterschrieben.

Die Europäische Union ist ihrerseits verpflichtet, ihre CO8-Produktion bis 2 um 2010% zu senken. Diese Reduzierung wird entsprechend den 1990 in den verschiedenen Mitgliedsländern festgestellten Emissionswerten verteilt, die sie benötigen Entwicklung und Demographie. Ziel für Deutschland ist daher ein Rückgang um 21%, für Griechenland ein auf 25% begrenzter Anstieg und für Frankreich die Gleichstellung.

Die Fahrzeugflotte macht rund 12% der gesamten vom Menschen verursachten CO2-Produktion des Kontinents und 2% weltweit aus. 1995 emittierte ein neues europäisches Auto 165 g / km, gegenüber 191 g / km bei einem Japaner und 260 g / km bei einem Amerikaner.

Im Juli 1998 verpflichtete sich der Verband der europäischen Automobilhersteller (ACEA) gegenüber der Europäischen Kommission. Dies beinhaltet einen doppelten Zweck. Der Verband hat sich zunächst verpflichtet, Autos für den europäischen Markt zu produzieren, deren CO2-Emissionen 120 2012 g / km nicht überschreiten werden (dh ein durchschnittlicher Verbrauch von 4,9 l pro 100 km). Anschließend wurde verpflichtet, ein mittleres Niveau für 2008 verkaufte Autos mit einem durchschnittlichen CO2-Ausstoß von 140 g / km oder einem durchschnittlichen Verbrauch von 5.7 l pro 100 km einzuhalten.

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