Stra├če Bis Null Emissionen


Stra├če Bis Null Emissionen

Jahre des Versuchs, Fahr- und Kaufverhalten zu ├Ąndern, haben die Regulierungsbeh├Ârden zu der Erkenntnis gebracht, dass der einzige Weg, das Problem der sauberen Luft anzugreifen, in der Technologie liegt. Nullemissionen von Fahrzeugen sind das Mantra, das von Regulierungsbeh├Ârden und Umweltsch├╝tzern als einzige Hoffnung propagiert wurde, um sich von den sauberen Luftproblemen der Nation zu befreien.


Jahre des Versuchs, Fahr- und Kaufverhalten zu ├Ąndern, haben die Regulierungsbeh├Ârden zu der Erkenntnis gebracht, dass der einzige Weg, das Problem der sauberen Luft anzugreifen, in der Technologie liegt.

Nullemissionen von Fahrzeugen sind das Mantra, das von Regulierungsbeh├Ârden und Umweltsch├╝tzern als einzige Hoffnung propagiert wurde, um sich von den sauberen Luftproblemen der Nation zu befreien. F├╝r die Automobilhersteller war dies jedoch ein Symbol f├╝r ├ťberregulierung und zwang sie, Fahrzeuge zu vermarkten, die ihrer Meinung nach zu teuer sind und nicht die Leistungseigenschaften bieten, die von der Autofahrerschaft gefordert werden.

In der Debatte um emissionsfreie Fahrzeuge verweisen Umweltsch├╝tzer auf Umfragen, die den Wunsch der ├ľffentlichkeit nach sauberer Luft zeigen. In Bezug auf tats├Ąchliche Einkaufs- und Fahrpraktiken haben Autobesitzer jedoch bewiesen, dass die Liebesaff├Ąre der Amerikaner mit Automobilen nicht vorbei ist und dass die Opfer, die Autofahrer f├╝r saubere Luft aufbringen wollen, ├Ąu├čerst begrenzt sind. Amerikaner wollen ihren Kuchen haben und ihn auch essen. Regierungsprogramme zur F├Ârderung des Fahrgemeinschaftens, der Abgasuntersuchung und des Massentransports haben in den Gro├čst├Ądten nur begrenzten Erfolg.

Dies stellt das saubere Luftproblem der Nation direkt vor die T├╝r der Fahrzeughersteller. Bis jetzt war ihre Bilanz erstaunlich, die Emissionen von Autos erheblich zu reduzieren. Diese Gewinne scheinen jedoch die Regulierungsw├╝nsche nach niedrigeren Emissionen zu erh├Âhen, was die Automobilhersteller dazu veranlasst, zus├Ątzliche Reduktionen auf den Nullpunkt zu dr├╝cken.

Zehn Prozent bis 2003?

Der Hauptsto├č f├╝r Null-Emissionen kommt aus Kalifornien, das, bis Houston im Jahr 2000 die F├╝hrung ├╝bernahm, die am meisten verschmutzte Stadt der Nation, Los Angeles, hatte. Anfang der 90er Jahre erlie├č der kalifornische Luftressourcenausschuss (CARB), ein Gremium, das die umfangreichen Luftreinhalteprobleme des Staates in Angriff nahm, ein strenges Mandat f├╝r emissionsfreie Fahrzeuge. Das Mandat veranlasste die Autohersteller, bis zum Jahr 2003 10 Prozent ihrer Flotte mit emissionsfreien Fahrzeugen (ZEV) zu produzieren. Au├čerdem sollten die Autofirmen bis 1998 zwei Prozent ihrer Flotten elektrisch und bis 2002 f├╝nf Prozent aussto├čen. CARB wusste, dass, aber es wurde vereinbart, den Fortschritt der Technologie zu ├╝berwachen und die Anforderungen gegebenenfalls zu ├Ąndern.

In der Tat r├Ąumte eine 1996 durchgef├╝hrte CARB-Bewertung ein, dass die Batterietechnologie und Kostenprobleme die Automobilunternehmen daran hindern w├╝rden, den anspruchsvollen Einf├╝hrungszeitplan einzuhalten. Mit begrenzten Reichweiten und hohen Batteriekosten war es unwahrscheinlich, dass Autofahrer zu H├Ąndlern f├╝r Elektrofahrzeuge str├Âmen w├╝rden. CARB beschloss, die Zwischenfristen zu beseitigen, behielt aber das Gesamtziel von 10 Prozent bis 2003 bei.

Im Jahr 1998 gab CARB erneut Druck auf Autofirmen ab und stimmte f├╝r zus├Ątzliche Flexibilit├Ąt bei der Erf├╝llung des Elektrofahrzeugmandats. Insbesondere w├╝rden Autofirmen die M├Âglichkeit einger├Ąumt werden, sechs Prozent ihres ZEV-Mandats mit der Produktion von Fahrzeugen mit extrem niedrigen Emissionen (SULEV) zu erf├╝llen.Diese Fahrzeuge m├╝ssen jedoch einen extrem strengen Emissionsstandard erf├╝llen und eine Emissionsgarantie von 15 Jahren / 150.000 Meilen haben. Wenn die Fahrzeughersteller diese Option in vollem Umfang nutzen w├╝rden, m├╝ssten nur vier Prozent ihrer Flotte reine Zero-Emission-Fahrzeuge sein.

Diese Gewinne scheinen nur die Regulierungsw├╝nsche nach niedrigeren Emissionen zu steigern, was die Automobilhersteller dazu dr├Ąngt, zus├Ątzliche Reduktionen auf den Nullpunkt zu dr├╝cken.

Die Stra├čenbl├Âcke

Die Hersteller behaupten weiterhin, dass viele der gleichen Probleme, auf die sie bereits 1996 in Bezug auf Kosten- und Fahrbereichsbeschr├Ąnkungen der Batterietechnologie gesto├čen sind, im Jahr 2000 immer noch zutreffen. Diese d├╝stere Einsch├Ątzung wird von einem Beratungsgremium geteilt. von CARB etabliert, um den Stand der Batterietechnologie zu bestimmen. Der Bericht, der Anfang dieses Jahres an CARB ├╝bermittelt wurde, fand viele gute Technologien, r├Ąumte jedoch ein, dass "gro├če Fortschritte oder Durchbr├╝che erforderlich w├Ąren, um die Kosten f├╝r fortschrittliche Batterien deutlich unter den derzeitigen Prognosen zu senken." Das Gremium hielt solche Fortschritte f├╝r die n├Ąchsten sechs bis acht Jahre f├╝r unwahrscheinlich.

Im Einzelnen stellte das Gremium fest, dass Nickel-Metallhydrid (NiMH) -Batterien die F├Ąhigkeit zur Erf├╝llung der Leistungs- und Dauererfordernisse zum Betreiben von Elektrofahrzeugen zeigten. Es ist jedoch nicht zu erwarten, dass die Reichweite mit einer einzigen Ladung ├╝ber 75 bis 100 Meilen ansteigen w├╝rde, was die Akzeptanz f├╝r eine gro├če Anzahl von Autobesitzern stark einschr├Ąnkt. Die Kosten dieser Batterien sind trotz erheblicher Kommerzialisierungsversuche immer noch sehr hoch. NiMH-Batterien kosten zwischen $ 9, 500 und $ 13, 000, wenn sie in Mengen von 10, 000-20, 000 produziert werden.

Das Panel fand auch, dass Lithium-Ionen-Batterien vielversprechend sind und sich als zuverl├Ąssig und sicher erweisen. Testdaten zeigten jedoch, dass die Batterielebensdauer zwei bis vier Jahre entt├Ąuschend war. Des Weiteren beobachtete das Gremium, dass Lithium-Ionen-Batterien verschiedene Empfindlichkeitsgrade aufweisen, wenn sie einigen der Missbrauchstests unterzogen werden, die das Batterieverhalten und die Sicherheit unter hohen mechanischen, thermischen und elektrischen Belastungen simulieren sollen. Die L├Âsung dieser Probleme k├Ânnte sieben Jahre dauern, sagte das Gremium, und dennoch werden diese Batterien wahrscheinlich teurer sein als die NiMH-Batterien.

Das Fazit der Studie lautet, dass die praktische Reichweite der Batterien der aktuellen Elektrofahrzeuge begrenzt ist. "F├╝r Anwendungen, bei denen eine gr├Â├čere Reichweite erw├╝nscht ist, w├╝rden die daraus resultierenden Batterien mit gr├Â├čerer Kapazit├Ąt die Kosten f├╝r fortschrittliche Batterien erh├Âhen. Problem in Proportion, und sie w├╝rden zunehmend ernsthafte Volumen- und Gewichtsprobleme aufwerfen ", sagte der Panel-Bericht.

Verk├Ąufe sind kaum elektrisch

In der aktuellen Debatte um Null-Emissionen in Kalifornien weisen die Automobilhersteller auf den Panel-Bericht als Best├Ątigung dessen hin, was sie seit einigen Jahren sagen: Aufgrund von Kosten- und Fahrzeuge haben nur begrenztes Umsatzpotenzial. In der Tat, in Bezug auf die tats├Ąchlichen Verk├Ąufe, ist das Elektrofahrzeug ein Blindg├Ąnger gewesen.

Honda hat k├╝rzlich die Produktion des EV Plus mit einem Absatz von nur 297 Fahrzeugen eingestellt.Toyota hat nur 507 seiner RAV4-EV Autos verkauft, und GM hat nur 660 seines Elektrofahrzeugs, das EV1 verkauft. Die Fahrzeughersteller behaupten, dass sie Elektrofahrzeuge produzieren werden, wenn sie von Regulierungsbeh├Ârden dazu gezwungen werden. Au├čerhalb des ZEV-Mandats scheint sich das Interesse der Verbraucher jedoch auf kleine Zielm├Ąrkte zu beschr├Ąnken, bei denen die Reichweite kein Faktor ist.

Hybride Verhandlungen

CARB scheint sich nicht vollst├Ąndig vom Null-Emissionsziel zu entfernen. W├Ąhrend weitere Zugest├Ąndnisse an die Autohersteller bevorstehen, dr├Ąngt CARB die Ingenieure der Automobilindustrie, herauszufinden, wie das Paradox der Kunden zufriedengestellt und das Null-Emissionsziel erreicht werden kann. Ein Kompromiss f├╝r die n├Ąchste Zeit kann das Hybridfahrzeug sein. Obwohl es nicht gerade Null-Emissionen sind, sind Hybride emissionsarme Fahrzeuge, die sparsam sind und eine Leistung haben, die genauso gut oder besser ist als bei benzinbetriebenen Fahrzeugen. Hybride verwenden einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor, wodurch die Reichweitenbeschr├Ąnkungen von Elektrofahrzeugen vermieden werden.

Dies ist nicht nur eine Idee des "Kreises am Himmel". Der Toyota Prius ist bereits auf dem Markt und der Honda Insight sollte in naher Zukunft verf├╝gbar sein. Diese Fahrzeuge nutzen elektrische Energie bei niedrigen Geschwindigkeiten und im Leerlauf, bewegen sich jedoch zu Benzin, wenn mehr Energie ben├Âtigt wird. Der Benzinmotor schaltet sich auch ab, wenn das Auto lange Strecken zur├╝cklegt oder bei starkem Verkehr gestoppt wird. Durch den Wechsel zwischen Strom und Benzin, wenn sich der Energiebedarf ├Ąndert, ist die Kraftstoffverbrauchsrate f├╝r das Fahrzeug fast doppelt so hoch wie bei einem typischen benzinbetriebenen Fahrzeug vergleichbarer Gr├Â├če. Hybriden verwenden regeneratives Bremsen, was bedeutet, dass Energie aus dem Vorw├Ąrtsimpuls beim Bremsen aufgefangen und dann zum Wiederaufladen der Batterie verwendet wird.

Wo ist der amerikanische Hybrid?

U. Nicht weit dahinter stehen S.-Automobilfirmen im Rennen um Hybride. Die amerikanischen Unternehmen b├╝ndelten ihre Ressourcen in einem sechsj├Ąhrigen Projekt, das als Partnerschaft f├╝r ein Fahrzeug der neuen Generation (PNGV) bekannt ist, mit der Bundesregierung, um kraftstoffeffiziente umweltfreundliche Fahrzeuge zu entwickeln. Die in der Entwicklung befindlichen Fahrzeuge nutzen eine Kombination aus Hybridtechnologie und neuen Materialien, um enorme Verbesserungen bei Kraftstoffeffizienz und Emissionsreduktion zu erzielen.

Die Einf├╝hrung von Hybridfahrzeugen durch Ford, GM und DaimlerChrysler ist noch ein paar Jahre entfernt, und es gab eine betr├Ąchtliche Kontroverse im Kongress, ob die Finanzierung von PNGV fortgesetzt werden soll. Kritiker von Capital Hill weisen darauf hin, dass trotz der f├╝r das Projekt ausgegebenen Hundertmillionen Dollar die Japaner in der Kommerzialisierung den US-Unternehmen voraus sind.

Was auch immer das Ergebnis dieses politischen Kampfes ist, es ist klar, dass Hybriden in den kommenden Jahren ein wichtiger Teil der US-Fahrzeugflotte sein werden. Die US Energy Information Administration (EIA) gab k├╝rzlich bekannt, dass sie glauben, dass Hybride den zweiten Platz bei den Verk├Ąufen von Verbrennungsmotoren einnehmen werden, obwohl sie hinzuf├╝gen, dass es eine weit entfernte Sekunde, m├Âglicherweise nur sieben Prozent der Flotte bis 2020 sein wird. Preise, Regierungsauftr├Ąge und technologische Fortschritte k├Ânnten diese Dynamik dramatisch ver├Ąndern.

Die Technologie nach Hybriden

W├Ąhrend Hybride Emissionsminderungen bieten, sind sie keine Null-Emissions-Fahrzeuge. Hybriden kaufen Zeit, bis die n├Ąchste Technologie startklar ist. Eine Technologie, die ein Hauptkandidat sein kann, sind wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen.

Brennstoffzellen verhalten sich wie Batterien, nur dass sie nicht herunterlaufen. Die Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (PEM), die derzeit die meiste Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern erh├Ąlt, besteht aus zwei Elektrodenplatten auf beiden Seiten einer Elektrolytmembran. Sauerstoff wird einer Elektrode und Wasserstoff der anderen Elektrode zugef├╝hrt. Die Reaktion, unterst├╝tzt durch eine d├╝nne Schicht aus Platinkatalysator, die an jeder Seite der Membran gebunden ist, erzeugt Elektrizit├Ąt, Wasser und W├Ąrme. Protonen aus den gespaltenen Wasserstoffatomen str├Âmen durch die Membran, und Elektronen flie├čen au├čerhalb der Zelle von einer Elektrode zur anderen und treiben den Motor an.

F├╝r diejenigen von uns, die durch wissenschaftliche Kurse geschlafen haben, ist es wichtig, sich an Brennstoffzellen zu erinnern, dass sie nur Wasserdampf in die Atmosph├Ąre abgeben und dass der bei der Umwandlung verwendete Wasserstoff mit einer beliebigen Anzahl von Brennstoffen einschlie├člich Methanol erzeugt werden kann. Ethanol, Erdgas und Benzin. Der Treibstoff muss jedoch schwefelfrei sein.

Brennstoffzellen sind noch weit entfernt

Die M├Âglichkeit, andere Brennstoffe als Wasserstoff zu verwenden, k├Ânnte f├╝r das kurzfristige Potenzial von Brennstoffzellen entscheidend sein, da Wasserstoff nicht so dicht ist wie Benzin und daher schwer zu lagern ist. Fahrzeug. Die L├Âsung der durch Wasserstoff verursachten Probleme bei der Betankungsinfrastruktur k├Ânnte Jahre dauern.

Ungl├╝cklicherweise bereitet die Verwendung anderer Brennstoffe au├čer Wasserstoff Schwierigkeiten. Die Umwandlung von Benzin oder anderen Brennstoffen in Wasserstoff erfordert die Verwendung eines bordeigenen Reformers, der den Wasserstoff aus dem Brennstoff extrahieren kann. Diese Systeme, wie sie derzeit entwickelt werden, sind ineffizient und erfordern hohe Temperaturen.

Exxon hat k├╝rzlich bekannt gegeben, dass sie in Zusammenarbeit mit GM eine effiziente Methode zur Umwandlung von Benzin in Wasserstoff entwickelt haben. Wenn diese Methode in Demonstrationsprojekten der realen Welt Erfolg hat, k├Ânnte sie Brennstoffspeicher- und Infrastrukturprobleme beseitigen, die eine kurzfristige Implementierung der Brennstoffzellentechnologie verhindern. Mitsubishi hat k├╝rzlich bekannt gegeben, dass es ein mit Methanol betriebenes Brennstoffzellenfahrzeug testet. W├Ąhrend die Infrastruktur f├╝r Methanol nicht so entwickelt ist wie Benzin, wird es als guter Kandidat f├╝r Brennstoffzellenfahrzeuge angesehen, da es gro├če Mengen an Wasserstoff enth├Ąlt und schwefelfrei ist.

Mit dem g├╝nstigen Leistungs- und Emissionsminderungspotenzial von Brennstoffzellen sind die Automobilhersteller bestrebt, sie in Produktion zu bringen. W├Ąhrend Prototypen von Brennstoffzellenfahrzeugen bereits getestet werden, behaupten Autofirmen, je nachdem, mit wem Sie sprechen, dass diese Technologie f├╝r einige Zeit nicht auf Autolosen sein wird. Eines der Haupthindernisse f├╝r die Produktion ist, dass die Kosten f├╝r die Herstellung von Brennstoffzellen betr├Ąchtlich ├╝ber dem liegen, was notwendig ist, um ein Fahrzeug mit wettbewerbsf├Ąhigem Preis zu bauen. Die Automobilfirma, die die Produktionskosten deutlich senkt, wird im Rennen um ein Brennstoffzellenfahrzeug auf den Markt kommen.

Eines der gr├Â├čten Hindernisse f├╝r die Produktion besteht darin, dass die Kosten f├╝r die Herstellung von Brennstoffzellen erheblich ├╝ber dem liegen, was notwendig ist, um ein Fahrzeug mit wettbewerbsf├Ąhigem Preis zu bauen.

Die m├Âgliche L├Âsung

Unter Ingenieuren scheint sich ein Konsens dar├╝ber zu entwickeln, dass Brennstoffzellen, basierend auf dem Fehlen von Einbu├čen bei Reichweite und Leistung, die langfristige Antwort auf die Frage nach einem emissionsfreien Fahrzeug sein k├Ânnten. In der Tat hat der South Coast Air Quality District in Kalifornien in Partnerschaft mit dem Air Resources Board, der EPA und dem Energieministerium Milliarden in Demonstrationsprojekte f├╝r Brennstoffzellen investiert und versucht, diese Technologie mitzutragen.

Werden Brennstoffzellen die Antwort auf unsere Probleme mit der sauberen Luft sein? Es ist zu fr├╝h, um diese Entscheidung zu treffen. Fortschritte bei der Entwicklung von Hybrid- und Brennstoffzellen-Technologie geben jedoch Anlass zu der Hoffnung, dass sowohl die Regulierungsbeh├Ârden als auch die Kraftfahrer das bekommen, was sie wollen, und auch die Umwelt und die Kraftstoffwirtschaft werden davon profitieren.

Der Autor m├Âchte die von Wendell Powell von Standard Motor Products f├╝r diesen Artikel geleistete technische Unterst├╝tzung anerkennen.

Nachdruck mit freundlicher Genehmigung der Automotive Aftermarket Industry Association.

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