London, Berlin og Miami legger veier for E-Grand Prix. Blir København neste destinasjon for det elektriske racerløpet? 
London, Berlin og Miami legger veier for E-Grand Prix. Blir København neste destinasjon for det elektriske racerløpet?  (Foto: Nanna Skytte)

Formel E

De elektriske racerbilene i Formel-E-løpsserien har fått en alternativ oppladningsmetode

Dieselgeneratorer med glyserol som drivstoff leverer strøm til de lynraske bilene.

  • Elbil

Nypussede, historiske racerbiler kastet seg forrige helg rundt i hårnålssvingene som var konstruert rundt Bellahøj i København. Det skjedde under gateløpet Copenhagen Historic Grand Prix, hvor blant andre danske prins Joachim og racerkjøreren Kevin Magnussen tråkket inn gassen, men dette var slett ikke til alles fornøyelse.

Naboer klager over støyplager, og ifølge målinger foretatt av sivilingeniør Kåre Press-Kristensen fra Det Økologiske Råd, blir utslippene av ultrafine partikler i lokalområdet 50–100 ganger høyere under løpet, noe som utgjør en helserisiko for folk med luftveislidelser eller hjerte- og karproblemer.

Men mye kan endre seg i de kommende årene på motorløpsscenen i København. For det første jobber forretningsmannen Lars Seier Christensen og tidligere kunnskapsminister Helge Sander i kulissene for å få arrangert et Formel 1-løp i København. For det andre er det en grønn joker:

I kulissene jobber nemlig også arrangøren Jørn Grønkjær for å arrangere et Formel E Grand Prix i gatene til den danske hovedstaden.

Og hvis de internasjonale løpsledelsene og Københavns Kommune først vifter med startflagget foran de mer støysvake og strømdrevne racerbilene, hvordan vil det grønne regnskapet se ut da?

Anklager om greenwashing

Danske Ingeniøren har forsøkt å få en kvantifisert livssyklusanalyse og detaljerte estimater av CO2-utslippene forbundet med oppladningen av elektriske racerbiler under et løp i København. Jørn Grønkjær henviser til den internasjonale organisasjonen bak Formel-E for å få svar på disse spørsmålene.

Fra den kanten er et eksakt svar en anelse i det blå, og organisasjonen har unnlatt å forholde seg til de konkrete spørsmålene.

Dette skjer til tross for at nettopp de lave utslippene er noe som Formel-E brisker seg med. Og til tross for at motstanderne av racerbiler uten drivstoffmotorer ifølge arrangørene av Formel-E ofte fremhever forurensningen forårsaket av strømproduksjonen som et vitnesbyrd for greenwashing.

«Dette argumentet har en viss gyldighet i land der hovedkilden til det nasjonale strømnettet stammer fra kullfyrte kraftverk (selv om argumentet også neglisjerer det faktum at mengden karbon som produseres i prosessen med å lage og distribuere bensin eller diesel, uansett er større). Ikke desto mindre; hvis elbiler skal utgjøre en vesentlig forskjell for kvaliteten på luften som vi puster inn, er det avgjørende at vi lader dem opp med elektrisitet produsert av lavutslippskilder,» heter det i en skriftlig uttalelse fra Formel-E, sendt til Ingeniøren.

Aquafuel-generator

Her har vi altså den lille haken at elektrisiteten som blir produsert til oppladningen av e-racerbilene ifølge løpsledelsen har flere kilder, og varierer en anelse fra løp til løp.

– Det avhenger av hvilken oppladnings-infrastruktur som finnes under løpet – for eksempel blir det brukt strøm produsert av vannkraft under løp i Montreal. Men i de fleste tilfellene blir alle Formel E-bilene ladet opp med Aquafuel-generatorer via nullutslipps-glyserol som er så ren at man faktisk kan drikke den, forteller presseansvarlig Sam Mallinson hos Formel E Operation.

Og føler du deg litt satt ut av betegnelsen Aquafuel-generator, så fortvil ikke. Du er slett ikke alene. De såkalte Aquafuel-generatorene er nemlig et patentert påfunn utviklet til de elektriske motorløpene av et britisk selskap ved navn Aquafuel Reseach Ltd.

Formel E-arrangørene hadde nemlig bruk for et sett mobile og miljøvennlige generatorer som kunne fraktes rundt med den elektriske racerløpsserien, som avholder konkurranser på – inntil videre – fem kontinenter i ti byer, blant annet New York, Zürich, Hong Kong, Paris og Roma.

Aquafuel Research Ltd. fant i 2009 på å benytte og modifisere et sett standard Cummins kta50-dieselgeneratorer, slik de i stedet for diesel kan bruke glyserol som drivstoff.

Disse dieselgeneratorene med glyserol som drivstoff brukes til oppladning av de elektriske racerbilene før og under løpene. En enkelt generator leverer 42 kW effekt per bil.

Nærmest for godt

«Vi var nødt til å gjennomføre en masse forskning før vi fant en forbrenningssyklus som gjør det mulig å forbrenne glyserol i en dieselmotor. Og det virkelig vakre er at vi nå er i stand til å gjøre det med vår egne patenterte fornybare generatorer med et skikkelig rent drivstoff – altså rent med hensyn til karbonutslipp og den lokale luftkvaliteten,» heter det fra Aquafuels administrerende direktør, Paul Day, i en skriftlig uttalelse.

Glyserol, som tidligere var kjent som glyserin, er en fargeløs, luktfri og trivalent sukkeralkohol med søt smak.

Glyserol er tyktflytende ved romtemperatur, inngår dessuten i alle fettstoffer, og dannes primært som et biprodukt ved biodieselproduksjon. Men i tilfellet med glyserolen brukt i forbindelse med strømproduksjonen til Formel-E, opplyser Aquafuel Research at de utelukkende benytter glyserol som er lagd via transesterifisering i sammenheng med biodieselproduksjon.

«Det er helt forbløffende hvordan alt ser ut til å gå opp i en høyere enhet. Glyserolens smøreevne er mye bedre enn dieseloljens, så alle de bevegelige delene i injeksjonssystemet smøres mye bedre, og de holder seg rene. Man produserer verken sot eller partikler, og fordi utslippene er så rene, holder katalysatorene til rengjøring av utslippene seg i svært god stand, og de forblir i den beste driftssonen sin hele tiden, siden de aldri blir tettet igjen. I tillegg til alt dette er det forbausende mer effektivt enn diesel i samme type motorer,» er lovprisningen fra Paul Day.

Et lite mirakel

Nøyaktig hvordan den britiske bedriften for ni år siden klarte å endre generatoren og blandingsforholdet i glyserolen, slik at generatoren fungerer knirkefritt med glyserol som drivstoff i stedet for diesel, er en hemmelighet som firmaet holder tett til brystet.

En av de offentlig tilgjengelige kildene som går mest i dybden til teknikken bak den glyserol-drevne generatoren, er antagelig en artikkel publisert i The Chemical Engineer tilbake i 2011.

En av forfatterne til artikkelen er Paul Day, som betegner den glyserol-drevne generatoren som et lite mirakel. Et springende punkt har vært å justere den tradisjonelle dieselmotoren en anelse. Den fungerer jo grunnleggende ved selvantennelse av drivstoffet, når den innsugde lufta komprimeres i dieselmotoren, og temperaturen dermed stiger så mye at den innsprøytede dieseloljen selvantenner rett før stempelet når øverste posisjon. Ved forbrenningen stiger temperatur og trykk i sylinderen ytterligere, slik at stempelet presses tilbake og gjør mekanisk arbeid.

En racerbil blir ladet opp via Aquafuels ombygde dieselgeneratorer til høyre på bildet. Foto: FIA/Formel E

Hvor godt dieselmotoren faktisk presterer – og om den overhodet presterer – avhenger av en rekke innbyrdes forhold. For eksempel drivstofftypens cetantall, som er et mål for tennvillig dieselen er. Dieselolje har vanligvis et cetantall på 38–50, og drivstoffer med cetantall lavere enn 25 blir betraktet som ytterst vanskelige å få til å selvantenne. Et slikt drivstoff er definitivt glyserol på grunn av et lavt cetantall på omkring 3,5.

I tillegg til dette kommer så samspillet med selve motorens utforming. For eksempel innsugningstakten. Her suges ren luft inn i sylinderen med stemplets nedadgående bevegelse og åpningen av innsugningsventilen. Hvis motoren har en turbo montert, vil den rene lufta bli presset inn i sylinderen av det trykket som turboen skaper; vanligvis 0,5 til 2,0 bar.

Legg deretter til kompresjonsforholdet og temperaturen ved forbrenningen, siden forstøvet diesel krever en temperatur på over 500 grader for å antenne. Den høye temperaturen oppnås i kompresjonstakten ved hjelp av stemplets oppadgående bevegelse, som normalt gir et trykk på 30 til 50 bar, og dermed den høye temperaturen som antennelsen krever.

Og her passer glyserol umiddelbart elendig inn i ligningen i stedet for dieselolje. Men det lar seg altså gjøre, ifølge David Day og ingeniørene hans hos Aquafuel.

Høyere temperatur ved luftinntaket

Et springende punkt for å muliggjøre bruk av glyserol har vært å la dieselmotoren jobbe med høyere temperaturer ved luftinntaket.

Her har den konvensjonelle tesen hittil vært at det bør unngås, siden høyere temperaturer ved luftinntaket vil redusere effekten, ettersom det da vil være mindre oksygen i den inngående, varmere lufta. Og med mindre oksygen til stede vil det oppstå økede utslipp på grunn av en ufullstendig forbrenning.

Heldigvis kan vi jo benytte oss av ladeluftkjølere, foreslår David Day. De kan jo kjøle innsugningslufta ned før den sendes inn i motoren sammen med drivstoffet, som deretter blir forbrent under en bedre fyllingsgrad, påpeker han.

«Men hvis du øker både temperaturen ved luftinntaket under motorens drift fra 60 grader til 200 grader og massestrømmen dens (mass flow), vil det være mulig å forbrenne væsker eller gasser med et hvilket som helst cetantall, så lenge de har en kalorimetrisk brennverdi (altså tilstrekkelig mengde kjemisk energi frigitt ved forbrenning, red.). I så fall er begrensningen ved cetantallet ikke lengre en hemsko,» heter det fra David Day i The Chemical Engineer.

Skal man tro på den britiske bedriftens påstand, skulle man også mene at selskapet har en interessant forretningsmodell for investorer eller myndigheter på jakt etter grønne el-løsninger til for eksempel mikronett. Dermed er det merkelig at oppfinnelsen ikke har fått større utbredelse.

For partnerskap og kommersielle bruksmuligheter har Aquafuel fisket etter siden 2010, men de har ikke akkurat stått i kø utenfor døra til det britiske selskapet. Kanskje stillstanden henger sammen med manglende tekniske utdypninger på grunn av patentet.

Inntil videre har det resultert i installasjon av den glyseroldrevne generatoren til 28 øko-hus i Essex, og naturligvis partnerskapet med Formel E, og dermed et utstillingsvindu i ti av klodens storbyer.

Denne saken ble først publisert hos danske Ingeniøren.

Kommentarer (12)

Kommentarer (12)