I forrige århundre var det på ingen måte gitt at eksplosjonsmotoren skulle komme til å dominere automobil-industrien. Elektriske biler var i høy grad et alternativ. I lys av økende fokusering på avgassproblemene er de elektriske bilene nå iferd med å oppleve en renessanse.
Det er tre metoder for å skaffe elektrisk strøm til kjøretøyer med elektrisk motor.
- solpaneler
- batterier
- og løpende strømledninger.
Alle de ledende bilfabrikantene arbeider med utvikling av elektriske biler, og særlig blir det lagt vekt på utvikle nye batterityper, samt kompakte og effektive solpaneler. For vanlige personbiler er det først og fremst batteridrift som er aktuelt, men også hydrogen, brenselceller, og ulike kombinasjoner mellom elektrisitet og forbrenningsmotorer utprøves ivrig.
All kretsløpsenergi stammer i siste instans fra sola. Den mest direkte måten å bruke sollyset på er ved hjelp av solceller, der sollyset omdannes direkte til elektrisk energi. Det derfor ikke overraskende at det bygges kjøretøyer som drives ved hjelp av slike solceller.
De viktigste begrensningene for soldrevne biler er behovet for direkte sollys og de store flatene med solpaneler som trenges for å fange tilstrekkelig energi. Solenergi-biler har stor overflate, bygges av lette materialer og har svært liten nyttelast.
Ved et årlig solbil-løp tvers over Australia deltar mange bilfabrikker og forsknings-institusjoner. Konkurransens vinner i 1996 var modellen "Honda dream" som tilbakela distansen på 3010 kilometer med en gjennom-snittshastighet på 90 km/t - fem km/t raskere enn året før.
Solcelle-drevne biler er avhengig av direkte sollys, og som rein teknologi har dette konseptet derfor et svært avgrensa anvendelsesområde. Det er derfor hovedsakelig i kombinasjon med batterier eller andre energiformer vi må regne med at solcellene vil finne en plass på framtidas biler.
Soldrevne biler finnes foreløpig ikke i kommersielt salg. Det er likevel all grunn til å regne med at solcelle-drevne biler vil bli en realitet også på det kommersielle markedet i løpet av noen år.
Den største teknologiske hindringen for større utbredelse av batteridrevne el-biler ligger i nettopp batteriene. Ingen av de engasjerte bilfabrikkene har foreløpig utvikla batterier som gir en daglig kjørelengde på stort mere enn 100 km. Batteriene er dessuten tunge og tar svært lang tid å lade opp.
Fra et miljøsynspunkt er det mange betenkeligheter knytta til bruk av batteridrevne biler. En livsløpsanalyse viser ingen betydelige reduksjoner i totale utslipp ved produksjon, bruk og demontering av en batteridreven bil i forhold til en bensindreven bil med samme kjørelengde. Batteriene til millioner av batteridrevne biler vil kreve større mengder bly enn den nåværende verdensproduksjonen.
Energibruk og økologiske kostnader ved framstilling og transport av elektrisitet kommer i tillegg til dette livsløpsregnskapet. Også dersom elektrisiteten kommer fra vannkraft eller andre kretsløpsmetoder må en kunne spørre om bilisme er den mest fornuftige bruksmåten. Stammer energien fra f.eks. kullfyrte kraftverk blir miljøgevinsten heller tvilsom.
Skal en bruke miljøargumenter som forsvar for batteri-biler må en se på de lokale utslippa, og i sterkt forurensa byområder vil det kunne være betydelige lokale fordeler ved overgang til batteridrift.
Skeptikere har påstått at batteridrevne biler er mindre sikre enn dagens bilpark. En amerikansk rapport tyder på at det motsatte er tilfelle.
International Center for Technology Asessment hevder i en rapport at batteriene i siste generasjon el-biler er langt bedre sikra mot lekkasjer enn startbatteriene i konvensjonelle biler, og at el-bilene generelt overgår bensindrevne biler i sikerhet på de fleste områder.
I tillegg til at de etablerte motorfabrikantene driver et omfattende utviklingsarbeide for el-drevne kjøretøyer, har det vært en sterkt økende aktivitet for å opprette nye, frittstående fabrikker. Interessant i norsk sammenheng er sjølsagt at landet har fått sin første regulære bilfabrikk i Aurskog-Høland, der Ford-konsernet har gått inn som eier av bilfrabrikken Pivco, nå omdøpt til Think!.
Miljøgevinst ved bruken av el-bil får vi bare som lokal forbedring dersom el-bilen erstatte en bil med større direkte utslipp. Svært mange biler i offentlig tjeneste, og ellers, kjører godt under 100 km pr dag. Elektriske biler bør derfor være et brukbart alternativ som nisjeprodukt til bruk innen f.eks. hjemmeomsorg, budtjeneste med mere.
Stavanger og Omegn Trafikkselskap (SOT) gjennomførte i perioden 20.10.1994 til 20.12. 1995 et forsøk med en batteridreven buss fra produsenten Neoplan. Forsøket var finansiert av Samferdselsdepartementet.
Bussen hadde flere sett batterier, som blei opplada på en fast stasjon mens bussen kjørte. Skifte av batterier blei utført på få minutter og innebar derfor ikke noe avbrekk i kjøre-skjemaet.
Under forsøksperioden oppsto det betydelige tekniske problemer med bussenes motor og transmisjon, såvel som med ladestasjonen. Verkstedpersonalet klarte ikke å løse problemene, og SOTs ledelse valgte derfor å avbryte forsøket før den planlagte prøveperioden var utløpt. Produsenten NEOPLAN hevder at de har rettet opp de aktuelle problemene i sin nye generasjon av motorer.
En tredje måte å føre elektrisitet fram til en motor på, er gjennom et fast nett av elektriske ledninger. Slike systemer unngår problemer med lagring i batterier, og er sjølsagt heller ikke avhengig av sollys. Trolleybusser så vel som ulike typer sporvogn, tog, T-bane mv. drives av elektromotorer med kontinuerlig strømtilførsel gjennom ledninger.
Den åpenbare ulempen med slike systemer er høye anleggskostnader og liten fleksibilitet, men der passasjergrunnlaget er tilstrekkelig, kan de være et attraktivt alternativ til eksplosjonsmotoren med sine eksos-skyer. Vi ser derfor at sporvogns-nettene er iferd med å få en renessanse mange steder i Europa såvel som i andre verdensdeler. I Oslo blei det åpna ei ny trikkelinje til Aker brygge i 1995, mens det er planlagt å åpne nye trikkelinjer i Bergen.
Vi kan på dette grunnlaget håpe at det etterhvert vil bli etablert nye trikkelinjer også i byer som Trondheim.
Det har lenge vært kjent at hydrogen kan brukes som drivstoff i for-brenningsmotorer. Eksosen fra en hydrogendreven motor består i prinsippet av rein vanndamp, og slike motorer kan derfor gi store lokale miljøgevinster.
Men det er viktig å huske at hydrogen ikke er en energi-form; det er en energi-bærer. Energi som er framstilt i et kraftverk - enten dette drives av kjernekraft, vannkraft, kull eller på andre måter - mellomlagres i form av hydrogen som framstilles ved spalting av vannmolekyler til hydrogen og oksygen. Denne prosessen er, iallfall foreløpig, lite energieffektiv, skjønt det er god grunn til å tro at den vil kunne forbedres betydelig
Et atskillig større problem er transport og lagring av hydrogen. For ikke å ta uforholdsmessig stor plass, må hydrogen lagres under stort trykk. Bruk av hydrogen til industrielle formål er basert på kjente og gjennomprøvde teknikker, som bl.a. omfatter tunge og trykkbestandige ståltanker. Å drasse på et sett med slike tanker vil øke tyngden på en personbil med flere hundre kilo.
Forsøk med hydrogen-drevne busser er planlagt for Oslo-området i samarbeid mellom Oslo og Follo Bilruter (OFB) og firmaet AutoMarine. Vegdirektoratet bevilget penger til et prøveprosjekt for 4 Daimler/Benz- busser med oppstart i 1997/98.
Den mest perspektivrike anvendelsen av hydrogen som drivstoff, kan komme i en variant der hydrogenet reagerer med oksygen i brenselceller, som driver elektriske motorer. Brukt i en brenselcelle kommer hydrogenets miljøvennlige egenskaper til sin rett: høy utnyttelsesgrad (over 90%), små miljøskadelige utslipp og minimal støy.
Slike brenselsceller kan også utnytte andre brenseltyper enn hydrogen, f.eks. metanol eller naturgass. Det er på denne bakgrunnen at to norske industri-konsortier, med de norske oljeselskapene Statoil og Norsk Hydro som sentrale deltakere i flere år har arbeidet med brenselcelle-teknologi.
Den største effektiviteten later brenselcellene til å kunne oppnå i kombinasjon med hydrogen, men det er ennå noen år igjen før denne hydrogen/brenselcelle/elmotor-teknologien kan få sitt kommersielle gjennombrudd.
En god del motorfabrikanter arbeider, støtta av sine regjeringer, med å utvikle hydrogendrevne motorer basert på brenselceller. Dette gjelder flere japanske bilfabrikker, og i Europa først og fremst Daimler-Benz i Tyskland. Dette firmaet ga oss sommeren 1996 en forsmak på framtidas hydrogendrevne biler i form av Mercedes Necar 2.
Necar 2 inneholder to brenselceller av en ny type, som tilsammen gir en effekt på 68 hestekrefter. Topphastigheten er 110 km/t og rekkevidden inntil 250 km. Brenselcellen bruker hydrogen som lagres i tanker på taket av bilen. Daimler Benz opplyste da at serieproduksjon neppe vil være teknisk mulig før i år 2010.
Bevisstheten om at oljekildene i løpet av overskuelig tid vil ta slutt har inspirert mange til å eksperimentere med fornybare energikilder, deriblant også drivstoffer fra planteriket. Slike drivstoffer krever at jordbruksarealer avsettes til dyrking av brensel for maskiner, i stedet for mat til mennesker.
Biobrenseler har den fordelen at de ikke øker atmosfærens innhold av drivhus-gassen CO2. Riktignok slipper forbrenningsmotorene ut CO2 også når de drives med biobrensel, men fordi plantene absorberer denne gassen når de vokser, for så å slippe den ut ved forbrenning, kan vi si at biobrensel inngår i en naturlig CO2 syklus.
Biobrensel er ikke noe nytt. Fra norsk krigshistorie husker vi knott-generatorer, som gjorde det mulig å kjøre biler på gass fra flis og småved.
I Brasil og andre steder har det vært gjennomført omfattende forsøk med å bruke alkoholer som metanol og etanol til drivstoff. Alkohol kan enten blandes med oljeprodukter eller brukes for seg sjøl.
Alkoholdrivstoffet framstilles i Brasil fra sukkerrrør, men det er jo også mulig å framstille alkohol fra andre råvarer, f.eks. tremasse, slik det er blitt gjort til drivstoff-formål i Danmark.
Et nyutvikla biologisk drivstoff er bio-diesel, basert på rapsolje som ida hovedsakelig brukes til framstilling av margarin. Produksjon av bio-diesel foregår idag ved firmaet Hadeland Bio-olje, og produktet brukes som drivstoff av bønder i distriktet.
Bio-diesel kan erstatte dieselolje i vanlige dieselmotorer, eller det kan brukes i egne motorer som Elsbett-motoren. Også annen vegetabilsk olje som hampolje, linolje mv. kan brukes på denne måten. Så lenge det er overproduksjon av jordbruksprodukter kan vegetabilske oljer være et brukbart supplement til det øvrige drivstoff-repertoaret, men dersom det skulle bli en global matmangel, slik blant andre Worldwatch Institute forutsier med stor faglig tyngde, vil det ikke være forsvarlig å sette av dyrka mark til drivstoff-produksjon.
Den mest miljøriktige formen for bio-brensel er nok gass framstilt fra naturens egen nedbryting av organisk materiale.
Hovedingrediensen i slik bio-gass er metan, en gass som oppstår hver eneste dag som en del av de permanente biologiske prosessene på jordkloden, f.eks på søppelfyllinger, i drøvtyggeres tarmsystemer, og mange andre steder. I enkelte former er metan et miljøproblem, den er for eksempel en kraftig drivhusgass. Det er derfor viktig å hindre den i å slippe ut i atmosfæren. De eksperimentene som har vært utført for å ta i bruk metan har i særlig grad vært knytta til søppelfyllinger, (deponigass) og til kontrollerte prosesser ved behandlingsanlegg for kloakk.
Oslo Sporveier vurderte først i nittiåra å ta i bruk gass fra Grønmo søppelfylling som drivstoff for busser. Planene blei imidlertid aldri satt ut i livet, på grunn av mangel på statlig finansiering.
I Linköping i Sverige har man i en årrekke drevet by busser medbiogass. Fem Scania-busser med dieselmotor blei bygd om til gassdrift i samarbeid med Marintek og Cylinderservice i Trondheim. Det brukes den samme motorteknologien som på naturgassbussene i Trondheim (Otto magermotor), men i stedet for CNG- gass er drivstoffet metangass produsert ved behandling av kloakk. Etter evaluering i 1995/96 er prosjektet gått over fra forsøk til permanent drift, og det er bestilt et tjuetalls nye busser.
Et hovedproblem ved bruk av deponigass og søppelgass som drivstoff er at metan-konsentrasjonen er for liten. I Linköping har de løst dette problemet ved å oppføre et spesielt anlegg for gassproduksjon. Her gjærer kloakkslammet i et lukka rom, og den gassen som oppstår har et metaninnhold på ca 65%. Denne gassen renses ved en høytrykksprosess til et brensel med metaninnhold på ca 95%. Gassen føres gjennom en rørledning til tanker ved buss-stasjonen. Bussene har tanker under golvet.
Målinger viser at utslippene av NOx er redusert med to tredjedeler i forhold til dieselbusser, og driftsøkonomien har blitt bedømt som svært positiv.
Propan og butan finnes både i naturgass og i våtgass. De er dessuten et rikelig biprodukt fra raffinering av råolje. Det er derfor et vel etablert distribusjonssystem for disse gassene, i Norge først og fremst for propan. Dette systemet er basert på utskiftbare beholdere. Disse gassene kan, med forholdsvis små justeringer, brukes som drivstoff i bensinmotorer. Motorene kan også utstyres slik at de kan bruke enten petroleumsgass eller bensin etter ønske.
Av hensyn til utgiftene ved ombygging av motoren er propan (og butan) først og fremst et alternativ for kjøretøyer med stor kjørelengde, f.eks. drosjer. Men med dagens priser kan kilometerprisen bli halvert ved overgang fra diesel til propan som drivstoff. Flere steder i landet kjører drosjer nå på propan, og ved Oslo Taxi arbeides det for å øke andelen propan-drosjer til 50%.
Naturgass er blitt lagra i jordskorpa i løpet av lange geologiske perioder som følge av biologisk nedbryting av organisk materiale. Slik naturgass består av ulike petroleums-gasser, hovedsakelig metan (CH4 ), propan og butan, men også andre gasser som CO2.
Naturgassen er langt mere rikelig enn råolje, og vil sjøl med dagens høye forbruksnivå være tilgjengelig i mye lenger tid enn olje og oljeprodukter.
Naturgassen slik den finnes i ubearbeida form kalles UGL (Unprocessed Gas Liquids) eller rågass. Før den kan brukes til andre formål må gassen raffineres, og de ulike komponentene som metan, butan, propan mv, skilles fra hverandre.
I forhold til bruk som drivstoff er det vanlig å presentere gassen enten som høykomprimert flytende naturgass ved lav temperatur (LNG) eller som gass under trykk ved "normal" temperatur - CNG. Begge disse variantene byr på sine særlige fordeler og ulemper.
Naturgassof andre alternative drivstoff drøftes nærmere i en rapport fra 1997
Ulike drivstoffer gjnenomgŒs dessuten pŒ nettsidene til Teknologisk Institutt