Batterijen en Autorijden

Er is de laatste tijd veel te doen over de opslag van zonne-energie. We kennen heel veel vormen van energie en daarmee ook heel veel vormen van opslag. De belangrijkste energie-opslag die we nu kennen is die van steenkool, aardgas of aardolie in de grond. Wij mensen zijn in staat geweest deze zorgvuldig opgebouwde bio-energie er in no-time door te jassen. 

En dan te bedenken dat de zon ons per dag ruimhartig van energie voorziet, die we niet op het juiste moment of op de juiste plaats nodig hebben. We moeten dan denken aan duurzame zonne-energie of windenergie. Graag willen we, als we de weg op willen, de energie in een doosje doen, zodat we die als accu of batterij kunnen meenemen in plaats van een klotsende tank met benzine, gas of in de toekomst waterstof.

Over batterijen dus. Het zijn kleine chemische fabriekjes die je aan het elektriciteitsnet of aan je zonnepanelen kunt hangen om ze op te laden en waarop je daarna je auto kunt laten rijden, met je smartphone kunt bellen, of je lampjes kunt laden branden. Je batterij levert de elektrische energie, die je er zojuist hebt ingestopt.

Voor energieopslag is het handig om het kilowattuur (kWh) te gebruiken. Natuurkundigen zijn er op zich niet blij mee, maar het is beter dan de calorie of wat een paard in een dag kan volbrengen.

Verbruik en rendement

De elektriciteitsrekening leert ons dat we in Hees gemiddeld zo'n 3500kWh per jaar verbruiken (750EU). Een auto (Tesla 3) verbruikt 0,147kWh energie per kilometer. Die energie wordt voornamelijk verbruikt aan optrekken van zo’n 1600kg massa, remmen, de luchtweerstand van de auto en de rolweerstand van de banden. Bij 20.000km per jaar verbruik je dus 20.000 x 0,147 = 2940kWh en dat is al gauw in de orde van je jaarlijks huishoudelijk verbruik. Hang je je auto aan het net, dan kost je dat dus zo'n 2940 x 0,22EU = 647EU.

Als je Tesla een benzinemotor had gehad en 6 liter op 100km zou verbruiken, dan kom je op (20.000/100) x 6 = 1200 liter en dat kost je 1800EU. Dus voor een kleine 1150EU minder rijd je ook nog eens veel schoner maar wel met een auto die zo’n slordige 45.000EU kost en die Jan-met-de-pet niet zomaar kan betalen.

In die Tesla zit een Lithium-ion batterij van 50kWh, terwijl 12 zonnepanelen op een dag 10 tot 15kWh kunnen leveren, die zou je dus gemakkelijk op je batterij kunnen aansluiten; zo'n auto is echt wel een slokop, om in benzinetermen te spreken. Die batterij-inhoud kun je dus mooi als buffer voor je zonnepanelen aanwenden en als je er meer dan vijftig hebt, dan kun je er èn je auto op laten rijden èn je huishouden van energie voorzien. In een lange donkere winter, zal je overigens toch naar Essent moeten, maar dan gaat het wel helpen. 

En dan nog iets: Een benzinemotor is gebaseerd op ontploffinkjes van benzinedamp, waarbij de bougies zorgen voor de ontsteking ervan. Bij die explosiemotor komt veel warmte vrij en die moet worden afgevoerd (koelen dus). Het rendement van zo'n benzinemotor is dus veel lager dan die van een elektromotor (20% tegen 85%) terwijl de verbrandingsmotor toch een staaltje van hoge ontwikkelingsgraad kent. De grote adder onder het gras is dat in de keten naar het opladen van die batterij, ook veel rendementsverliezen optreden en dat huidige energiecentrales nog steeds veel CO₂ produceren. 

Tegenwoordig zitten er complete computers onder de motorkap, die niet alleen het gebruik optimaliseren, maar ook zo “slim” waren geprogrammeerd, dat zodra er iemand met een meetsonde in de uitlaat kwam, de motor onmiddellijk zijn uitstoot verminderde. Het heeft Volkswagen miljarden aan goodwill en boetes gekost.

Stressen

Met 50kWh en een verbruik van 0,147kWh/km kun je met een Tesla zo'n 350km rijden, maar het zal er wel op neerkomen dat je na 300km al zenuwachtig begint te worden wanneer je met vrieskou in een file staat, om moet rijden of windkracht acht tegen hebt. Tegen de overkill van zo'n benzinemotor kun je nauwelijks op. Er is eigenlijk geen andere mogelijkheid dan via een batterij je energie op te slaan. Alleen waterstof is een CO₂ vrij alternatief, waarbij je op een tank ruimhartig 500km kunt halen. We moeten er nog een paar jaar op wachten, want er staan nog maar een handvol van die H₂ pompen in Nederland.

Dan is er nog het probleem van het trage opladen. Bij een pomp sta je niet langer dan twee minuten 50 liter benzine te tanken om weer 500km vooruit te kunnen. Om een accu vol te krijgen heb je minimaal 30 minuten (snelladers) en maximaal enkele uren nodig (thuislader). Probleem is natuurlijk dat je heel veel stroom in weinig tijd uit het net moet trekken (100Amp bij 220V levert 22kW in een uur), en dat levert al gauw rokende kabels op. Een zorgvuldige planning en geduld is dus een vereiste. Er is ook speciale elektronica nodig om Lithium-ion baterijen veilig en efficiënt op te laden.

En als je met je auto van 1500kg met een windvangende caravan van 700kg een berg oprijdt van zo'n 1500 meter hoog, dan kost je dat ongeveer de halve inhoud van je brandstofcel, als je er dan ook nog de stoelverwarming of de airco bij aanzet wordt een ritje door de Pyreneeën een hachelijke onderneming en kun je zomaar in Lourdes gaan hopen op betere tijden. In Nederland blijven en je auto niet te zwaar beladen luidt voorlopig het devies.

In een tabel heb ik de actieradii van wat auto's bij elkaar gezocht met hun verbruik per km. Het leert ons dat elektrisch rijden een mooi, maar kostbaar alternatief is, als je maar niet te ver wilt. Gewoon meer lopen, meer fietsen, de bus of de trein nemen of straks de buizenpost van Elon Musk, maar niet zijn raketdienst natuurlijk. 

Merk	vanaf Prijs (EU)	Energie Accu kWh	kWh/100km	Actieradius (km)	Gewicht (kg)
Tesla 3	40.000	50,0	14,7	350	1611
Kia-e- Niro	42.510	64,0	16,6	385	1737
Hyundai-Kona-e	39.195	64,0	16,0	400	1685
Audi-e-tron	84.100	83,6	22,6	370	2490
Tesla X 100D	117.820	94,0	21,4	440	2459
Smart EQ for 2	23.760	16,7	15,9	105	985

Bronnen: Tesla folder

Sites: 

https://ev-database.nl, je vindt er specificaties van alle e-auto’s

https://nl.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion-accu  

Tekening: Joop van Eck: van een opgewonden Saab93 (1:12; 5000km/jr)