Arrival anxiety: alles wat je moet weten over het bereik van EV’s

By Mauro Mereu

Hoe ver kan ik rijden zonder te laden? Dit is ongetwijfeld de meest gestelde vraag wanneer men overweegt om een elektrische auto aan te schaffen. Het gaat zelfs zover, dat angst voor een matige actieradius (ook wel arrival anxiety) velen ontmoedigt een EV te kopen.

Gecertificeerde cijfers zijn slechts een waardering

Om te snappen hoe een actieradius tot stand komt, beginnen we met het uitleggen van een WLTP-gecertificeerde reeks. WLTP staat voor Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Procedure (wereldwijd geharmoniseerde testprocedure voor lichte voertuigen). Fabrikanten gebruiken deze procedure om de actieradius van een elektrisch voertuig te bepalen en verwijzen naar dit cijfer wanneer ze hun modellen op de markt brengen. De WLTP-test heeft de NEDC-test (New European Driving Cycle) vervangen om wereldwijd uniforme en realistischere testomstandigheden te bieden. WLTP werkt met een langere testcyclus met realistischer rijgedrag, waardoor het energieverbruik van elektrische auto’s nauwkeuriger wordt weergegeven.

De actieradius van een EV kan nog steeds variëren, ook al verzekeren fabrikanten een gecertificeerd aantal kilometers. Het gedrag van de bestuurder is zeker een van de factoren om rekening mee te houden, maar het heeft ook invloed op de prestaties van een auto met verbrandingsmotor (ICE). Een hogere snelheid en agressiever rijden verminderen het aantal kilometers dat kan worden afgelegd op één brandstoftank of één lading snel. Op dezelfde manier beïnvloeden het terrein en de passagiersbelasting hoe ver je kunt rijden – zowel met een ICE als met een EV.

Buitentemperaturen beïnvloeden EV-prestaties dramatisch

Buitentemperaturen beïnvloeden de actieradius van een auto. Zelfs als je in een ICE-auto rijdt, gebruik je in de winter misschien de verwarming en in de zomer wil je jezelf misschien koel houden met behulp van het koelsysteem. Het is duidelijk dat wanneer de airco aan staat, een deel van de brandstof naar dit systeem gaat, wat het aantal kilometers vermindert. Externe temperaturen beïnvloeden de prestaties van EV’s nog meer. Batterijen kunnen hun prestaties zelfs zien afnemen door de buitentemperatuur. Je hebt dit waarschijnlijk ook al ervaren met je smartphone: de batterij gaat korter mee als je gaat skiën bij temperaturen onder nul of zonnebaden bij meer dan dertig graden Celsius.

Net als de batterij van je telefoon zijn EV-batterijen gemaakt van lithium, dat niet goed presteert bij extreme temperaturen. Van de twee extremen hebben de koudste temperaturen de meeste invloed op de prestaties. Het analysebedrijf Geotab onderzocht de gemiddelde voertuigritefficiëntie per temperatuur aan de hand van geanonimiseerde gegevens van 5,2 miljoen ritten gemaakt door 4.200 EV’s die 102 verschillende merk-, model- en jaarcombinaties vertegenwoordigen.

Mild weer is het beste EV-weer

Uit hun analyse – weergegeven in de lijngrafiek hierboven – wordt duidelijker hoe koude temperaturen de prestaties van EV’s beïnvloeden. Dit komt neer op een chemische verklaring. Koud weer vertraagt de chemische reacties in een batterij, waardoor het vermogen om lading vast te houden in gevaar komt en de actieradius afneemt.

Bovendien is 21,5 graden Celsius de sweet spot voor de efficiëntie van EV-ritten. Waarom is dat zo? Een EV is zo ontworpen dat de batterij wordt verwarmd of afgekoeld om ervoor te zorgen dat de batterij altijd optimaal presteert. Over het algemeen ligt het ideale werkingsvenster voor BEV Li-ion-batterijen tussen 15 en 25 graden Celsius. Buiten dit bereik hebben zowel het oplaad- als het ontlaadproces eronder te lijden. Extreme temperaturen, zowel koud als warm, zijn dus niet gunstig.

Natriumbatterij uit Delfts lab kan levensduur batterijen verlengen

Wie had gedacht dat keukenzout, oftewel natrium, ons zou kunnen helpen in de energietransitie? Onderzoekers van de TU Delft hebben een speciale batterij ontwikkeld op basis van natrium, die duurzamer te produceren is dan de veelgebruikte lithiumbatterij.

Bereik neemt na verloop van tijd af

Een andere factor die de prestaties van EV-batterijen beïnvloedt, is de degradatie na verloop van tijd. De vergelijking met een smartphone dringt zich weer op: naarmate de tijd verstrijkt, merk je hoe snel de batterij van je telefoon met de dag leegraakt. Op dezelfde manier nemen de prestaties van EV-batterijen af, waardoor de actieradius van de auto afneemt. Na een tijdje verliezen batterijen langzaam de hoeveelheid energie die ze kunnen opslaan. Hoewel de degradatie niet gemakkelijk te voorspellen is, kunnen gebruikspatronen de degradatie versnellen.

• Frequente blootstelling aan extreme temperaturen;

• Routinematig volledig ontladen en opladen. Dit patroon is van toepassing op lithiumbatterijen met nikkel-kobalt-mangaan (NMC) chemie, de meest voorkomende chemie voor EV-batterijen. Steeds meer autofabrikanten kiezen echter voor lithium-ijzer-fosfaat (LFP) opties, die volledig kunnen worden opgeladen en ontladen zonder degradatie te versnellen;

• Frequent snelladen. Automakers suggereren dat veelvuldig gebruik van snelladen met gelijkstroom (DC) de slijtage versnelt – geen zorgen, we behandelen het opladen in een volgende aflevering.

Al deze factoren in aanmerking genomen, verliezen EV’s gemiddeld één tot twee procent van hun actieradius per jaar. Nieuwe auto’s hebben een garantie van 160.000 kilometer of 8 jaar op de batterij, die voor die tijd geen ernstige tekenen van slijtage zou moeten vertonen.

In 2050 rijdt Nederland volledig elektrisch

Onderzoekers van kenniscentrum ElaadNL signaleren een trage toename van elektrische auto’s tot 2030, maar daarna volgt een sterke stijging. In 2050 rijdt Nederland volledig elektrisch.

Regeneratief remmen

In de vorige aflevering hebben we onderscheid gemaakt tussen drie soorten EV’s die beschikbaar zijn op de markt: batterij-elektrisch, hybride-elektrisch en plug-in elektrisch. In die tabel hebben we ook het concept regeneratief remmen geïntroduceerd. Kortom, EV’s vangen, in tegenstelling tot ICE’s, een deel van de energie op die wordt gegenereerd tijdens het remmen en slaan die op in de batterij voor later gebruik. Hierdoor neemt de actieradius toe.

Verschillende studies hebben aangetoond dat regeneratief remmen de efficiëntie van EV’s met wel twintig procent kan verhogen. Dit vertaalt zich in extra kilometers. Als een auto een actieradius van 400 kilometer heeft, kan regeneratie remmen tot tachtig kilometer extra opleveren. De impact van regeneratief remmen wordt duidelijk wanneer je in stedelijke omgevingen rijdt, met veel stops, maar ook wanneer je bergafwaarts rijdt. Je hebt meer energie nodig om een berg op te rijden, maar de auto wint wat energie terug bij het afdalen.

Wat is er op de markt?

Al deze aspecten in overweging genomen, vraag je je misschien af welk rijbereik EV’s op de markt garanderen. We hebben het voor je op een rijtje gezet. Met behulp van de gegevens van de EV Database hebben we alle BEV’s die beschikbaar zijn om te kopen op de Nederlandse markt in een grafiek gezet, waarbij we hun geschatte WLTP actieradius hebben gerelateerd aan hun prijs vóór stimuleringsmaatregelen. Bovendien hebben we per prijsklasse de top drie auto’s per actieradius weergegeven.

In de vorige aflevering stipten we de behoefte aan kleine elektrische auto’s aan. Die behoefte wordt grafisch duidelijk in de grafiek hierboven, met geen auto’s beschikbaar om te bestellen op de Nederlandse markt – vóór stimuleringsmaatregelen – voor minder dan € 20.000. Toch is de evolutie van de technologie opmerkelijk. Toch is de evolutie van de technologie het vermelden waard, nu zelfs een stadsauto als de Citroen e-C3 een actieradius van 265 km kan bieden. Naarmate er meer EV’s op de markt komen, neemt de gemiddelde actieradius toe en de gegevens van het International Energy Agency laten zien hoe de gemiddelde actieradius van EV’s toeneemt. Range anxiety zal binnenkort geen probleem meer zijn.

In de volgende aflevering van EVolution gaan we dieper in op een ander onderwerp dat met elkaar verweven is en bepalend is voor de actieradius: efficiëntie. Autofabrikanten doen veel moeite om hun EV’s zo efficiënt mogelijk te maken, maar waarom is dat zo? Waarom is efficiëntie zo belangrijk? Volgende week vertellen we je meer!