Batterij elektrisch voertuig

Bij een elektrisch voertuig speelt de accu, of beter gezegd het accupakket, een doorslaggevende rol. Dit onderdeel bepaalt onder meer de actieradius, laadtijd, het gewicht en de prijs van een elektrische auto. In dit artikel vertellen we je alles wat je moet weten over batterijen.

Laten we beginnen met het feit dat elektrische voertuigen lithium-ionbatterijen gebruiken. Dergelijke batterijen zijn ook te vinden in mobiele telefoons en laptops. Er zijn verschillende soorten lithium-ion batterijen die verschillende grondstoffen verwerken zoals kobalt, mangaan of nikkel. Het voordeel van lithium-ion batterijen is dat ze een hoge energiedichtheid en een lange levensduur hebben. Het nadeel is dat het niet mogelijk is om het volledige vermogen te gebruiken. De batterij volledig ontladen is schadelijk. In de volgende paragrafen zal aan deze zaken meer aandacht worden besteed.

In tegenstelling tot een telefoon of laptop hebben elektrische voertuigen een batterij die is opgebouwd uit een verzameling cellen. Deze cellen vormen een cluster dat in serie of parallel geschakeld kan worden. De batterij neemt veel ruimte in beslag en weegt veel. Om het gewicht zo goed mogelijk over de auto te verdelen, wordt de accu meestal in de bodemplaat ingebouwd.

hoedanigheid

De capaciteit van de batterij is een belangrijke factor in de prestaties van een elektrisch voertuig. Het vermogen wordt aangegeven in kilowattuur (kWh). Zo heeft de Tesla Model 3 Long Range een accu van 75 kWh, terwijl de Volkswagen e-Up een accu van 36,8 kWh heeft. Wat betekent dit nummer precies?

Watt - en dus kilowatt - betekent het vermogen dat een batterij kan produceren. Als een batterij een uur lang 1 kilowatt aan stroom levert, is dat 1 kilowatt.uur energie. Capaciteit is de hoeveelheid energie die een batterij kan opslaan. Wattuur wordt berekend door het aantal ampère-uren (elektrische lading) te vermenigvuldigen met het aantal volt (spanning).

In de praktijk zul je nooit de volledige batterijcapaciteit tot je beschikking hebben. Een volledig ontladen accu - en dus 100% van zijn capaciteit gebruiken - is nadelig voor de levensduur. Als de spanning te laag is, kunnen de elementen beschadigd raken. Om dit te voorkomen laat de elektronica altijd een buffer achter. Volledig opladen draagt ​​​​ook niet bij aan de batterij. Het beste is om de batterij op te laden van 20% tot 80% of ergens daar tussenin. Als we het hebben over een batterij van 75 kWh, is dat de volledige capaciteit. Daardoor heb je in de praktijk altijd te maken met minder bruikbare capaciteit.

temperatuur

Temperatuur is een belangrijke factor die de capaciteit van de batterij beïnvloedt. Een koude batterij leidt tot een aanzienlijke capaciteitsvermindering. Dit komt omdat de chemie in de batterij niet zo goed werkt bij lage temperaturen. Hierdoor heb je in de winter te maken met een kleiner bereik. Hoge temperaturen hebben ook een negatieve invloed op de prestaties, maar in mindere mate. Warmte heeft een groot negatief effect op de levensduur van de batterij. Koude heeft dus een kortetermijneffect, terwijl warmte een langetermijneffect heeft.

Veel elektrische voertuigen hebben een batterijmanagementsysteem (BMS) dat onder andere de temperatuur bewaakt. Vaak grijpt het systeem ook actief in door te verwarmen, te koelen en/of te ventileren.

levensduur

Veel mensen vragen zich af wat de accuduur is van een elektrische auto. Aangezien elektrische voertuigen nog relatief jong zijn, is er nog geen definitief antwoord, vooral als het gaat om de nieuwste batterijpakketten. Dit is natuurlijk ook afhankelijk van de machine.

De levensduur wordt mede bepaald door het aantal laadcycli. Met andere woorden: hoe vaak wordt de accu opgeladen van leeg naar vol. Zo kan de laadcyclus worden onderverdeeld in verschillende ladingen. Zoals eerder vermeld, is het het beste om elke keer tussen de 20% en 80% op te laden om de levensduur van de batterij te verlengen.

Overmatig snel opladen is ook niet bevorderlijk voor het verlengen van de batterijduur. Dit komt door het feit dat tijdens snelladen de temperatuur enorm stijgt. Zoals eerder vermeld, hebben hoge temperaturen een negatieve invloed op de levensduur van de batterij. Voertuigen met een actief koelsysteem kunnen hier in principe tegen. Over het algemeen wordt aangeraden om snelladen en normaal opladen af ​​te wisselen. Het is niet zo dat snelladen slecht is.

Elektrische voertuigen zijn al geruime tijd op de markt. Dus bij deze auto's kun je zien hoeveel de batterijcapaciteit is afgenomen. De productiviteit daalt doorgaans met ongeveer 2,3% per jaar. De ontwikkeling van batterijtechnologieën staat echter niet stil, waardoor de mate van degradatie alleen maar afneemt.

Met EV's die vele kilometers hebben afgelegd, zijn stroomonderbrekingen niet zo erg. Tesla's die meer dan 250.000 km hebben afgelegd, hadden soms meer dan 90% batterijcapaciteit over. Aan de andere kant zijn er ook Tesla's waarbij de hele accu vervangen is met minder kilometers.

productie

Ook de productie van batterijen voor elektrische voertuigen roept vragen op: hoe milieuvriendelijk is de productie van dergelijke batterijen? Gebeuren er ongewenste dingen tijdens het productieproces? Deze vragen hebben betrekking op de samenstelling van de batterij. Omdat elektrische voertuigen op lithium-ionbatterijen rijden, is lithium sowieso een belangrijke grondstof. Er worden echter ook verschillende andere grondstoffen gebruikt. Afhankelijk van het type batterij wordt ook kobalt, nikkel, mangaan en/of ijzerfosfaat gebruikt.

omgeving

De winning van deze grondstof is belastend voor het milieu en tast het landschap aan. Daarnaast wordt bij de productie vaak geen gebruik gemaakt van groene stroom. Zo belasten elektrische voertuigen ook het milieu. Het klopt dat batterijgrondstoffen grotendeels recyclebaar zijn. Afgedankte batterijen van elektrische voertuigen kunnen voor andere doeleinden worden gebruikt. Lees meer over dit onderwerp in het artikel over hoe groen elektrische voertuigen zijn.

Arbeidsomstandigheden

Vanuit het oogpunt van arbeidsomstandigheden is kobalt de meest problematische grondstof. Er zijn zorgen over de mensenrechten tijdens de mijnbouw in Congo. Ze praten over uitbuiting en kinderarbeid. Dit heeft overigens niet alleen betrekking op elektrische voertuigen. Dit probleem is ook van invloed op batterijen van telefoons en laptops.

Расходы

Batterijen bevatten dure grondstoffen. Zo is de vraag naar kobalt, en daarmee de prijs, omhooggeschoten. Nikkel is ook een dure grondstof. Dit betekent dat de productiekosten van batterijen vrij hoog zijn. Dit is een van de belangrijkste redenen waarom elektrische voertuigen duurder zijn in vergelijking met hun benzine- of dieselequivalent. Het betekent ook dat een modelvariant van een elektrische auto met een grotere accu vaak direct veel duurder wordt. Het goede nieuws is dat batterijen structureel goedkoper zijn.

Downloaden

Nauwkeurigheidspercentage

De elektrische auto geeft altijd aan welk percentage van de accu is opgeladen. Dit wordt ook wel genoemd Ladingsgraad genaamd. Een alternatieve meetmethode is Diepte van ontlading. Dit geeft aan hoe laag de batterij is, niet hoe vol deze is. Zoals bij veel benzine- of dieselvoertuigen, vertaalt zich dit vaak in een schatting van de resterende kilometerstand.

De auto kan nooit precies zeggen welk percentage van de batterij er nog over is, dus het is het beste om het lot niet te verleiden. Als de batterij bijna leeg is, worden onnodige luxe zoals verwarming en airconditioning uitgeschakeld. Als de situatie echt nijpend wordt, zal de auto alleen nog maar langzaam kunnen rijden. 0% betekent niet een volledig ontladen accu vanwege de eerder genoemde buffer.

Laadvermogen

De oplaadtijd is afhankelijk van zowel het voertuig als de oplaadmethode. In het voertuig zelf zijn de batterijcapaciteit en het laadvermogen van cruciaal belang. De capaciteit van de batterij is al eerder besproken. Als het vermogen wordt uitgedrukt in kilowattuur (kWh), dan wordt het laadvermogen uitgedrukt in kilowatt (kW). Het wordt berekend door de spanning (in ampère) te vermenigvuldigen met de stroom (volt). Hoe hoger het laadvermogen, hoe sneller de auto oplaadt.

Conventionele openbare laadstations worden geladen met 11kW of 22kW AC. Niet alle elektrische voertuigen zijn echter geschikt voor 22 kW laden. Opladers voor snelladen worden opgeladen met gelijkstroom. Dit kan met een veel hoger draagvermogen. Tesla superchargers laden 120kW en Fastned 50kW snelladers 175kW. Niet alle elektrische voertuigen zijn geschikt voor snelladen met een groot vermogen van 120 of 175 kW.

Openbare laadstations

Het is belangrijk om te weten dat opladen een niet-lineair proces is. Opladen bij de laatste 20% gaat veel langzamer. Dit is de reden waarom oplaadtijd vaak wordt aangeduid als opladen tot 80%.

De laadtijd is afhankelijk van verschillende factoren. Een factor is of u eenfasig of driefasig laadt. Driefasig opladen is het snelst, maar niet alle elektrische voertuigen zijn hiervoor geschikt. Daarnaast gebruiken sommige huizen alleen een enkelfasige aansluiting in plaats van een driefasige.

Conventionele openbare laadpalen hebben een driefasige aansluiting en zijn verkrijgbaar in 16 en 32 ampère. Het opladen (van 0% naar 80%) van een elektrisch voertuig met een 50 kWh batterij duurt ongeveer 16 uur bij 11 Ampère of 3,6 kW paallaadstations. Met 32 A laadpalen (22 kW palen) duurt het 1,8 ​​uur.

Het kan echter nog sneller: met een 50kW snellader duurt het een kleine 50 minuten. Momenteel zijn er ook snelladers van 175 kW waarmee een batterij van 50 kWh in 80 minuten zelfs tot XNUMX% is opgeladen. Lees meer over openbare laadpalen in het artikel over laadpalen in Nederland.

Thuis opladen

Thuis opladen is ook mogelijk. Iets oudere woningen hebben vaak nog geen driefasige aansluiting. De oplaadtijd is natuurlijk afhankelijk van de huidige sterkte. Bij een stroomsterkte van 16 ampère laadt een elektrische auto met een batterij van 50 kWh 10,8% op in 80 uur. Bij een stroom van 25 ampère is dit 6,9 uur en bij 35 ampère 5 uur. In het artikel over een eigen laadpaal krijgen, wordt dieper ingegaan op thuis opladen. U kunt zich ook afvragen: hoeveel kost een volle batterij? Deze vraag wordt beantwoord in het artikel over de kosten van elektrisch rijden.

Samengevat

De batterij is het belangrijkste onderdeel van een elektrische auto. Veel van de nadelen van een elektrisch voertuig houden verband met dit onderdeel. Batterijen zijn nog steeds duur, zwaar, temperatuurgevoelig en niet milieuvriendelijk. Aan de andere kant is degradatie na verloop van tijd niet zo erg. Bovendien zijn batterijen nu al veel goedkoper, lichter en efficiënter dan vroeger. Fabrikanten zijn druk bezig met het doorontwikkelen van batterijen, dus de situatie zal er alleen maar beter op worden.