Duurzame voertuigen en onderzoek naar duurzame aandrijflijnen

Thema:
Sustainable vehicles

80 procent minder uitstoot van broeikasgassen door het wegvervoer. De transportsector heeft tussen nu en 2050 een flinke slag te slaan. Tegelijk willen vervoerders serieus werk maken van geautomatiseerd rijden en duurzame mobiliteit. Met innovatieve oplossingen voert TNO de regie in de transitie en helpen we de ambities te realiseren.

Duurzame aandrijflijnen voor voertuigen

De ontwikkeling en inzet van technologie gaat samen met wetgeving en beleid. Daarom bieden we bij elke stap in het proces ondersteuning. Zo ontwikkelen we oplossingen met gevalideerde methoden om de technologie voor voertuigaandrijfsystemen te optimaliseren en de inzet van de benodigde aandrijfenergie te verduurzamen. We beschikken over een ‘real world’ verificatie- en validatiefaciliteit, waar we onze bevindingen objectief valideren. En we begeleiden overheden en bedrijven bij de daadwerkelijke inpassing in bestaande systemen en netwerken.

Powertrains Research Group

De Powertrains Research Group van TNO concentreert zich op toegepast onderzoek voor efficiënte en duurzame aandrijfsystemen. Dit doen ze voor vrachtwagen wegtransport, bussen, non-road en maritieme toepassingen. De expertise van de groep zit vooral in het diepe begrip van hoe technologieën werken in de verbrandingsmotor, de batterij en de brandstofcel. Deze kennis wordt gebuikt om modellen te maken van deze componenten om daarmee complexe regel algoritmen te ontwerpen voor de besturing ervan.

Meer weten?

Download de online brochure 'Automotive Battery Research'

Vijf programmalijnen

De uitdaging voor broeikasgasreductie ligt vooral in het stadsvervoer en het goederenvervoer over lange afstanden. Binnen het huidige strategische programma van HTSM Automotive Roadmap 2020-2030 bieden we oplossingen voor het ontwerp, de inzet en de werking van schone aandrijfsystemen voor voertuigen. Hier werken we aan oplossingen die de overgang mogelijk maken van de inzet van fossiele brandstoffen naar duurzame brandstoffen voor lang en zwaar transport en naar elektrische energie voor regionaal en stadsvervoer. Naast een sterke CO2-reductie dragen deze oplossingen bij aan het verbeteren van de lokale luchtkwaliteit en het voldoen aan de geluidseisen.

We ontwikkelen oplossingen via de volgende 5 programmalijnen:

1. Waterstofverbrandingsmotoren

Een belangrijke ontwikkeling om verbrandingsmotoren te verduurzamen is om ze niet te laten lopen op fossiele brandstoffen, maar direct op waterstof. De impact op CO2-uitstoot is enorm en wordt met ruim meer dan 99% verlaagd. We onderzoeken de mono fuel en de dual fuel varianten. Voordelen van deze technologie is de snelle beschikbaarheid op de markt door het gebruikmaken van bestaande productie- en servicelijnen, de lage kosten, de ongevoeligheid voor waterstofzuiverheid, en tot slot de geografische onafhankelijkheid voor de benodigde materialen.

2. Batterijen

Onderzoek naar de levensduur van batterijen is van belang omdat zij het meest kostbare element zijn van de toekomstige auto. We willen graag weten hoe goed een batterij nog is na een bepaalde inzettijd, en hoe lang hij nog gebruikt kan worden in eenzelfde of andere toepassing. Een goede schatting is van belang voor de economische restwaarde.

Onze kennis van de batterij gebruiken we om de levensduur van batterijen te verlengen. We ontwerpen optimale laadstrategieën voor het voer- of vaartuig waar de batterij wordt gebruikt. Deze kennis kan zelfs worden gebruikt om de laadstrategieën van een vloot optimaal te regelen.

3. Modulaire Energie Management systemen

Het energiemanagement in een voertuig is toenemend van belang, vooral in hybride voertuigen. In hybride voertuigen zitten vaak een combinatie van batterijen, brandstofcellen of een verbrandingsmotor. In de ontwerpfase moet bepaald worden hoe groot deze componenten moeten worden uitgevoerd, afhankelijk van de taak van het voer- of vaartuig. Bijvoorbeeld bij non-road toepassingen zoals een tractor of een bouwmachine is dat een relevante vraag. Tevens moet in de operationele fase van een voertuig realtime beslissingen genomen worden wanneer de batterij moet worden opgeladen, of wanneer hij moet bijspringen om de taak uit te voeren. TNO heeft voor deze vragen een oplossing.

4. Brandstofcellen

De brandstofcel is een interessante aandrijflijnvorm vanwege de hoge efficiëntie om waterstof om te zetten naar elektriciteit. En natuurlijk is de brandstofcel geluidloos en heeft geen emissies. Bij TNO doen we onderzoek naar de verlenging van de levensduur, en dit is van belang vanwege de nu nog hoge aanschafkosten ervan. We doen dit voor de huidige PEM-technologie, maar zijn nu ook zeer actief om een besturingsplatform te ontwerpen voor een nieuwe technologie genaamd SOFC.

5. E-Fuels

Naast waterstof zijn er nog meer brandstoffen die goed kunnen worden opgewekt uit hernieuwbare grondstoffen. Denk bijvoorbeeld aan Methanol, DME of Ammonia. De kennis die TNO heeft vergaard in de voorbije tientallen jaren op gebied van verbrandingsmotoren kan hier prima gebruikt worden om nieuwe én bestaande motoren heel efficiënt te laten lopen op deze brandstoffen. We zien momenteel de meeste toepassing in de maritieme sector. Daar is veel interesse in het gebruik van methanol. Wij kijken hoe motoren ontworpen kunnen worden die duaal gebruikmaken van methanol en diesel.

Powertrain Performance Assessment Center

Bovenstaande programmalijnen worden ondersteund door een prachtige ontwikkelfaciliteit op de Automotive Campus in Helmond. Hier kunnen nieuwe brandstoffen worden toegepast op de motoren en brandstofcellen die hier ontwikkeld worden. Ook is een uitgebreide faciliteit beschikbaar om batterijonderzoek te doen.

De faciliteit bestaat uit een unieke Hoogte Klimaat Kamer waar een compleet voertuig kan worden onderzocht op performance en emissies onder extreme omstandigheden. Denk hierbij aan extreme temperaturen onder en boven nul en aan rijden in de bergen op 4000 meter hoogte.

Laat je verder inspireren

9 resultaten, getoond 1 t/m 5

Hoe waterstof energietransitie transportsector kan versnellen

Informatietype:
Artikel
Om de milieudoelstellingen te halen en de wereldwijde CO2-uitstoot drastisch te beperken, moet de transportsector op meerdere duurzame energiedragers inzetten.

TNO onderzoek op het gebied van powertrains

Informatietype:
Artikel

Werkelijk energieverbruik en emissies

Informatietype:
Artikel

Samenwerking TNO en ProRail krijgt vervolg

Informatietype:
Nieuws
29 november 2021

25 miljoen euro voor duurzame innovaties luchtvaart

Informatietype:
Nieuws
24 september 2021