Hoe groot is de ‘brandstoftank’ in een elektrisch voertuig?

Opening

Liefhebbers van elektrische voertuigen stellen vaak twee volkomen redelijke vragen: “Waarom hebben de meeste elektrische voertuigen elektronisch begrensde topsnelheden?” en “Waarom is de actieradius lager vergeleken met een vergelijkbare auto met verbrandingsmotor?”.

Om deze vragen te kunnen beantwoorden, moet de energiedichtheid van de verschillende aandrijfbrandstoffen worden onderzocht en uiteraard de vergelijkbare energie die is opgeslagen in het hoogspanningsbatterijpakket dat doorgaans de motor(en) van een elektrisch voertuig aandrijft.

Energie-inhoud van benzine en diesel

Laten we beginnen met de energie-inhoud van de twee populairste brandstoffen ter wereld van vandaag. Eén liter benzine heeft een energie-inhoud van 9 kWh, terwijl één liter diesel bijna 10 kWh heeft. Om deze gegevens in perspectief te plaatsen: een typische compacte auto met een bescheiden brandstoftank van 40 liter betekent, als het een benzinemotor is, dat hij 360 kWh aan energie vervoert en als het een diesel is, is het equivalent 400 kWh.

Energie-inhoud van hoogspanningsbatterijen

Een typische hoogspanningsaccu in een compact voertuig heeft tegenwoordig een netto energie-inhoud van tussen de 50 en 80 kWh. Netto is hier het sleutelwoord, omdat de totale energie-inhoud van de hoogspanningsaccu niet beschikbaar is voor de aandrijflijn. Er zit een noodzakelijke boven- en onderbuffer in de verpakking. De bovenste buffer is altijd lager dan de onderste buffer, omdat de diepe ontlading van een hoogspanningsaccu catastrofaal kan zijn, dus zijn de fabrikanten iets genereuzer met de onderste buffer. Over het algemeen geldt: hoe hoger de buffer, hoe langer de batterij meegaat. Dit is een zeer moeilijk probleem voor de fabrikanten om aan te pakken, omdat een grotere buffer betekent dat er minder netto energie beschikbaar is om het voertuig te verplaatsen. Daarom zijn ze genoodzaakt deze uit te breiden met meer modules, wat op zijn beurt het gewicht en de ruimtebehoefte in de auto vergroot. Het bufferprobleem is erg belangrijk. Daarom suggereren de fabrikanten dat de lading van de batterij bij dagelijks gebruik tussen de 20 en 80% moet blijven. Op deze manier kunnen we de bovenste en onderste buffers vergroten door simpelweg onze laadgewoonten aan te passen.

Vergelijking van de voortstuwingsmethoden

In de volgende tabel vergelijken we drie aandrijfmethoden in dezelfde auto: benzine, diesel en elektrisch, en de equivalente energie-inhoud van de “brandstoffen”. We gebruikten de Peugeot 208 als voorbeeld, maar de cijfers zijn vergelijkbaar met andere auto's die verkrijgbaar zijn in versies met meerdere brandstoffen. Voor een eenvoudiger directe vergelijking hebben we alle brandstoffen omgerekend naar kWh.

Wrap-up

Met de huidige batterijtechnologie vervoert een typische brandstoftank in een voertuig met verbrandingsmotor bijna tien keer meer energie dan een typische batterij. Aan de andere kant komt de veel betere efficiëntie het elektrische voertuig ten goede. We kunnen in de bovenstaande tabel gemakkelijk zien dat de elektrische auto bijna drie keer minder energie nodig heeft dan de gelijkwaardige auto met verbrandingsmotor voor dezelfde afgelegde afstand, wat te verwachten is aangezien de elektromotor een efficiëntie tot 94% kan bereiken, terwijl de moderne benzine- en dieselmotoren met turbocompressor en directe brandstofinjectie een efficiëntie tot 38-40% bereiken. Hoeveel energie hebben elektrische voertuigen nodig om een ​​vergelijkbaar bereik te hebben? Als we de bovenstaande tabel als referentie gebruiken, hebben we 128 kWh nodig om het benzinemodel te evenaren en 158 kWh om een ​​gelijke actieradius te bereiken als het dieselmodel. Het werkelijke aantal ligt zelfs nog hoger, want als we dit soort accu’s in de auto hebben, zal het gewicht enorm zijn en zal het elektriciteitsverbruik stijgen. Met de huidige batterijtechnologie is het dus vrijwel onmogelijk om dezelfde actieradius te hebben als een ICE-voertuig. Vroeg bewijs suggereert echter dat solid-state batterijen deze kloof aanzienlijk kunnen overbruggen. Ze zouden ook aanzienlijk moeten helpen bij een ander gerelateerd probleem: opladen.

In de onderstaande tabel ziet u de vergelijking van het laadvermogen tussen de brandstoffen.

De meest geavanceerde elektrische voertuigen van vandaag kunnen opladen met een vermogen tot 270 kW. Het equivalente ‘laadvermogen’ van een tank van 50 liter is 13.500 kW voor de benzine en 15.000 kW voor de diesel. De reden hiervoor is dat de ‘oplaadtijd’ voor het ICE-voertuig ongeveer 2 minuten bedraagt. Nogmaals, het verschil in ‘laadsnelheid’ is enorm in het voordeel van het ICE-voertuig.

Uiteraard kan dit tot op zekere hoogte worden beperkt door het elektrische voertuig 's nachts op te laden, wanneer u de auto niet gebruikt - iets wat u niet kunt doen met een ICE-auto. Omdat de ‘tank’ van elektrische auto’s zoveel kleiner is, is het werkelijke verschil in oplaadtijden bovendien niet zo groot als het verschil in oplaadsnelheden doet vermoeden. Toch hebben we uiteraard nog snellere oplaadopties nodig, en het is maar goed dat die niet ver weg zijn.