Techniek: BMW G450X op bio-ethanol

Gaan motorsport en een duurzaam milieu wel samen? Een vraag die bijna iedereen, ongeacht of je nu een liefhebber van de gemotoriseerde sport bent of niet, met nee zal beantwoorden. Henno van Bergeijk denkt daar echter heel anders over, zijn BMW G450X rallymachine loopt namelijk op bio-ethanol. Groen gassen? Geen probleem!Het is een niet te stuiten fenomeen, fabrikanten rollen bijna over elkaar met prototypes van schone(re) motoren met een alternatieve aandrijvingen. Niet alleen prototypes, wie bereid is wat dieper in de buidel te tasten kan ze ook gewoon kopen, denk aan de Quantya EVO1 motorfietsen met elektromotor, Vectrix elektronische scooters en de nog niet zo gek lang gepresenteerde Piaggio MP3 125 Hybrid. Allemaal goedbedoelde en effectieve initiatieven ter bevordering van de CO2-reductie, met helaas wel een klein nadeel: echt sexy kun je dergelijke machines niet noemen. Bovendien vergt die groene levensovertuiging over het algemeen ook een wat diepere greep in de portemonnee en laat het praktische gebruiksgemak van met name elektronische motorfietsen nog te wensen over. Hier wringt dan ook de schoen. Het is niet zozeer dat de gemiddelde motorrijder niet openstaat voor alternatief, of schoner, rijden, het moet alleen niet ten koste gaan van de ziel en het karakter van de motorfiets. En hier komen biobrandstoffen als ethanol (E85) en methanol om de hoek kijken. Omdat ethanol nagenoeg dezelfde verbrandingseigenschappen heeft als benzine hoeft er namelijk aan het motorblok zelf en de periferie ervan niets veranderd te worden, in tegenstelling tot bijvoorbeeld het gebruik van waterstof. En dat terwijl de directe CO2-uitstoot van bio-ethanol tussen de 15 tot 17 procent lager is dan van reguliere brandstof. Minder zelfs nog wanneer je kijkt naar de lange cyclus van bio-ethanol: de CO2 die vrijkomt bij de verbranding wordt namelijk door de dezelfde gewassen die dienen als basis voor E85 weer opgenomen. Voorzichtige schattingen praten zelfs over een reductie van 30 tot 40 procent. Een ander voordeel van bio-ethanol is dat het volledig geëxtraheerd wordt uit organisch materiaal als maïs en suikerriet. In tegenstelling tot fossiele brandstoffen betreft het hier dus een onuitputtelijke bron, E85 is een zogenaamde ‘renewable fuel’. En last but not least, E85 genereert ten opzichte van reguliere Euro 95 zo’n 10% meer vermogen, nieuws dat bij de gemiddelde motorrijder toch een brede glimlach op het gezicht tovert.Het grootste voordeel van bio-ethanol schuilt hem wellicht nog wel in het feit dat je een motorfiets zonder al teveel omhaal en enorme investeringen kunt prepareren voor gebruik van E85. Toen Henno van Bergeijk zo’n vier jaar geleden via Edward Goossens van Stichting GUTTS, een platform voor duurzame auto- en motorsport dat het gebruik van biobrandstoffen propageert, hoorde van de voordelen van bio-ethanol, was zijn enthousiasme meteen gewekt. Niet alleen omdat hij als fervent offroad en rallyrijder toch ook zijn steentje wilde bijdragen aan het hele milieuvraagstuk, maar ook omdat hij naar eigen zeggen “niet vies is van een nieuwe uitdaging”. Edward Goossens had tot op dat moment echter alleen ervaring met het ombouwen van (rally) auto’s op bio-ethanol, maar toch werden meteen plannen gesmeed voor het prepareren van een motorfiets voor bio-ethanol, een Yamaha WR450F. Het project werd gedaan in samenwerking met de faculteit Autotechniek van de Hogeschool Arnhem & Nijmegen, die de daadwerkelijke ombouw voor zijn rekening nam, en was eigenlijk bijzonder succesvol. Henno van Bergeijk reed meerdere rally’s met de WR450F E85, maar kampte daarbij wel met duidelijke handicap. De machine liep enkel op bio-ethanol en dat spul koop je nu eenmaal niet bij ieder tankstation. In Nederland is het momenteel zelfs nog maar bij slechts een dertigtal tankstations verkrijgbaar.Van Bergeijk wilde de flexibiliteit van rijden op bio-ethanol met daarbij de vrijheid om Euro95 te kunnen tanken wanneer er geen E85 voorhanden was, iets dat met de door een carburateur gevoede WR450F niet mogelijk was. Bij rijden op E85 moet het mengsel voor een volledige verbranding namelijk veel rijker zijn dan bij Euro95 het geval is. En wanneer je benzine en bio-ethanol met elkaar gaat mengen verandert, naarmate de tank leger wordt, voortdurend de verhouding tussen beide, zodat de hoeveelheid brandstof die aan de lucht wordt toegevoegd daarom ook constant moet worden bijgeregeld. Dat is onmogelijk op een carburatiemotor en daarom werd er gezocht naar een alternatief. In samenwerking met Motor Houtrust werd gekozen voor een BMW G450X, die met zijn injectieblok voldeed aan de belangrijkste randvoorwaarden voor de ombouw. Veel hoefde er dan ook niet aangepast te worden volgens projectmanager Jeroen Visscher van de Hogeschool Arnhem & Nijmegen. “We hebben geen componenten verwijderd of vervangen, maar er enkel een paar toegevoegd. Er zit nu een extra computer op en we hebben een tweede lambdasonde in de uitlaatbocht geplaatst, dat is feitelijk alles.” Die tweede lambdasonde vormt de eerste spil in het flexfuel proces. Een verbrandingsmotor op Euro95 heeft een theoretisch ideale verbranding (stoichiometrische verbranding) van 14,7 op 1. Makkelijker gezegd, er is 14,7 kg lucht nodig om 1kg Euro95 volledig te kunnen verbranden. Dit proces van de ideale lucht/brandstof verhouding wordt in de praktijk echter beïnvloed door externe factoren als onder meer de temperatuur van ingaande lucht en de temperatuur van het blok. Een lambdasensor (of lambdasonde) meet de hoeveelheid lucht in de uitlaatgassen. Is de lambdawaarde 1 dan betekent dit dat de verhouding brandstof/lucht optimaal is en hoeft de ECU niets te doen. Is de lambdawaarde lager dan 1, dan betekent dit dat er in verhouding tot het aandeel benzine te weinig lucht in het brandstofmengsel zit (rijk mengsel), de ECU zal daarom de inspuittijd verkorten. Is de lambdawaarde groter dan 1 dan is er een teveel aan lucht en zal de ECU de inspuittijd juist verlagen.Voor ethanol is het verhaal nagenoeg gelijk, met het verschil dat er voor een volledige verbranding meer brandstof per kilo lucht nodig is (het verbruik van bio-ethanol ligt daarom hoger dan reguliere benzine). Afhankelijk van de verhouding benzine ethanol in de tank zal de inspuittijd dus in meer of mindere mate verlengd moeten worden. Om te bepalen hoelang precies werd eerst de originele ECU uitgelezen, waarbij de door BMW gehanteerde lambdawaarden het uitgangspunt vormden. Die originele ECU werd gekoppeld aan de nieuwe computer, ontwikkeld door het bedrijf XLR8, die de hoeveelheid ethanol in het brandstofmengsel meet. En hierin schuilt hem de truc, de originele ECU doet nog steeds zijn normale werk, terwijl de nieuwe computer de vertaalslag voor het ethanol-verhaal maakt. Simpel gezegd hanteert de standaard ECU nog altijd de basiswaarden die door BMW zijn ingegeven, waarna de tweede computer de inspuittijd verlengd afhankelijk van de hoeveelheid ethanol in het mengsel.Een simpele maar doeltreffende benadering. Henno van Bergeijk heeft inmiddels meerdere rally’s probleemloos gereden met zijn G450X Flexfuel. En zelf mochten we ook een weekje testrijden met de BMW, waarbij bleek dat het systeem in de basis inderdaad prima functioneert. Bij lage temperaturen met enkel ethanol in de tank had het blok echter wel moeite om op gang te komen, een makke die simpel te verklaren is. Ethanol heeft namelijk een hoger kookpunt dan normale benzine en wil daarom bij lagere temperaturen slecht verdampen. Standaard is bio-ethanol een alcoholbrandstofmix van 15% benzine en 85% ethanol (vandaar de naam E85), bij lage temperaturen moet de motor dus starten op enkel de 15% benzinedampen. Iets dat niet lukt als de buitentemperatuur te laag is. Dit is ook de reden dat brandstoffabrikanten het aandeel benzine in bio-ethanol gedurende de wintermaanden opschroeven tot zo’n 40% (dan wordt het E60 dus). Wanneer het blok op bedrijfstemperatuur is maakt het overigens niet meer uit of je nu enkel ethanol of benzine in de tank hebt. Alhoewel, de plus aan vermogen die je ervaart wanneer je enkel op ethanol rijdt is toch wel indrukwekkend.Jeroen Visscher weet dat ze op de goede weg zijn, maar erkent ook dat er nog wat plooien gladgestreken moeten worden. “Helemaal hufterproof is het systeem nog altijd niet. Stel je rijdt op benzine de tank volledig leeg en gooit hem vervolgens vol met ethanol, dan kun je je voorstellen dat de computer volledig van slag raakt. Dat zijn zaken die we er eerst uit moeten halen. Dat kan ook wel, maar het vergt tijd en dan moet je afwegen of het de investering wel waard is. Auto’s met een flexfuel-motor zie je steeds meer, maar of dat in de toekomst ook in de motorbranche het geval is betwijfel ik. Natuurlijk, het kan wel, maar de ECU is duurder en je zult toch wat componenten, bijvoorbeeld grotere injectoren, moeten aanpassen en dat kost geld. Bovendien moet je je afvragen in hoeverre flexfuel voor de reguliere motorrijder überhaupt interessant is. Het verbruik van E85 ligt namelijk toch ongeveer 25 procent hoger dan normaal, dus de actieradius – vaak toch een hekel punt bij motorrijders – wordt kleiner, terwijl de prijs per liter gelijk is.”Ondanks dat Henno van Bergeijk een zonnige toekomst voorziet voor het hele flexfuel verhaal, ziet ook hij nog wel wat beren op de weg. “Hoe je het ook wendt of keert, je maakt het jezelf wel onnodig moeilijk. Goedkoper is het niet en bio-ethanol is lang nog niet overal verkrijgbaar. Er wordt echter op Europees niveau gepraat over subsidies voor pomphouders die biobrandstoffen aanbieden, dat zou betekenen dat er meer verkooppunten komen, maar ook dat de literprijs omlaag gaat. Maar dat is allemaal koffiedik kijken, ik zie dat wat wij nu doen vooral als een stuk promotiewerk. We laten zien dat motorsport en op een verantwoorde manier omgaan met het milieu best hand in hand gaan. Natuurlijk, ik weet ook wel dat het slechts een druppel op de gloeiende plaat is, maar je moet ergens beginnen. En ik geloof oprecht dat we hiermee op de goede weg zitten!”