We hebben de neiging om aan te nemen dat de toekomst van de auto puur elektrisch is. Fossiele brandstoffen gaan uit, batterijen komen erin. Het is het verhaal dat ons wordt verkocht. Maar een kleine groep ingenieurs en knutselaars denkt dat we naar de verkeerde geschiedenis kijken. Ze geloven dat de oplossing geen nieuwe technologie is, maar oude, verfijnde technologie. Meer specifiek: stoom.
Het klinkt als een grap. Een relikwie. Maar het idee is niet dood; het heeft gewoon geslapen.
Een geschiedenis geschreven in damp
Het concept van stoomaandrijving is geen moderne uitvinding. Het dateert uit de 17e eeuw. In 1672 schetste een jezuïet genaamd Ferdinand Verbiest een klein, door stoom aangedreven voertuig terwijl hij aan het Chinese keizerlijke hof was. Of hij het daadwerkelijk heeft gebouwd, blijft onduidelijk. We hebben geen bewijs.
Maar Nicolas-Joseph Cugnot deed dat wel. In 1769 bouwde hij een door stoom aangedreven rijtuig. Het was langzaam. Het raakte vrijwel onmiddellijk op stoom. Het had naar moderne maatstaven ook de grootte van een klein huis. Toch bleek dat het concept werkte.
Tegen het einde van de 19e eeuw was stoom een serieuze concurrent op de weg. De Stanley Motor Carriage Company in de VS maakte voertuigen bekend als “Flying Teapots” vanwege hun kenmerkende ketels. Ze waren snel voor hun tijd. Ze startten gemakkelijk in de kou. Ze waren populair aan het begin van de 20e eeuw.
Toen namen interne verbrandingsmotoren (ICE) het over. Waarom? Grootte en efficiëntie. Een ICE verbrandt brandstof in de cilinder. De explosie duwt de zuigers. Het is compact. Het is efficiënt. Stoom maakt gebruik van externe verbranding. Je verwarmt water buiten de motor om druk te creëren. De machines waren omvangrijk. Het was zwaarder. De markt stemde met hun portemonnee.
De gesloten-lus-innovatie
Die dynamiek is aan het verschuiven. Niet omdat we nostalgie willen, maar omdat we efficiëntie willen.
Enter Harry Schoell en Cyclone Power Technologies. Schoell probeert niet een 19e-eeuwse ketel te herbouwen. Hij bouwt een stoommachine die in de ruimte van een standaard gasmotor past. De sleutel is een gesloten systeem. Het verwarmt en koelt het water continu. Hierdoor wordt de verspilling verminderd. Het verbetert de thermische efficiëntie aanzienlijk.
De stoom wordt zo heet en staat onder druk dat hij zich meer als een vloeistof dan als een gas gedraagt. Dit maakt een dichtere energieoverdracht mogelijk. Meer kracht in een kleiner pakket.
De kosten van complexiteit
Hier wordt de vergelijking interessant. Een ICE heeft transmissie nodig. Er is een katalysator nodig om aan de emissienormen te voldoen. Er is een geluiddemper nodig om de explosies te dempen. Er zijn olieverversingen nodig.
Een stoommachine heeft dat allemaal niet nodig.
Geen transmissie. Geen katalysator. Geen uitlaatdemper. Geen olie.
Het onderhoudsprofiel is drastisch eenvoudiger. Het aantal onderdelen is lager. Dit zou lagere productiekosten moeten betekenen. En minder onderhoud op de lange termijn.
Brandstof-agnosticisme
Misschien wel het sterkste argument voor een heropleving van de stoomindustrie is de flexibiliteit van de brandstof. In een ICE ben je gebonden aan de chemische eigenschappen van benzine of diesel. Je hebt specifieke verbrandingseigenschappen nodig.
Stoom maakt het niet uit.
Je verbrandt alle brandstof om het water te verwarmen. Benzine. Diesel. Biobrandstoffen. Aardgas. Zelfs vaste biomassa. De motor geeft alleen om warmte. Hierdoor wordt het voertuig losgekoppeld van de brandstofbron. Hiermee kunt u van brandstof wisselen op basis van beschikbaarheid en prijs, zonder de aandrijflijn te wijzigen.
Maakt dit het haalbaar voor massaproductie? Kan het concurreren met de diepgewortelde infrastructuur van elektrische en hybride voertuigen?
De technologie bestaat. De mechanica werkt. De vraag is of de industrie een 200 jaar oud idee zal omarmen dat op de een of andere manier gloednieuw aanvoelt.
Moderne Steam: sneller starten en schoner branden
Vergeet de explosies. Dat is de eerste mythe die moet worden begraven. Moderne hogedrukstoommachines ontploffen niet zoals oude filmrekwisieten. De echte aarzeling die mensen hebben is de opwarmtijd. Sta jij twintig minuten op de oprit te kijken naar het sissende stoom?
Nee.
De Cyclone-stoommachine wordt binnen 10 tot 15 seconden wakker. Binnen een minuut is het volledige vermogen beschikbaar. Dat is sneller dan een moderne diesel nodig heeft om op bedrijfstemperatuur te komen. Het is niet langzaam. Het is gewoon anders.
Brandstofflexibiliteit versus de hybride valstrik
Het grootste verkoopargument is niet alleen efficiëntie; het is wat je in de tank stopt. De eerste autofabrikanten maakten zich geen zorgen over piekolie. Nu doen ze dat. Het maakt stoommachines niet uit of je ze ethanol, biodiesel, vliegtuigbrandstof of standaardbenzine voedt. Deze flexibiliteit is een strategische troef in een wereld die stikt in de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen.
Maar hoe verhoudt een stoomauto zich eigenlijk tot de huidige groene leiders? Hybriden en elektrische auto’s zijn noodzakelijke stappen, maar ze zijn niet de eindstreep.
Hybrides verbranden nog steeds benzine. Ze verbranden er gewoon minder van. Ze stoten nog steeds verontreinigende stoffen uit, alleen minder. Elektrische voertuigen? Hun netheid hangt af van uw elektriciteitsnet. Als uw plaatselijke elektriciteitscentrale steenkool verbrandt, is uw EV gewoon een ander soort schoorsteen.
Stoom verandert de vergelijking.
Het Cyclone-systeem verbrandt de brandstof langer en heter. Bij deze grondige verbranding worden deeltjes verbrand voordat ze de uitlaat kunnen verlaten. De emissies zijn aanzienlijk lager dan die van conventionele verbrandingsmotoren (ICE). En omdat de brandstofbron flexibel is, wordt de ecologische voetafdruk verder kleiner naarmate er schonere brandstoffen beschikbaar komen. Het is een motor die groener wordt naarmate het elektriciteitsnet groener wordt.
Van grasmaaiers tot militaire contracten
Dit is niet alleen meer theoretische techniek. Fabrikanten worden wakker.
Popular Science merkte op dat Cyclone Power deals heeft gesloten voor het aandrijven van grasmaaiers en tuingereedschap. Dat lijkt alledaags, maar het is de proeftuin. Belangrijker nog is dat Cyclone in april 2011 een contract tekende met Raytheon. Een defensie-aannemer.
Waarom zou het leger zich zorgen maken? Logistiek. Troepen die in vijandige omgevingen worden ingezet, hebben brandstof nodig. Aanvoerlijnen zijn kwetsbaar. Een stoommotorvoertuig dat kan rijden op welke brandstof dan ook die lokaal beschikbaar is – kerosine, diesel of zelfs synthetische mengsels – verkleint de logistieke staart. Het gaat om operationele vrijheid, niet alleen om milieubewustzijn.
Zal het ooit in de showroom verschijnen?
Bij massaconsumptie door consumenten is het prijskaartje de uiteindelijke baas. Als de productiekosten overeenkomen met die van traditionele ICE-motoren, zou de verschuiving kunnen plaatsvinden. Een oliecrisis zou geen verre bedreiging zijn; het zou een onmiddellijke katalysator zijn.
De huidige stoommachines zijn efficiënt, compact en veelzijdig. Ze zijn ver verwijderd van de onhandige reuzen van de 19e eeuw. De technologie is klaar. Het enige dat ontbreekt is de wil om het op grote schaal te bouwen.
De originele stoomvervoerder
Het is de moeite waard om te onthouden waar deze technologie begon.
Richard Trevithick, een Britse ingenieur, hield zich niet alleen bezig met stoom. Hij heeft het gebouwd. In 1804 sleepte zijn prototype 10 ton ijzer en 70 man vijftien kilometer langs een spoor in Wales. Het was zwaar. Het was luid. Het werkte.
De spoorwegen werden de ruggengraat van de industriële revolutie. Stoomlocomotieven domineerden ruim een eeuw lang het transport. Ze bewezen dat hogedrukstoom met relatieve efficiëntie een enorm gewicht kon verplaatsen.
We hebben de technologie overgenomen, verkleind, de thermodynamica verfijnd en proberen deze nu weer op de weg te brengen. De geschiedenisboeken zeggen dat dit niet mogelijk was. De natuurkunde zegt dat het kan. De markt beslist nog of ze ervoor wil betalen.
