nieuws

Lange afstanden rijden op LNG – hoe werkt dat?

Distributie 5469

Lange afstanden rijden op LNG – hoe werkt dat?

Nederland is koploper in LNG als het gaat om inzet voor wegtransport. Voor de lange afstand lijkt LNG dan ook het beste alternatief. Er staat weinig in de weg voor een brede transitie van diesel naar het rijden op dit vloeibare gas. Maar hoe ver is de techniek eigenlijk? Wat zijn de voertuigprestaties van een LNG-truck? En hoe staat het met de beschikbaarheid van LNG? Wat zijn de eerste lessen die we leren uit de praktijk?

De CO2-productie moet minder en de transportsector moet daar een flinke steen aan bijdragen. Het ‘EU Energy and Climate Policy Framework’ voor 2030 eist een reductie van 30 procent ten opzichte van 2005. En omdat 80 procent van het goederentransport in de EU over de weg gaat, zal een groot deel van de voorgenomen CO2-reductie van trucks moeten komen. Vooral bij het rijden van lange afstanden is winst te behalen. De langeafstandsrijders maken immers de meeste kilometers en zijn zo verantwoordelijk voor 72 procent van die 80 procent.

Welke truckconcepten zijn er?

Er zijn meerdere manieren om de CO2-doelstellingen te halen. Elektrisch, zoals Tesla dat met de Semi voor ogen heeft. Behalve dat deze truck erg snel is, weten we er nog maar weinig van. Wat gaat zo’n 800 km-batterij wegen bijvoorbeeld? En hoeveel payload houd je dan nog over? En kan en mag deze truck met zijn neus en megabatterij tussen voor- en achteras überhaupt op Europese wegen rijden?

 

 

Tesla is niet de enige. Volvo presenteerde onlangs een elektrische truck voor in de stad. DAF kondigt aan op de aanstaande IAA met een elektrische variant te komen. Het kan nog wel even duren, voordat we elektrisch ook op de lange afstanden gaan zien. Maar er zijn meer truckconcepten voor de lange afstand, bijvoorbeeld met een hybride aandrijving en tal van maatregelen om rolweerstand, gewicht en luchtweerstand te reduceren en daarmee het brandstofverbruik. Voor toepassing in de praktijk van alledag lijken deze ontwikkelingen nog ver weg. De tijd lijkt wel rijp voor rijden op LNG. Volvo, Iveco en Scania leveren deze trucks.

De trucks van Iveco en Scania op LNG zijn voorzien van een gasmotor volgens het ottoprincipe. Met bougies dus, net als benzinemotoren. Dat biedt een belangrijk voordeel: in het emissiesysteem volstaat een driewegkatalysator. Een roetfilter en een SCR-kat met AdBlue-injectie zijn overbodig. Ook Volvo heeft een dergelijke motor, maar die draait op CNG (Compressed Natural Gas). Die truck is bedoeld voor in en om de stad. De Zweedse truckbouwer ontwikkelde echter voor de lange afstand een nieuwe 13 liter LNG-motor die volgens het dieselprincipe werkt. Dat is uniek. Naast een gunstig brandstofverbruik geeft dat ook de goede motorremklepwerking van een diesel, en dezelfde service-intervallen met dezelfde motorolie als Volvo’s D13-diesel. Maar omdat aardgas zich niet door temperatuur en druk alleen laat ontsteken heeft de G13-motor een kleine pilotinjectie met diesel nodig. Diesel als vloeibare energie dus.

Wat is LNG?

LNG is Liquified Natural Gas, vloeibaar aardgas dus. En aardgas is grotendeels methaan. Methaan is de kortste koolwaterstof. De molecuulformule van methaan is CH4. Ieder koolstofatoom (C) is dus verbonden met vier waterstofatomen. Bij verbranding van zo’n molecuul ontstaan één molecuul CO2 en twee moleculen H2O (water). We maken even de vergelijking met diesel. Dat is een mengsel van koolwaterstofmoleculen die variëren in lengte van 9 tot 20 koolstofatomen. Die langere koolwaterstofmoleculen hebben een heel andere verhouding tussen koolstof en waterstof dan het kortste koolwaterstofmolecuul, methaan.

Als representatief voor dieselbrandstof kun je een verzadigd koolwaterstofmolecuul met een lengte van 12 C-atomen nemen. De algemene formule voor verzadigde koolwaterstoffen is CnH(2n+2). In dit geval geldt dat n = 12, dus wordt de molecuulformule: C12H26. Bij verbranding van zo’n molecuul ontstaan: 12 moleculen CO2 en 13 moleculen H2O. Dat is een andere verhouding dan de 1 op 2 van methaan. Kortom, het uitlaatgas van een dieselmotor bevat naar verhouding meer CO2 en minder water dan dat van een motor die op aardgas loopt.

Dat is aardig, maar ook benzine bestaat uit kortere koolwaterstofketens dan diesel. Octaan (C8H18) mag je representatief noemen voor het koolwaterstofmengsel dat we benzine noemen. In verhouding produceert een benzinemotor dus ook meer water en minder CO2 dan een dieselmotor. In absolute hoeveelheden produceert een diesel echter minder CO2. Dat komt omdat een diesel een groter deel van de energie uit de brandstof in beweging omzet dan een ottomotor. In het geval van de Volvo LNG-motor scheelt dat tussen de 15 en 25 procent. Als het om verlaging van de CO2-uitstoot gaat, is een motor die aardgas verbrandt volgens het dieselprincipe dus een goede keuze.

Hoeveel energie zit er in LNG?

Een goede transportbrandstof bevat veel energie per kg én veel energie per liter. Voldoet LNG daaraan? Bij de verbranding van 0,72 kg aardgas komt evenveel energie vrij als bij de verbranding van een liter diesel. Klinkt goed voor een brandstof. Minder prettig is dat die 0,72 kg aardgas onder atmosferische druk zo’n 1.100 liter aan ruimte opslokt. Dat is wat veel voor in een truck. Het gas onder een druk brengen helpt. CNG (Compressed Natural Gas) met een druk van 200 bar vraagt een factor 100 minder aan volume. Dat is mooi voor distributievervoer, maar het mag duidelijk zijn dat CNG daarmee niet geschikt is voor een langeafstandstruck.
LNG is dat wel. Liquified Natural Gas is ijskoud methaan. Zo koud dat het gecondenseerd is en daarmee van gas vloeistof geworden is. Bij atmosferische druk gebeurt dat bij een temperatuur van -161,5°C. Aardgas als ijskoude vloeistof vraagt nog eens zes maal zo weinig volume als aardgas onder 200 bar. De energie van een liter diesel vraagt dan nog zo’n 1,7 liter aan ruimte. Dat maakt LNG wél geschikt als alternatieve brandstof voor langeafstandsvervoer.

Wat zijn de eerste lessen uit de praktijk? Lees over de ervaringen van Wezenberg Groep: ‘Na acht jaar testen nog veel vragen over LNG’

LNG infrastructuur

LNG tanken, waar doe je dat? Hoeveel stations zijn er? En hoe gaat het tanken in zijn werk?
Aardgas is wijdverbreid. Het wordt over de hele wereld gewonnen, de wereldaardgasvoorraad is enorm. Op lang niet alle vindplaatsen liggen pijpleidingen naar gebruikers. Vandaar dat aardgas veel per schip wordt getransporteerd. Veelal in de vorm van LNG, want dat vraagt het minste ruimte. Nederland staat bekend als koploper in het gebruik van LNG in wegtransport en de investeringen in infrastructuur.

Onderzoek

Rijksuniversiteit Groningen (RUG) heeft onderzoek gedaan, met subsidie van Dinalog, naar de rol van logistiek bij de introductie van alternatieve brandstoffen zoals LNG. Immers, LNG moet breed beschikbaar worden anders wordt deze brandstof niet omarmt. Gekeken is naar waar tankstations moeten komen. Er is een rekenmodel ontwikkeld die helpen bij het bepalen van de juiste plek. De exacte plek voor het plaatsen van LNG-bunkerstations en – tankstations heeft volgens de onderzoeker grote impact op de kans van slagen. De RUG heeft ook data van 67 handgeschakelde LNG-trucks onderzocht. Uit de resultaten blijkt dat deze trucks 10 tot 15 procent minder brandstof verbruiken. Op basis van deze data is een model gebouwd dat vervoerders inzicht geeft in de TCO (total cost of ownership) van LNG-trucks voor hun specifieke situatie.

Download hier het eindverslag van het onderzoek van RUG en Dinalog (pdf)

 

Dekkend netwerk

De Rotterdamse haven beschikt, net als tientallen andere Europese havens, over een LNG-terminal. Vanaf die terminal worden de op dit moment dertien Nederlandse LNG-tankstations bevoorraad. Met nog 22 stations in de planning heeft Nederland een dekkend netwerk voor trucks. Maar met infrastructuur in Nederland alleen redden langeafstandstrucks het niet. Ook in veel andere EU-landen is de LNG-infrastructuur in ontwikkeling. Zo zijn er LNG-focusroutes van Zweden naar Portugal, van Groot-Brittannië en Spanje naar Kroatië en van Frankrijk tot diep in de Italiaanse laars. Een ander initiatief is de Rijn-Meuse-Main-Donau LNG-ader. Dat is een keten van LNG-stations, voor op het water en op de weg, in dit rivierengebied, dat Europa doorkruist.

Lees ook: Netwerk LNG naar landelijke dekking

Overheid

De overheid maakte onlangs bekend dat het de logistieke sector meer geld geeft voor het investeren in duurzaam transport. De overheid stelt geld beschikbaar voor zero emissie stadslogistiek en het aanleggen van de infrastructuur voor waterstof als alternatieve brandstof. Een groot deel van het extra budget gaat naar de bouw van zeven waterstoftankstations en schoner vrachtverkeer. Het andere bedrag is bedoeld voor verdere kennisontwikkeling in de sector en aan innovatieprojecten. “We staan voor grote uitdagingen om de klimaatverandering aan te pakken”, zegt Stientje van Veldhoven (IenW) in een interview met logistiek.nl. “Daar moet ook de transport sector forse bijdrage aan gaan leveren. Mogelijkheden zijn er al wel, maar bedrijven hebben een laatste zetje nodig. Mijn ervaring is: ze willen graag, dat blijkt ook hier op dit congres.”

Tanken verlaagt de druk

Dan het tanken zelf. Er is een vast verband tussen de druk en de temperatuur in de tank. Die druk wordt immers veroorzaakt door methaan in gasvorm dat uit de vloeistof is gekookt. Om die reden komt de vulpijp bovenin de tank uit. Zo regent de ijskoude vloeistof van bovenaf door het gas op de vloeistof neer. Daardoor implodeert de temperatuur van het gas, zodat dat voor een deel ook weer vloeibaar wordt. En als de temperatuur zakt, zakt ook de druk. Wie tijdens het tanken de manometer in de gaten houdt, ziet dus dat de druk daalt.

 

Dieselen op aardgas

De Volvo LNG-motor heeft het vermogen en de efficiency van een diesel, maar 20 tot 100 procent minder CO2-uitstoot. De prestaties van de LNG-truck doen niet onder voor die van een vergelijkbare dieseltruck. Daarmee verschillen de motor en de prestaties met die van concurrenten Scania en Iveco, die uitgaan van het ottoprincipe. De koppelgrafieken laten zien dat de beide LNG-motorvarianten hun maximale koppel net iets later bereiken. Tijdens ritten op een heuvelachtig parcours viel op dat de i-shift daar rekening mee houdt en net iets sneller terugschakelt. Straks in de seriemodellen begint het groene gebied op de toerenteller niet meer op 900 maar op 1.100 t/min. Verder zijn de verschillen zo klein dat dezelfde eindoverbrengingen worden geadviseerd.

Lees ook: De nieuwe Volvo truck op LNG –  hoe werk dat?

Koud en warm LNG

Wat is de temperatuur, en daarmee de druk, van het LNG dat uit de pomp komt? Dat is immers bepalend voor de tijd dat de truck stil kan staan met volle of minder volle tank. Op die vraag bestaan twee antwoorden. Er zijn namelijk tankstations met ‘koud’ en met ‘warm’ LNG. Dat koude LNG heeft een temperatuur van – 145°C (3 bar) het warme is -125°C (9 bar). Volvo pleit voor uitbreiding van de koude LNG-infrastructuur omdat voertuigen dan minder snel aardgas hoeven ventileren. Er zijn echter ook trucks en andere voertuigen die het LNG niet uit de tank pompen, maar daarvoor de gasdruk gebruiken. Die systemen hebben de hogere druk van het warme aardgas nodig.

 

Reageer op dit artikel