Need For Speed

Wat zit er toch achter onze zoektocht naar snelheid? Sinds het begin der tijden heeft de mens de drang gehad om sneller en verder te gaan, en onderweg hebben we de middelen ontwikkeld om dat te doen. Van wagenrennen in het oude Rome tot de namen van onze stripfiguren ‘Speedy Gonzales’ - we zijn geobsedeerd.

Terugkijkend denk ik dat het echte keerpunt kwam met de industriële revolutie. De uitvinding van de stoommachine en Stephensons raket bracht alles in een stroomversnelling te brengen. Niet lang daarna maakte we kennis met de verbrandingsmotor, die het gebruik van fossiele brandstoffen met zich meebracht om petrochemische stoffen te maken en... bingo! Welkom in de wereld van auto’s, vliegtuigen, vrachtwagens en treinen.

Zijn we daar gestopt? Nee, we namen niet eens de tijd om op adem te komen. In plaats daarvan haastten we ons naar de ontwikkeling van diesel, straalvliegtuigen en raketbrandstof - zodat we de inzet pas echt konden verhogen en snelheden van minstens 17.800 mijl per uur konden riskeren om ons buiten de dampkring van de aarde voort te stuwen!

Wat heeft het ons gekost?

Al deze innovaties zijn een bewijs van onze technische geest en mogelijkheden, maar wat heeft deze vooruitgang ons op de lange termijn nu echt gekost? (en dan heb ik het niet over de waarde in geld, die zou gigantisch zijn).

Nou, allereerst hebben we de voorraad fossiele brandstoffen op aarde geplunderd. De voorraad is niet onbeperkt en binnenkort, in de zeer nabije toekomst, zullen we zonder zitten.

Dan is er nog de uitstoot door het verbranden van fossiele brandstoffen. Wist u dat dit niet alleen een grote bijdrage levert aan de opwarming van de aarde en klimaatverandering, maar dat transport alleen al verantwoordelijk is voor ongeveer een vijfde van alle CO²-uitstoot wereldwijd? Nauwelijks te bevatten nietwaar? Als we in onze auto stappen, dragen we bij aan 39% van die uitstoot.

Tel daar de schadelijke verontreinigende stoffen bij op die in het milieu terechtkomen, zoals benzeen, dodelijk kwik, zure regen en koolmonoxide, om er maar een paar te noemen, die allemaal de gezondheid van mensen kunnen aantasten - en nu ziet u de werkelijke kosten oplopen.

Met alle technologie van tegenwoordig moet er toch een andere, duurzamere manier zijn om ons vervoer en onze behoefte aan snelheid van energie te voorzien?

Laten we het voor de hand liggende eens erbij nemen

Een van de meest voor de hand liggende en steeds populairdere keuzes is de opkomst van de elektrische auto (EV). Alleen al in het Verenigd Koninkrijk heeft de regering zich er sinds 2020 toe verbonden om nieuwe benzine- en dieselauto’s tegen 2030 uit te faseren en nieuwe auto’s en bestelwagens tegen 2035 emissievrij te maken**^[4]**.

Nou, dat is dan opgelost, hoor ik u roepen... maar er zijn nog steeds uitdagingen die moeten worden aangepakt voordat we allemaal (letterlijk) vrijer kunnen ademen. Kan iedereen bijvoorbeeld gemakkelijk zijn EV opladen? Er moet een enorme infrastructuur voor opladen komen om aan de behoeften van het land te voldoen. Het Verenigd Koninkrijk heeft al meer dan 2 miljard pond uitgegeven om de emissievrije voertuigen te ondersteunen en heeft een strategie uitgestippeld voor een oplaadnetwerk voor EV’s met 300.000 openbare oplaadstations tegen 2030.

Stel uzelf de volgende vragen voordat u naar de garage snelt om een EV aan te schaffen: Kan het Britse elektriciteitsnet een EV-infrastructuur ondersteunen? En nog belangrijker, wat is de bron van de elektriciteit die deze oplaadpunten zal voeden - hoe duurzaam is deze?

Het goede nieuws is dat het elektriciteitsnet in het Verenigd Koninkrijk ontworpen is om pieken en dalen in de vraag naar energie gedurende de dag en het jaar op te vangen, met voldoende reservecapaciteit om de toename die EV’s met zich meebrengen comfortabel op te vangen - vooral omdat de meeste voertuigen ‘s nachts worden opgeladen wanneer de vraag het laagst is.

Wat duurzaamheid betreft, is er nog werk aan de winkel. Als we kijken naar UK Energy in Brief 2022, dan zien we dat 45% van de elektriciteit in het VK in 2021 nog steeds werd opgewekt uit de traditionele, niet-duurzame bronnen van gas, olie en kolen, terwijl 39% afkomstig was van duurzamere waterkracht, windenergie en zonne-energie. Dus als de belangrijkste energiebron voor het opwekken van elektriciteit nog steeds de verbranding van fossiele brandstoffen is, zijn EV’s dan wel zo duurzaam als we denken?...en dan hebben we het nog niet eens over de materiële kant van de zaak, zoals het delven van lithium voor batterijen!

Maar als we alles buiten beschouwing laten, kunnen EV’s tot 70% energie-efficiënter zijn dan diesel- en benzineauto’s. Bij dieselauto’s kost het zelfs moeite om 40% brandstofefficiëntie te halen, terwijl verbrandingsmotoren 50% van de energie in hun brandstof verspillen of verliezen. Bovendien zijn EV’s veel beter voor het milieu, omdat ze minder giftige luchtverontreinigende stoffen en broeikasgassen uitstoten. Uit onderzoek van het Europees Energieagentschap is gebleken dat zelfs wanneer rekening wordt gehouden met de manier waarop de elektriciteit wordt opgewekt, de koolstofuitstoot van EV’s tot 30% lager is dan die van een benzine- of dieselvoertuig.

En snelheid? Nou, onderschat ons elektrische alternatief niet, er zijn genoeg EV’s die benzine- en dieselauto’s het nakijken geven, van de Porsche Taycan die 96 km/u haalt in 2,4 seconden met een topsnelheid van 260 km/u, tot de Rimac Nevera die 96 km/u haalt in 1,74 seconden met een topsnelheid van 415 km/u. Extreem, maar het punt is gemaakt!

Snel, sneller en weg

We kunnen het niet hebben over de obsessie van de mens voor snelheid zonder omhoog te kijken en de luchtvaart te onderzoeken. Hoe maken we het luchtruim schoon?

De luchtvaartindustrie heeft zichzelf de uitdaging gesteld om tegen 2050 de koolstofuitstoot tot nul te herleiden. Om dat te bereiken moeten er gekeken worden naar duurzame vliegtuigbrandstof (SAF, sustainable aviation fuel). Door gebruik te maken van SAF, zoals restolie en -vetten, kan de uitstoot door vliegtuigen met wel 80% worden verminderd, volgens de International Air Transport Association. Ik weet het! Een vlucht op oud frituurvet - wie had dat gedacht? Maar SAF kan worden gemaakt van een hele reeks groene bronnen, waaronder landbouwafval en koolstof die rechtstreeks uit de lucht wordt gehaald - het enige wat het gebruik ervan tegenhoudt, zijn de hoge productiekosten en de lage beschikbaarheid van SAF.

Welke andere opties kunnen we overwegen?

In onze DesignSpark podcast praten we met Cranfield Aerospace Solutions. Zij bouwen een bestaand vliegtuig om van fossiele brandstof naar waterstof-brandstofceltechnologie.

Deze technologie produceert geen CO²-uitstoot, heeft een 1/10e energiedichtheid in de accu’s vergeleken met conventionele vliegtuigbrandstof, en is goedkoper. In wezen bouwen ze het eerste volledig gecertificeerde vliegtuig zonder CO²-uitstoot dat wordt aangedreven door waterstof.

Als u naar de podcast luistert, hoort u meer over ‘Project Fresson’ en hoe ze de ontwerpfase voor het demonstratievliegtuig hebben afgerond en nu bezig zijn met de test- en productiefase.

U komt meer te weten over de uitdagingen waarmee ze worden geconfronteerd bij het verpakken van het systeem zodat het in het vliegtuig past - omdat het gebruik van waterstof veel ruimte vergt. Ironisch genoeg vereist het, hoewel het het lichtste element is dat de mens kent, veel zwaar materiaal om het binnen de perken te houden, omdat het de neiging heeft om overal doorheen te willen lekken, als een gas. Dus wat ze hebben bereikt met de verpakking van het systeem is ongelooflijk, uniek in feite, door een waterstofbrandstofcelsysteem (HFC) te monteren dat 110% produceert van de motor die het vervangt, waardoor het op dit moment het meest volumedichte HFC-systeem ter wereld is - iets waar ze erg trots op zijn.

Ze praten over de toekomst en hoe schaalbaar hun model is, de uitdagingen die het met zich meebrengt en de opwinding over het feit dat ze de eerste gecertificeerde winstgevende service kunnen bieden, met betalende passagiers en vrachtdiensten in het verschiet - allemaal aangedreven door waterstof. Dit wil u niet missen. Dit is werkelijk de 3e revolutie in de luchtvaart. Luister nu naar de podcast!

Natuurlijk zijn niet alle vervuilende stoffen onzichtbare emissies. De mens maakt zich ook schuldig aan sluikstorten over de rug van de technologie en dit creëert nieuwe uitdagingen voor het opruimen ervan.

Dit is nog duidelijker geworden in het geval van ruimteafval. Hoe ruimt men 8.000 ton afval in de baan om de aarde op? Wat is het? Nou, het kan van alles zijn dat afkomstig is van de mens en waar we geen controle meer over hebben. De afmetingen kunnen variëren van een deel van een ongebruikte satelliet die 4,5 ton weegt, tot een schroevendraaier die tijdens een reparatie van een ruimtestation verloren is gegaan, tot bevroren urine! En het is gevaarlijk... het reist met een snelheid van 7 km per seconde (dat is hetzelfde als 800 km reizen van Marseille naar Parijs in minder dan een minuut) en veroorzaakt explosies bij inslag.

U kunt u afvragen of dat echt een probleem is? Het is tenslotte ver boven ons hoofd en zit ons niet in de weg?

Fout, het is belangrijk om de baan rond de aarde schoon te houden om ons technische leven te beschermen en verbonden te blijven. We zijn afhankelijk van satellieten, van het rijden in een voertuig tot tv-kijken en het gebruik van onze mobiele telefoons. Daarom heeft het Europees Ruimteagentschap het Clean Space Initiative in het leven geroepen om de ruimte schoon te maken en technische ideeën voor de ruimte te ontwikkelen.

U kunt alles horen over hun uitdagingen wanneer we in onze podcast spreken met het hoofd van het Clean Space Initiative - het is fascinerend!

Als het erop aankomt, zullen we nooit onze obsessie verliezen om sneller en verder te gaan - de vraag voor de toekomst is, kunnen we het groener doen?