WiDE: Forlængelse af Dieselmotorers Levetid i en Dekarboniserende Verden

Transport udgør cirka en femtedel af de globale CO2-emissioner, hvor vejtransport alene står for tre fjerdedele af disse emissioner.

De fleste af disse vejtransportemissioner kommer fra personkøretøjer som biler og busser, efterfulgt af fragtlastbiler. Mens benzin er den mest almindelige brændstof til lette køretøjer, er diesel den primære brændstof til erhvervskøretøjer som lastbiler og busser.

Det skyldes, at denne blanding af kulbrinter, der opnås ved destillation af råolie, har højere motor‑effektivitet.

Diesel har faktisk en 25 % til 35 % bedre brændstofeffektivitet end benzin, hvilket gør den til det bedste valg for erhvervskøretøjer. Ud over at tilbyde bedre brændstoføkonomi leverer dieselmotorer bedre acceleration samt træk‑ og transportkapacitet, kræver mindre vedligeholdelse og har større holdbarhed.

Men samtidig er diesel en af de største bidragsydere til luftforurening gennem forurenende stoffer som sod, kulilte (CO), kvælstofoxider (NOx), svovloxider (SOx), kulbrinter (HC) og partikler (PM).

Dieselmotorer udsender også kuldioxid (CO2), som, selvom den ikke er direkte giftig som andre gasser, er en betydelig drivhusgas. Data viser, at dieselbrændstofforbruget udgjorde omkring 25 % af det samlede amerikanske transportsektors CO2-emissioner i 2022.

For at hjælpe med at reducere de negative virkninger af dieselbrændstof på vores sundhed og miljøet, vendte forskere fra Federal University of Technology Owerri (FTO) i Nigeria sig mod Water-in-Diesel Emulsion (WiDE)-teknologi og identificerede den som en lovende strategi for at reducere forurening fra dieselmotorer¹ samtidig med at opretholde eller endda forbedre deres ydeevne.

Diesel‑emissioner: Hvorfor de forbliver en stor forureningsudfordring

Som en væsentlig kilde til skadelige emissioner udgør dieselmotorer alvorlige sundhedsrisici, såsom luftvejsproblemer og hjerte‑ og kredsløbsproblemer. De bidrager også til miljøproblemer som smog, sur regn og global opvarmning.

For at mindske den miljømæssige påvirkning af kompressions‑tændingsmotorer anvender moderne dieselmotorer forskellige emissionskontrolteknologier, såsom dieseloxidationskatalysatorer (DOC), selektiv katalytisk reduktion (SCR), udstødningsgasrecirkulation (EGR) og dieselpartikelfiltre (DPF).

Selvom disse teknologier kan hjælpe med at reducere emissioner, gør de det ikke fuldstændigt, og desuden øger de motorernes omkostninger og kompleksitet.

For eksempel reducerer DOC effektivt CO og HC, men har minimal effekt på partikel‑ og NOx‑emissioner, mens DPF er effektiv til at reducere partikel‑emissioner, men ikke adresserer CO eller NOx, som kan reduceres effektivt af den omkostningseffektive EGR, men den kan let øge partikel‑emissionerne.

Der findes andre alternativer, såsom biodiesel, som er afledt af biomasse og har haft succes med at reducere PM, CO og HC betydeligt, men igen kan den øge NOx‑emissionerne.

NOx‑ og PM‑dannelse, som FTO‑forskerne bemærkede i deres undersøgelse, er temperaturafhængige og viser et omvendt forhold, hvilket betyder, at reduktion af den ene ofte øger den anden.

En løsning på dette problem er at introducere vand i forbrændingskammeret, hvilket væsentligt reducerer både NOx‑ og PM‑emissioner. Der findes nu flere forskellige måder at tilføre vand til dieselmotorer på. Dette inkluderer Fumigating Water into the Inlet Manifold (FWIM) og Direct Water Injection (DWI), som reducerer NOx‑ og PM‑emissioner, men kan øge HC‑ og CO‑emissioner.

Der er endnu en nem, men effektiv måde at reducere dieselmotors forurening på, og det er Water-in-Diesel Emulsion (WiDE).

WiDE: Forlængelse af Dieselmotorers Levetid i en Dekarboniserende Verden

Blanding af vand i diesel, faciliteret af overfladeaktive stoffer, viser positive effekter på emissionsreduktion, motorydelse og forbrændingseffektivitet. Denne teknik kan faktisk reducere sod‑ og NOx‑emissioner med over 60 % samtidig med at ydeevnen forbliver stærk, eller endda forbedre motorens effektivitet nogle gange.

Denne renere mulighed, som sænker forbrændingstemperaturen, reducerer varmetidsforbrændingens varighed, øger jet‑momentum og forbedrer brændstoføkonomien, fungerer i eksisterende dieselmotorer uden modifikation.

WiDE‑teknologi: Hvordan Water-in-Diesel reducerer emissioner og forbedrer ydeevne

Når diesel blandes korrekt, har den tendens til at flyde til toppen, fordi den er lettere end vand. Et emulsionbrændstof er derimod en blanding af to umiskelige væsker, som ikke kan blandes fuldstændigt, hvor den ene substans er fordelt i den anden. Emulsionen skabes derfor ved hjælp af høj‑energi‑teknikker med hjælp fra overfladeaktive stoffer.

For at dieselmotoren kan køre på emulsionbrændstof, er WiDE‑stabilitetstiden kritisk, da faldende emulsionstabilitet under drift vil påvirke forbrændingssystemet negativt og få motoren til at fejle for tidligt.

Specielle kemikalier kaldet overfladeaktive stoffer spiller en væsentlig rolle i at holde diesel og vand jævnt blandet. De skaber stabile emulsioner ved at reducere overfladespændingen mellem de to, hvilket effektivt binder dem sammen.

Så i WiDE‑teknologi blandes meget små vanddråber i dieselbrændstof, og overfladeaktive stoffer tilsættes for at holde dem jævnt blandet, så emulsionen kan forblive stabil i op til 60 dage. Når denne kombination brænder i motoren, fordamper vanddråberne hurtigt, hvilket udløser et fænomen kendt som en “mikro‑eksplosion”, der splinter brændstoffet i finere partikler.

Dette forbedrer blandingen af luft og brændstof under forbrændingen, sænker de maksimale forbrændingstemperaturer og reducerer dannelsen af kvælstofoxider. Den fulde forbrænding reducerer også sod og PM‑emissioner.

Givet potentialet i denne simple teknik til at reducere dieselmotors forurening betydeligt uden at kræve omdesign af motoren, har forskere ved FUTO undersøgt teknologien nærmere og dens løfte om en hurtig vej til renere dieselbrug ved at analysere studier fra hele verden.

Ifølge de studier, der er gennemgået i WiDE‑analysen, kan kørsel af dieselmotorer på WiDE drastisk reducere skadelige emissioner. Især faldt NOx‑emissionerne med 67 % og PM med 68 % sammenlignet med standarddiesel, hvilket “positionerer den som et renere alternativt brændstof til dieselmotorer.”

Ud over miljøfordelene rapporterede flere eksperimenter også ydeevnefordele. Dette inkluderer forbedringer i bremsetermisk effektivitet (BTE), som måler et systems evne til at omdanne brændstof til nyttigt arbejdsoutput. Desuden viser studier af andre motorpræstationskarakteristika, såsom bremsestyrke, BSFC og drejningsmoment, lovende resultater med WiDE.

Således producerer WiDE‑motorer ikke kun renere udstødning, men de udnytter også brændstoffet mere effektivt.

“Water-in-diesel-emulsioner er en praktisk og omkostningseffektiv måde at gøre dieselmotorer renere på,” sagde hovedforfatter Dr. Chukwuemeka Fortunatus Nnadozie. “Da teknologien ikke kræver omdesign af motoren, tilbyder den en umiddelbar vej mod lavere emissioner i både udviklingslande og udviklede lande.”

Samtidig afslørede et kig på betydningen af overfladeaktive stoffer, at valg af den rette overfladeaktive og dens koncentration er nøglen til emulsionens stabilitet, hvilket påvirker både ydeevne og sikkerhed for brændstoffet.

Forskerne fandt, at flere overfladeaktive giver de bedste resultater, idet de forbedrer både stabiliteten af brændstofblandingen og kvaliteten af forbrændingen i motoren.

På trods af de opmuntrende resultater understregede forskerne behovet for yderligere arbejde med fokus på at forfine kombinationerne af overfladeaktive og vurdere emulsionens langsigtede påvirkning på motorens komponenter.

Endnu vigtigere kan WiDE tilbyde en praktisk måde at reducere forurening fra nuværende driftsmotorer og bidrage til andre rene teknologier i stedet for at erstatte renere, langsigtede løsninger. Kombination af denne brændstoftilgang med biodiesel og avancerede emissionskontrolsystemer kan ifølge teamet hjælpe med at understøtte bredere klima‑ og luftkvalitetsmål.

“Denne teknologi kan bygge bro mellem konventionel dieselbrug og en renere energifremtid,” sagde medforfatter Professor Emeka Emmanuel Oguzie. “Med korrekt formulering og testning kunne den blive en vigtig del af bæredygtig transport og industrielle energisystemer.”

Alternativer til diesel: Lav‑emissionsbrændstoffer og rene transportløsninger

WiDE‑teknologi er blot én af de mange måder, transportsektoren kan tackle diesels begrænsninger på. Jagten på renere alternativer har ført til en række brændstoffer og fremdriftsteknologier, som kan hjælpe branchen med at opnå langsigtet dekarbonisering. En lovende vej til at reducere emissioner er biodiesel og vedvarende diesel, som er afledt af biomasse.

Biodiesel produceres ved transesterificering af vegetabilske olier såsom sojaolie, solsikkeolie, rapsolie og palmeolie, dyrefedt fra kødforarbejdningsanlæg samt genanvendt madolie fra restauranter. Alger er også en lovende kilde til biomasse‑feedstock.

Vedvarende diesel ligner biodiesel, men er et kulbrinte, der kemisk svarer til petroleumdiesel.

Hydrogen er endnu en løsning til at begrænse drivhusgasemissioner fra motorkøretøjer gennem hydrogen‑forbrændingsmotorer (H2ICE) og hydrogen‑brændselsceller (FCEV’er). Begge kan drive køretøjer ved hjælp af nul‑kulstofbrændstof.

Når det gælder H2‑ICE, bruger de almindelige forbrændingsmotorer hydrogen i stedet for diesel eller benzin.

FCEV’er genererer elektricitet fra hydrogen ved hjælp af en enhed kaldet en brændselscelle, hvor hydrogen kombineres med ilt for at producere elektricitet, der driver den elektriske motor, ligesom et el‑køretøj.

Mens forbrændingsmotorer er mest effektive under høj belastning, hvilket gør H2‑ICE til det mest egnede valg for tunge lastbiler, er FCEV’er mere effektive ved lavere belastning, hvilket gør dem ideelle til bugseringsbiler eller betonblandingsbiler.

Både H2‑ICE og FCEV’er har lignende emissionsprofiler, men mens førstnævnte kan producere NOx og spor af CO2, producerer sidstnævnte kun vanddamp.

Som følge heraf forfølger flere bilproducenter aktivt FCEV‑planer, herunder BMW Group, Toyota og Hyundai Motor. For nylig præsenterede Alpine også sin hydrogen‑drevne koncept‑superbil, Alpine Alpenglow, som leverer 740 hk ved 7.600 o/min, når en 9.000 o/min rødlinje og kan nå 205 mph.

Men som for nylig delt, kommer hydrogen med sine egne omkostninger og infrastrukturudfordringer, som skal tackles med politisk støtte, investeringer og offentligt‑private partnerskaber for at fremme adoption.

Derefter findes der syntetiske brændstoffer, eller e‑brændstoffer, fremstillet ved hjælp af fanget kulstof og grøn hydrogen. Dette alternative brændstof skabes gennem kemisk behandling. De fleste syntetiske brændstoffer er blevet produceret ved at behandle eksisterende fossile brændstofkilder, såsom at omdanne naturgas til brændstofolier, flydende kul og omdanne det til diesel og benzin, og for nylig omdanne træ eller animalsk affald til brændstofolier.

Disse muligheder bruger dog fast eller lagret kulstof, hvilket betyder, at de frigiver CO2 i atmosfæren. E‑brændstoffer eliminerer dette problem ved at fjerne afhængigheden af fossile brændstoffer, hvilket muliggør dekarbonisering af energitunge sektorer.

Disse brændstoffer fremstilles ved at udtrække CO2 fra atmosfæren, og hvis de emissioner, der frigives under forbrændingen, svarer til den CO2, der blev brugt til at producere dem, betragtes denne metode som CO2‑neutral.

For at syntetisere e‑brændstof udvindes CO2 enten gennem luftfangst, som suger CO2 direkte fra den omgivende atmosfære ved hjælp af flydende opløsningsmidler eller faste sorbenter, eller ved at indfange CO2 udledt fra andre industrielle processer. Den indfangede CO2 kombineres derefter med hydrogen og udsættes for høje temperaturer og tryk, som omdanner den til kulbrinter.

Sammen hjælper disse løsninger med at tackle dieselens miljøpåvirkning og baner vejen for en renere, mere bæredygtig transportfremtid.

Investering i renere teknologi

Cummins Inc (CMI ) er en af verdens førende producenter af diesel‑ og naturgasmotorer, især til tunge lastbiler og industrielle anvendelser.

Virksomheden investerer aktivt i dekarboniseringsteknologier, herunder hydrogenmotorer, brændselsceller og avancerede efterbehandlingssystemer. Gennem sin “Destination Zero”-strategi arbejder Cummins på at forbedre diesel‑effektivitet og emissioner på kort sigt, mens de skalerer nul‑emissionsløsninger på lang sigt.

Det globale kraftløsningsfirma opererer gennem nogle få nøglesegmenter.

Components‑segmentet designer og fremstiller aksler, bremser, drivlinjer og affjedringssystemer, mens Power Systems‑segmentet fokuserer på alternatorer og primære generatoranlæg. Dets Accelera‑segment fremstiller og understøtter elektrificerede kraftsystemer, herunder batteri‑, brændselscelle‑ og elektriske drivlinjeteknologier samt hydrogenproduktions‑teknologier. Derudover er der Engine‑segmentet, som fremstiller en række naturgas‑ og diesel‑drevne motorer, mens Distribution‑segmentet understøtter kraftgenereringssystemer, høj‑effekt‑motorer og tunge‑ og mellem‑tunge motorer.

Balanceringen af dieselinnovation med langsigtede energiovergangsmål har hjulpet CMI‑aktierne til at stige 6,65 % YTD og 68,78 % i løbet af det sidste år, nu handlet til $543,42. Med en markedsværdi på $75 milliarder har Cummins en EPS (TTM) på 20,51 og en P/E (TTM) på 26,54. Den betaler en udbytteafkast på 1,47 %.

Når det gælder virksomhedens finansielle position, rapporterede Cummins $33,7 milliarder i omsætning for hele 2025. Dets Distribution‑ og Power Systems‑segmenter opnåede rekordomsætning og rentabilitet sidste år, drevet af “robust efterspørgsel efter backup‑kraft til datacentre.” Dets GAAP‑nettoresultat for perioden var $2,8 milliarder, og den udvannede EPS var $20,50.

Kontantudbyttet blev hævet for 16. år i træk, hvor Cummins returnerede lidt over $1 milliard til aktionærerne gennem udbytte.

Disse “stærke driftsresultater” kom “trods vedvarende svaghed på det nordamerikanske lastbilmarked,” med CEO Jennifer Rumsey, der udtalte: “2025 markerede et historisk år for Cummins, da vi gjorde betydelige fremskridt med at fremme nøgle‑strategiske prioriteter, mens vi fortsat forbedrede ydeevnen fra cyklus til cyklus.”

For hele 2025 rapporterede Cummins også $458 millioner, eller $3,28 pr. udvandet aktie, i omkostninger relateret til elektrolyse‑forretningen inden for Accelera. Denne handling blev foretaget som en del af en strategisk gennemgang initieret som svar på ændringer i forventningerne til hydrogen‑adoption, for at strømline driften og reducere løbende omkostninger i lyset af den svagere efterspørgselsprognose.

I mellemtiden registrerede Cummins for Q4 2025 en omsætning på $8,5 milliarder, GAAP‑nettoresultat på $593 millioner og udvandet EPS på $4,27.

Segment‑vis steg Accelera‑salget mest, med 31 % til $131 millioner, på grund af timingen af elektrolyse‑installationer, efterfulgt af Power Systems, som steg 11 % til $1,9 milliarder, drevet af øget efterspørgsel efter kraftgenerering, især i datacenter‑markeder i Nordamerika, Kina og Asien‑Stillehavsområdet.

Efterspørgslen efter kraftgenereringsprodukter, især til datacenter‑applikationer, bidrog også til at øge salget i distributionssegmentet med 7 % til $3,3 milliarder. Omvendt faldt komponentsegmentets salg med 7 % til $2,4 milliarder på grund af lavere efterspørgsel efter mellem‑ og tung‑lastbiler i USA, men rapporterede stærkere efterspørgsel i Europa og Kina. I mellemtiden førte lavere efterspørgsel efter mellem‑ og tung‑lastbiler i USA og Mexico til et fald på 4 % i motorsalget.

Nu, for det aktuelle år, forudser virksomheden, at omsætningen vil stige mellem 3 % og 8 %, med planer om fortsat at generere stærk driftskontantstrøm og returnere 50 % af driftskontantstrømmen til aktionærerne på lang sigt.

“I 2026 forventer vi, at efterspørgslen vil være lidt bedre på de nordamerikanske motorvejs‑lastbilmarkeder, især i anden halvdel af året, kombineret med fortsat styrke i datacenter‑kraftgenereringsmarkederne. Cummins er godt positioneret til at investere i fremtidig vækst, levere stærke finansielle resultater og returnere kontanter til aktionærerne i 2026.”

– Rumsey

Seneste Cummins Inc. (CMI) aktienyheder og udviklinger

Konklusion

Selvom de er integreret i talrige industrier takket være deres holdbarhed, høje effektivitet og betydelige drejningsmoment, er dieselmotorer også en væsentlig kilde til skadelige emissioner, herunder NOx, PM, CO, HC og SO2, som udgør alvorlige sundhedsrisici og er uforenelige med globale klima‑ og luftkvalitetsmål.

Water-in-Diesel Emulsion (WiDE)-teknologi udgør en overbevisende løsning her. Ved at reducere skadelige emissioner betydeligt uden at kræve omdesign af motoren, tilbyder den en praktisk og omkostningseffektiv vej til renere forbrænding.

Selvom den ikke er en permanent erstatning for nul‑emissionsteknologier, kan WiDE spille en afgørende overgangsrolle. Når den kombineres med andre innovationer såsom biodieselblandinger og nye rene brændstoffer, hjælper den med at bygge bro mellem den ældre dieselafhængighed og en bæredygtig energifremtid.

Referencer

^{1. Nnadozie, C. F., Onuoha, C. P., Oguzie, E. E., & Emereibeole, E. I. (2025). Fremskridt inden for strategier for reduktion af diesel‑emissioner: et fokus på water-in-diesel emulsion‑teknologi. Carbon Research, 4, 45. https://doi.org/10.1007/s44246-025-00210-y}