Efterlader fossiler til fremtidens transport

En af de vigtigste udfordringer, vi står over for som art i det 21. århundrede, er, hvordan vi kan sameksistere med naturen på en bæredygtig måde, samtidig med at vi opretholder vores livsstil og udvider disse fordele i hele udviklingslandene. Denne grundlæggende spænding påvirker alle områder af vores moderne livsstil, men ikke mere end transport. Vi lever i en tid med hidtil usete teknologiske fremskridt, med kolossale investeringer i rene transportteknologier – men der er en betydelig risiko for, at vi i et hastværk mod teknologiske forandringer negligerer det store billede. For fuldt ud at forstå omfanget og vigtigheden af ​​den udfordring, vi står over for, er vi nødt til at overveje den dybe indvirkning, som transport allerede har haft på vores levevis.

I den udviklede verden har vi haft fordelen af ​​overkommelig transport i flere hundrede år, og i de sidste hundrede år er dette blevet muliggjort af forbrændingsmotoren. Dette er primus motor, der gav den overkommelige kraft, der formede det 20. århundrede. De mest åbenlyse eksempler på dette kan ses i biler, varebiler, entreprenørmaskiner og landbrugsmaskiner. Fordi ankomsten af ​​økonomisk overkommelig magt går forud for de fleste af os, er det svært at forstå, hvor dybtgående de samfundsmæssige ændringer, der blev sat i gang af denne revolution, har været.

I dag, ethvert aspekt af vores livsstil er aktiveret eller formet af den lethed, hvormed vi kan rejse mellem byer og byer, bærer vores familier og ejendele med os. Dette har muliggjort et grundlæggende skift i den måde, vi lever på, bygge nye huse i forstæder og landdistrikter, mens du arbejder, lære og deltage i rekreation i byer, der stort set ville have været utilgængelige kun et århundrede før. Vores fødevarer dyrkes i industriel skala og transporteres sammen med fremstillede varer over transkontinentale afstande ad landevejen til vores butikker. Husene vi bor i, de kontorer, vi arbejder i, og transportnetværket, der forbinder dem, blev konstrueret ved hjælp af dieselmotorens kraft.

I dag kan vi tydeligere se de negative konsekvenser af dette hastværk til mobilitet, og politiske beslutningstagere står over for en enorm udfordring med at implementere effektiv regulering for at afbøde virkningerne på den globale opvarmning, lokal luftkvalitet, brug af knappe ressourcer, trængsel og meget mere. Ikke desto mindre, det er fortsat sådan, at det grundlæggende skift i levestandard og livskvalitet ved transport til en overkommelig pris er dybtgående, og disse fordele skal bevares, selvom vi moderniserer vores teknologi. Desuden, disse fordele er nødvendige for udviklingssamfund over hele verden, da de kæmper for at få adgang til den levestandard, som vi tager for givet. At få adgang til overkommelig transport ændrer livsmulighederne for mennesker, der lever i fattigdom over hele verden, at øge deres indtjeningspotentiale i en størrelsesorden samt give adgang til sundhedspleje, uddannelse og endda fritidsaktiviteter.

For at løse disse modstridende behov fuldt ud må vi overveje alle dele af problemet – elproduktion, opbevaring, og distribution samt slutbrug i køretøjet. Fremstilling og genbrug af de køretøjer, vi bruger, skal også betragtes som en integreret del af problemet. Den måde, vi bruger køretøjerne på, er også et kritisk aspekt, som vi ikke kan overse, hvis vi ønsker effektive, sikre og effektive transportnetværk. Derudover må vi aldrig miste af syne behovet for at gøre alt dette på en måde, som er kommercielt opnåelig; virksomheder, der udvikler og bygger biler, lastbiler og maskiner skal kunne sælge dem til en bæredygtig pris. Ejerskabet og brugen af ​​disse produkter skal også være overkommelige i forhold til de fordele, de giver. Elproduktions- og distributionsinfrastrukturen skal leveres inden for en realistisk tidsramme med overskuelige offentlige investeringer. Den strøm, vi producerer, skal være overkommelig for slutbrugeren. For at imødekomme det globale behov skal disse tests opfyldes i de nye vækstøkonomier såvel som i den udviklede verden. Ellers vil udviklingslandene fortsætte med at øge deres brug af overkommelige, men ubæredygtige teknologier, som vi i Europa har haft så stor gavn af.

Den virkelige udfordring, vi står over for som ingeniører og videnskabsmænd, er ikke at udvikle transportteknologier, der er rene. Dette er et vigtigt skridt på ruten, men det er ikke hele problemet. Vores egentlige opgave er at udvikle virkelig bæredygtige, rene og overkommelige transportteknologier, der er skalerbare og passende over hele kloden. Dette er en opgave, der er umådeligt mere udfordrende end blot at lave rene køretøjer, og vil nødvendiggøre effektiv politik for at fremme forskning og udvikling og påvirke adfærd. Det vil også opfordre til accept af teknologier, der giver muligheder for at forbedre sig i fremtiden, såvel som dem, der hjælper os med at nå mål i dag.

Diesel

Som Ben Marlow påpeger i en nylig artikel i The Telegraph, den britiske regerings tilgang til at bevare luftkvaliteten har været inkonsekvent. I efterårets budget 2017, Kansler Philip Hammond annoncerede øget køretøjstræning for dieselbiler, med virkning fra april 2018. Dette fører til den bizarre situation, hvor køb af nye, rene dieselkøretøjer er underlagt afskrækkende virkninger, mens brugen af ​​ældre og mindre rene køretøjer forlænges. Dette er et problem for os alle, ikke kun producenterne. Problemet har to hovedaspekter, lokal luftkvalitet og globale CO2-udledninger. For det første, ny, renere dieselkøretøjer kan forventes at fortrænge ældre dieselkøretøjer fra flåder og dermed bidrage til at forbedre byluftkvaliteten. På det andet punkt, købere, der har vendt sig væk fra diesel, har hovedsagelig købt benzindrevne køretøjer; dette har resulteret i den første stigning i flådens CO2-emissioner efter to årtiers hårdt vundne forbedringer.

Dieselmotorer er fortsat et vigtigt element i kampen for at reducere CO2 -emissioner fra transport. Vi har alle brug for diesel for fortsat at være en levedygtig teknologi; industrien har arbejdet meget hårdt på at udvikle disse teknologier, det ville have været meget nemmere at blive ved med at bygge de gamle og tørstige benzinmotorer for tredive år siden. Det fundamentalt anderledes forbrændingsregime, der bruges i dieselmotorer, gør dem mere effektive i den virkelige verden, men gør også effektiv efterbehandling af de forurenende stoffer vanskeligere end i benzinmotorer - men der er opnået store fremskridt, til det punkt, hvor luftkvalitetsgabet mellem benzin og diesel forsvinder hurtigt. Nye RDE-kompatible dieselbiler er over 10 gange bedre for NOx- og PM-emissioner end selv 8-10 år gamle dieselbiler på vejene i dag, og de er bedre i den virkelige verden såvel som i testcyklussen. De reelle emissionsgrænser, der gælder for disse køretøjer, er de samme som dem, der gælder for benzinbiler. Ud over, og afgørende, de er omkring 20 % bedre med hensyn til CO2-udledning end tilsvarende benzinbiler.

Mange kommentatorer foreslår, at købere blot skal skifte fra diesel til alternativer som elbiler, hybrider og plug-in hybrider. Ja, det er opmuntrende at se salget af disse køretøjer stige til deres højeste niveau nogensinde – men salget stiger ikke hurtigt nok til at opveje den øgede optagelse af benzinbiler. Salget af disse alternativt drevne køretøjer skal stige meget yderligere, før de kan tilbyde en troværdig afbødning af reduceret dieselsalg. Salget af el og hybrider forbedres i takt med at teknologien skrider frem, men høje køretøjskøbsomkostninger og (endnu) utilstrækkelig opladning og vedvarende elproduktionsinfrastruktur betyder, at de ikke er klar til at være det komplette svar endnu. Det forventes at gå mindst et årti, før disse nye køretøjstyper opnår en betydelig markedsadoption, og i mellemtiden skal vi fortsætte med at reducere CO2 år for år - eller, hvis noget, fremskynde vores fremskridt med CO2 betydeligt. At bevæge sig væk fra diesel har beviseligt haft den modsatte effekt.

Producenter fortsætter med at forbedre alternativt drevne køretøjer sammen med konventionelle benzin- og dieselkøretøjer. Selv i 2040 er vores forskning, og bilindustriens teknologiske køreplaner, forudse, at forbrændingsmotoren (inklusive dieselmotorer) stadig vil være afgørende i mange køretøjstyper. Disse vil være avancerede designs, normalt som en del af en hybridiseret drivlinje – men forbrændingsmotorer ikke desto mindre. Vi kan spekulere i, hvilken brændstofblanding disse motorer kan brænde, men fordelene ved brændstof med høj energitæthed er nøglen til mange køretøjer. Alle disse køretøjstyper er afgørende for en overskuelig fremtid, men denne avancerede teknologi er til mindre gavn, hvis vi holder ældre køretøjer på vejen for længe. På dette tidspunkt har vi alle brug for klarhed fra regeringen om, at de værdsætter det bidrag, som nye rene køretøjer (inklusive diesel) kan yde til både byluftkvalitet og CO2-reduktion.

Bæredygtige flydende brændstoffer

Men, hvis hybrider og elbiler ikke er en komplet løsning, hvordan ser fremtiden ud? Folk tror ofte (fejlagtigt), at motorer skal køre på fossile brændstoffer - så, med den logik, vi er nødt til at stoppe alt, hvad vi har gjort indtil nu, hvilket igen betyder skift fra forbrændingsmotorer til elbiler eller brintbrændselsceller. Men disse er i øjeblikket uoverkommelige - selv med tilskud, som regeringer ikke kan og ønsker at blive ved med at uddele for evigt. Set i disse termer har vi et stort problem, hvis personlig transport fortsat skal være så overkommelig, som den har været til dato, samtidig med at de opfylder mål for bæredygtighed og luftkvalitet. Hvordan kan denne gåde løses?

Et lovende svar er produktionen af ​​bæredygtige flydende brændstoffer, der vil give os mulighed for at fortsætte med at bruge forbrændingsmotorer bæredygtigt, men uden tab i effektivitet. Teknologien til at genbruge fanget CO2 til methanol med tilførsel af brint findes allerede - det bruges på ubåde til at genanvende affald CO2 uden at producere bobler af gas, der kan afsløre fartøjets position. Man kunne betragte det som en menneskeskabt version af fotosyntese, men fordi alle processer er kemiske og ikke biologiske, kan hastigheden være meget hurtigere. Udfordringen for videnskabsmænd er blot at gøre det overkommeligt – og mange arbejder på dette.

En del af den udfordring ville ligge i at skaffe den energi, der kræves for at opretholde denne brændselscyklus – men fordi brændstoffet kunne produceres hvor som helst og let eksporteres, og ville privilegere ellers ubrugeligt land såsom ørkener, der er også muligheder her. Anbring et elektrofuelanlæg, hvor der er en overflod af vedvarende energi, der er vanskelig at udvinde inden for en nations grænser (uanset om det er Sahara eller Orkneyerne), og pludselig er en anden dynamik mulig:fordi, for ethvert land, der årligt overfører en stor del af sit BNP fra sin økonomi til at betale for transportbrændstof, selv at beholde en lille årlig andel af det internt forværrer fordelen år-til-år.

Også, hvor biobrændstoffer er underlagt grænser for, hvor meget der kan laves, det bæredygtige methanolkredsløb lider ikke af en sådan ulempe:råvarerne – luft, vand, og vedvarende energi - er reelt ikke underlagt begrænsninger af mennesker, og af disse gratis råvarer (såfremt man har investeret i udstyret for at få dem) fremstilles brændstof med en høj værdi, som der er en valideret og øjeblikkelig efterspørgsel efter.

Hvis dette ikke er overbevisende nok, Overvej dette:Mens politiske beslutningstagere ikke kan forestille sig andet end el- og brintkøretøjer på vejen, der er faktisk ingen anden måde at dekarbonisere luftfarten på end at skabe en kulstofneutral petroleum. Det skal gøres der, og nu finansierer EU Sun-to-Liquid-projektet for at fremskynde solcelledrevet syntese af jetbrændstof fra solenergi, CO2 og vand. Når dette er bevist, teknologien kan føres tilbage til brændstoffer til vejtransport og skibsfart.

Der er en anden spændende mulighed med cyklussen. Methanol kan være et råmateriale til den petrokemiske industri, som også bruger fossil olie. Hvis plastik, maling, opløsningsmidler osv. blev fremstillet af methanol ved hjælp af direkte luftindfangning af CO2, så bliver processen reelt kulstof-negativ, fordi kulstoffet er sekvestreret i fast form. Du kan ikke gøre det ved at bruge elektricitet eller brint som en energivektor til transport.

Så, her er et umoderne syn fra en pragmatiker:hold motorer, som er yderst overkommelige for den vigtigste interessent (slutkunden), men eliminer synderen - fossilt kulstof. Brug beskatning til at straffe fossile kulstofbrændstoffer og fremme kulstofneutrale elektrobrændstoffer. Så snart et sådant brændstof er lagt i poolen, begynder alle køretøjer at blive dekarboniseret:man behøver ikke at vente på uprøvet ny teknologi, som måske eller måske ikke er overkommelig. Den eksisterende brændstofdistributionsinfrastruktur kan bruges, også. Og husk det, mens jeg personligt tror, ​​at der kan sættes strategier til at gøre elektrofuel lige så billige som de fossile alternativer, i virkeligheden konkurrerer de ikke med fossilt brændstof, men med elektricitet og brint – de skal bare være billigere end dem for at være det mest attraktive alternativ. Elektrobrændstoffer ville være virkelig forstyrrende for elbiler og brændselscellekøretøjer på grund af den kendte pris, hvad de går ind i. Det er også værd at bemærke, at brændstof er et nag. den er lavet, fordi køberen har brug for den til at rejse. At købe et mere effektivt køretøj, på den anden side, kan næsten altid blive forsinket – og af denne grund vil dekarbonisering af energikilden altid give hurtigere resultater end at bygge et mere effektivt køretøj.

Vi kunne endda udvikle avancerede forbrændingsmotorer og elektrobrændstoffer for at opnå større systemeffektivitet og give renere luft. Der er også potentiale til at blive kulstofnegative, uden at forstyrre den økonomiske model for transport og holde beskatningen konstant. Forbrændingsmotorens overkommelige pris kan få os ud af den situation, vi nu befinder os i. Det er, trods alt, nyere teknologi end enten batteriet eller brændselscellen.

At finde en fremtid

Politikere skal bevæge sig ud over det nuværende paradigme for politik for bæredygtighed inden for transport, og begynde at se på det større billede. Ægte, long-term impacts on the key priorities of air quality and carbon emissions will only be achieved by an approach that clearly and consistently supports new technologies offering a strict benefit over current models. Any attempt to pick pre-supposed winners, particularly by closing off promising avenues of research, should be avoided; the stakes are too high, and the risk to society too great.

For the UK government, the context of Brexit adds an additional layer of urgency to this demand; on leaving the EU, Britain will almost certainly retain its commitments to the Union's vehicle standards, and a clear, consistent, communicative approach on the government side will be crucial to the future success of the industry.

Effective regulation can (and should) be a powerful driver of research and development in the automotive industry – but only when it's technologically agnostic and goal-driven.