Vlaamse innovatie legt basis voor toekomstige vuilniswagen

PROJECT HYBRIDE HUISVUILWAGEN
Vlaamse innovatie legt basis
voor toekomstige vuilniswagen
Hubert Lahaut, Control & Automation Magazine
Het milieubedrijf Veolia Environmental Services ontwikkelt samen met
TTA Truckland, VITO en VDK Waste Systems een nieuwe type hybride
vuilniswagen. Supercondensatoren slaan de remenergie op die vrijkomt bij het
veelvuldig stoppen van het voertuig. Belgische engineering van het bovenste
schap, onder leiding van VITO-projectmanager Erik Verhaeven.
Hybride voertuigen beschikken per
definitie over twee aandrijfsystemen.
Eén daarvan is elektrisch, het andere
een conventionele verbrandingsmotor. In de
transportsector zijn hybride (vracht)wagens
op zich niet nieuw. De innovatie zit hem
echter in het uitrusten van vrachtwagens met
een seriehybride aandrijfsysteem, waarbij
de wielen niet aangedreven worden door de
verbrandingsmotor, maar door elektromotoren
die gevoed worden via een energieopslagsysteem
met zogenaamde supercondensatoren
(BlueBoost) die tot één miljoen maal kunnen
geladen worden.
“Opkomende technologieën, zoals de ontwikkeling
van hybride motoren, kunnen een
enorme bijdrage leveren aan het behalen van
EU-doelstelling in 2020, namelijk het verminderen
van de CO2-uitstoot met 20%. VITO is
al een tijdje actief op het vlak van onderzoek
en ontwikkeling rond hybride technologie. De
ontwikkelingen en tests die vandaag worden
uitgevoerd, maken de weg vrij voor toekomstige
serieproducties, en het is onze doelstelling,
samen met onze partners, om hybride
vrachtwagens binnen de eerstkomende jaren te
introduceren”. Aan het woord is Erik Verhaeven,
Project Manager Hybride Voertuigen Groep bij
het in Mol gevestigde Vlaams Instelling voor
Technologisch Onderzoek (VITO).
Voor plaatselijk transport
Hybride voertuigen combineren een verbrandingsmotor
met een elektromotor met
accu en maken gebruik van de terugwinning
van remenergie. De accu wordt onder het
rijden opgeladen door een generator die wordt
aangedreven door de verbrandingsmotor.
Wanneer er wordt geremd, wordt ook de remenergie
aangewend om de batterijen opnieuw
op te laden. Het elektrische vermogen wordt
gebruikt wanneer het voertuig stilstaat, bij traag
rijdende files en bij het laden en lossen. Omdat
het hybride concept voortbouwt op conventionele
technologie is het direct toepasbaar, en
het heeft zich in de praktijk al bewezen. Erik
Verhaeven : “Aangezien de hybride vrachtwagen
volledig tot zijn recht komt in operationele
omstandigheden die gekenmerkt worden door
Erik Verhaeven:
“Het initiatief voor de
technologische ontwikkeling
ging uit van VITO”
herhaaldelijk stoppen en vertrekken, is dit ideaal
voor stadsbussen en vrachtwagens die gebruikt
worden bij plaatselijke distributiediensten en
gemeentelijke transportdiensten, zoals het
ophalen van huisvuil. Aangezien de dieselmotor
volledig wordt afgezet wanneer het voertuig
stilstaat, is er geen uitstoot van uitlaatgassen en
bovendien is het voertuig volkomen geruisloos,
wat een bijzonder bijkomend voordeel is, vooral
wanneer het voertuig wordt ingezet in stedelijke
woongebieden. De grootschalige introductie
van hybride vermogens zou een aanzienlijke
verhoging van de energie-efficiëntie van de
transportsector in zijn geheel betekenen. Het
toenemende bewustzijn inzake klimaatproblemen
en de onzekerheid met betrekking tot de
toevoer van olie, met als gevolg toenemende
brandstofprijzen, maakt onze hybride technologie
zeer aantrekkelijk”
Hybride auto’s zijn stiller en zuiniger, en
stoten daarom minder CO2, NOx, SOx en fijn
stof uit. Vanwege de voordelen van hybride
aandrijving in het stadsverkeer, zijn diverse
fabrikanten bezig met de ontwikkeling van
hybride aandrijfsystemen voor, bijvoorbeeld,
bussen. Voor vrachtwagens zou enkel de terugwinning
van de remenergie interessant zijn.
Accutechnologie
Bij de configuratie van een hybride voertuig
– zeker voor zware vrachtwagens – moet de
juiste balans worden gevonden tussen het
brandstofbesparingpotentieel enerzijds en de
investeringskosten anderzijds. Erik Verhaeven:
“Een hoge mate van hybridisering – serieel of
parallel – is, zoals reeds gezegd, geschikt
voor voertuigen die veel moeten stoppen en
optrekken, zoals stadsbussen, vuilniswagens
en distributieauto’s die in steden werken. Het
brandstof besparingspotentieel is dan 10 tot
35%. Hoe vaker het voertuig moet stoppen en
optrekken en hoe heuvelachtiger het werkterrein,
hoe groter de mogelijkheden om brandstof
te besparen”.
De accutechnologie, die nodig is voor grootschalige
productie, heeft zich de afgelopen jaren
snel ontwikkeld. Bij zware voertuigen worden
er echter hogere eisen aan de accu’s gesteld
dan bij personenauto’s. De robuustheid en de
cycluscapaciteit zijn de belangrijkste kenmerken
waarmee rekening moet worden gehouden.
Erik Verhaeven: “Voor haar hybride
huisvuilwagen hebben VITO en zijn partners
supercondensatoren voor de energieopslag
gekozen en lithium-ion (Li-Ion) voor langdurige
belastingen. Supercondensatoren zijn
robuust en duurzaam en kunnen zware in- en
uitgaande belastingen snel verwerken, zonder
excessieve warmteontwikkeling. Zij kunnen
tijdens de gehele levensduur van het voertuig
als efficiënte opslagunit dienen”.
Nieuwe ontwikkeling
Het milieubedrijf Veolia Environmental Services
ontwikkelt sinds 2006 samen met TTA
Truckland, VITO en VDK Waste Systems
een nieuwe type hybride vuilniswagen. In het
CONTROL & AUTOMATION MAGAZINE NR. 85 - JUNI 2008
35

36
>
project is TTA Truckland samen met DAF
Trucks verantwoordelijk voor de ombouw,
VDK Waste Systems voor de constructie van
de afvalperswagens en Veolia Environment
Services voor de afvalophaling en -verwerking.
Het resultaat van deze samenwerking zal naar
verwachting rond de zomer van dit jaar in een
prototype zichtbaar zijn.
Erik Verhaeven: “Het initiatief voor de
ontwikkeling van de technologie ging uit
van VITO. Om deze innovatie te realiseren
zijn we op zoek gegaan naar betrouwbare en
geschikte partners die elk binnen hun domein
expert zijn. Ons uitgangspunt was: is het
technisch mogelijk en is het betaalbaar? Wij
zijn dan ook vertrokken van, waar mogelijk,
beschikbare componenten én technologieën
om zodoende tot een product te komen dat
betaalbaar bleef en snel inzetbaar. Uiteraard
zijn sommige onderdelen/componenten, zoals
het energiepakket, op maat gemaakt. Wij zijn
vertrokken van een DAF FAN CF75 van 21
ton, waarvan het chassis geschikt was voor
ombouw tot huisvuilverzamelingwagen met een
kraakpersopbouw voor rijdend persen. Verder
is de vrachtwagen uitgerust met een 250 pk
dieselmotor en automatische versnellingsbak.
Vertrekkend van de differentiale achteras
waar de elektromotor wordt op gemonteerd,
is het ombouwconcept, redelijk eenvoudig.
Het is een modulaire aanpak waarvan de aandrijving
steeds elektrisch gebeurd. Een ander
belangrijk punt is dat de originele dieselmotor
wordt behouden, die wel wordt geoptimaliseerd
naar vibraties, geluid, emissies, enz., maar de
transmissie wordt wel vervangen door een
generator, die op zijn beurt wordt gestuurd
door de optimaal draaiende dieselmotor. Op
die manier maakt men dus eigenlijk elektriciteit
die gebruikt wordt voor de aandrijving.
Die aangemaakte energie wordt vervolgens
opgeslagen in de geïnstalleerde batterijen. Bij
het (regeneratief)remmen gaat de energie die
opgewekt wordt door de motor naar het energiepakket
en bij het versnellen gaat de opgeslagen
energie naar de aandrijfmotor. Als het
energiepakket het nodig acht, dan schakelt de
dieselmotor automatisch terug naar een bepaald
toerental en begint dan stationair de generator
aan te drijven die het energiepakket laad. Dus
in plaats van een dieselmotor die op het gaspedaal
reageert, komen we tot een dieselmotor die
veel rustiger loopt met een statische belasting
bij een optimaal toerental. Het omschakelen
tussen elektrische en hybride mode kan zowel
automatisch als manueel. De wagen beschikt
over een maximaal koppel bij lage snelheid en
laat zich nauwkeurig manoeuvreren”.
Ondertussen is het vertrouwen in dit project
bij VITO zo groot, dat zij een aparte entiteit
voor de commercialisatie van het specifieke
BlueBoost energieopslagsysteem hebben
opgericht, Better-E.
Voordelen
De voordelen van seriehybride vuilniswagens
zijn volgens VITO doorslaggevend. Naast
CONTROL & AUTOMATION MAGAZINE NR. 85 - JUNI 2008
De grote uitdaging bij het uitrusten van
zware vrachtwagens met een seriehybride
krachtbron ligt in de autonomie
van het energieopslagsysteem, die de
uiteindelijke actieradius van de vrachtwagen
gaat bepalen. (op de foto: de
superaccumulatoren)
zuinig in verbruik wordt de nieuwe huisvuilwagen
van de toekomst veel geluidsarmer. Niet
alleen de wielen, ook de pers op de vrachtwagen
wordt aangedreven door de elektrische motor.
Alles samen produceert elektrische aandrijving
aanzienlijk minder lawaai, waardoor de seriehybride
vrachtwagen onder de geluidsnormen
voor nachtelijke ophalingen zal uitkomen. En
nachtelijke ophalingen hebben dan weer het
voordeel dat ze veiliger verlopen en minder
verkeersoverlast bezorgen dan ophalingen
overdag. Erik Verhaeven: “Simulaties hebben
uitgewezen dat dit type vuilniswagen tot vijf-
tien liter diesel per honderd kilometer minder
verbruikt dan een conventionele. Met de jaarlijkse
brandstofbesparing voor één vrachtwagen
– die momenteel zo’n tachtig liter per honderd
kilometer bedraagt – kunnen drie gezinnen hun
huis een jaar lang verwarmen. Bovendien zal
de systematische overgang naar deze nieuwe
vuilniswagen een belangrijke daling teweegbrengen
van de totale uitstoot van CO2 en fijn
stof. Simulaties tonen reducties aan tot vijftig
procent. Hiermee doen wij het stukken beter
dan de Europese norm voor vrachtwagens die
vanaf 2009 geldt (de Euro-5 motor), en komen
wij ruimschoots tegemoet aan de Kyotodoelstellingen”.
Investering in duurzaamheid
De innovatieve seriehybride vuilniswagen
zal naar verwachting ongeveer 45 procent meer
kosten dan de conventionele vrachtwagen. “De
meerprijs is, zeker in de beginfase, relatief hoog,
maar die meerkost kan binnen de vijf jaar al
zijn terugverdient”, bevestigt Erik Verhaeven,
“wij geloven rotsvast in dit ecologisch project
en denken dat de gebruikers bereid zijn de initiële
meerprijs te betalen. Dat zien we ook aan
de interesse uit de ons omringende landen, die
hard geïnteresseerd zijn in dit project”. Veolia
Environmental Services neemt tijdens de zomer
van dit jaar het prototype van de seriehybride
vuilniswagen in dienst. Gedurende drie maanden
wordt de vrachtwagen intensief getest,
waarbij elk onderdeel diagnostisch en secuur
opgevolgd wordt. Na een verdere optimalisatie
en fine-tuning is het de bedoeling om op termijn
het vrachtwagenpark van Veolia door de
nieuwe meer milieuvriendelijke vrachtwagens
te vervangen.