Efficiëntie kan eenvoudig worden gedefinieerd als hoe ver je kunt reizen met een bepaalde hoeveelheid brandstof. Vanuit een andere invalshoek bekeken is de vraag: hoeveel vermogen heb ik nodig om een kilometer te rijden? Auto’s bewegen door energie uit brandstof – benzine, elektriciteit of diesel – om te zetten in kinetische energie, de energie van beweging. Efficiëntie meet hoeveel brandstofenergie wordt omgezet in kinetische energie om de banden aan het rollen te krijgen. De meest efficiënte auto’s zijn dus auto’s die minder energie verbruiken voor dezelfde prestaties.
Bij auto’s met een verbrandingsmotor wordt de efficiëntie beschreven in kilometers per liter. Bij elektrische voertuigen wordt het beschreven in wattuur (Wh) per kilometer. Dat is niet het enige verschil tussen de twee. Het eerste en belangrijkste verschil is het rendement van de motor.
Waarom EVolution
Over elf jaar moeten nieuw verkochte auto’s in de EU emissieloos zijn. Naarmate de verkoop stijgt, zijn elektrische voertuigen klaar om het Europese wagenpark koolstofvrij te maken. Waar beginnen we? Wat zijn de vooruitzichten voor de komende jaren? Nu de deadline is vastgesteld, vinden we het bij Innovation Origins belangrijk om ons publiek meer te informeren over dit onderwerp. Vandaar deze serie: EVolution. Bij IO zijn innovatie en technologie onze core business, dus richten we ons in deze serie op enkele van de meest besproken – en soms controversiële – aspecten van elektrische mobiliteit.
Een EV-motor is efficiënter
Een van de voordelen van EV’s is hun efficiënte motor. Volgens statistieken van het Amerikaanse Ministerie van Energie zetten EV’s ongeveer 65 tot 69 procent van de elektrische energie van het elektriciteitsnet om in energie om hun wielen te laten bewegen. Dit is meer dan drie keer zo efficiënt als interne verbrandingsmotoren (ICE), die 17 tot 21 procent van de energie van diesel of benzine kunnen omzetten in het voortbewegen van de auto.
Waarom is er zo’n verschil? Het grootste deel van de energie die een ICE produceert is afvalwarmte, die in combinatie met de energie die wordt gebruikt door onderdelen die op de motor zijn aangesloten – zoals de brandstofpomp – en verliezen in de aandrijflijn, zorgt voor zo’n groot deel van de verloren energie. Omgekeerd kunnen EV’s een deel van de oorspronkelijke energie terugwinnen door regeneratief remmen. Zoals uitgelegd in de vorige afleveringen, kan regeneratief remmen de efficiëntie van EV’s met wel twintig procent opdrijven door de herwonnen energie terug te voeren naar de batterij. Met deze teruggewonnen energie gebruikt een EV ongeveer 87 tot 91 procent van de oorspronkelijke energie.
Bijgevolg verbruiken EV’s minder energie om dezelfde afstanden af te leggen. In de onderstaande grafieken vergelijken we de efficiëntie van de vijf meest verkochte EV’s in 2023 met de vijf meest verkochte ICE-auto’s in Europa. Op basis van de officiële WLTP-cijfers van de autofabrikanten hebben we de waarde van kilowattuur per 100 kilometer omgerekend naar liter benzine – een liter benzine bevat ongeveer 8,9 kWh equivalente energie. Elektrische auto’s verbruiken allemaal minder dan twee liter equivalente benzine om 100 kilometer te rijden, terwijl ICE-auto’s er maar liefst vijf nodig hebben om die afstand af te leggen.
Een grotere batterij kan ten koste gaan van de efficiëntie
In de vorige aflevering zijn we ingegaan op de actieradius en alle factoren die deze beïnvloeden bij EV’s, van buitentemperatuur tot slijtage. In een van de gepresenteerde grafieken hebben we alle auto’s die op de Nederlandse markt verkrijgbaar zijn, in verband gebracht met hun prijs en de gecertificeerde actieradius. Duurdere auto’s hebben meestal grotere accupakketten, waardoor ze een groter rijbereik hebben. Hoewel autofabrikanten verschillende versies van dezelfde modellen aanbieden met verschillende accuformaten, zou je kunnen denken dat het toevoegen van een grotere accu voldoende is om de actieradius van een EV te vergroten. Nou, zo eenvoudig is het niet.
De belangrijkste reden zijn de kosten: het batterijpakket is het duurste onderdeel van een EV en grotere batterijen kosten meer. Terwijl autofabrikanten hun uiterste best doen om meer EV’s te verkopen, zou het toevoegen van grotere batterijen niet helpen. De tweede reden is van technische aard: efficiëntie.
Accupacks zijn zwaar en verhogen het gewicht van een auto aanzienlijk. De elektrische versie van de Fiat 500 heeft bijvoorbeeld een gewicht van 1.351 kilogram, ruim tweehonderd kilogram meer dan zijn tegenhanger op benzine, die ongeveer 1.136 kilogram weegt. Als je een zwaardere auto wilt verplaatsen, moet je meer vermogen gebruiken, vergelijkbaar met wanneer je met vijf personen aan boord rijdt. Ook het integreren van een groter accupakket is niet zo eenvoudig en heeft zeker invloed op de efficiëntie van een EV.
Ontwerp is de sleutel tot efficiëntie
Als het toevoegen van een grotere batterij geen oplossing is, wat kan er dan wel gedaan worden om de efficiëntie van een elektrische auto te maximaliseren? Het ontwerp is het antwoord. Als je een Formule 1-fan bent, ben je al behoorlijk bekend met aerodynamica. Gezien de hogere efficiëntie van elektrische motoren, zijn EV’s veel gevoeliger voor aerodynamica. Daarom hebben autofabrikanten zich gericht op meer aerodynamische ontwerpen om luchtweerstand te overwinnen.
Luchtweerstand staat ook bekend als luchtweerstand en beschrijft de krachten die de relatieve beweging van een object tegenwerken wanneer het door de lucht beweegt. Auto’s, treinen en vliegtuigen gaan deze kracht tegen door een kracht uit te oefenen die ervoor zorgt dat ze met de gewenste snelheid bewegen. De luchtweerstand is evenredig met de snelheid, omdat deze toeneemt naarmate de versnelling toeneemt. Minder weerstand betekent minder energie gebruiken om te bewegen en dus efficiënter zijn.
Een slanker ontwerp kan dus een verschil maken. De chassislijnen van EV’s zijn zachter en maken luchtstromen makkelijker. Om de luchtweerstand naar voren te verminderen, lanceerden sommige autofabrikanten modellen zonder zijspiegels, maar met kleine camera’s aan de zijkant. De Hyundai IONIQ 5 en de auto’s uit de e-tron reeks van Audi bieden deze optie. Wat zijn de zuinigste auto’s op de markt? We hebben een tabel voor je gemaakt met de opties die beschikbaar zijn op de Nederlandse markt.
Tesla voert efficiëntieranglijst aan
Zoals te zien is in de bovenstaande tabel, is de Tesla Model 3 momenteel de meest efficiënte EV op de markt, met 139 watt nodig voor elke gereden kilometer, volgens de EV Database real range index. Tesla geeft 130 watt per kilometer op in de WLTP-cyclus. Twee versies van de Hyundai IONIQ 5 volgen. Op dit moment verbruikt de goedkoopste auto op de Nederlandse markt, de Citroën e-C3 – voor €24.290 – 166 watt om een kilometer te rijden. Maar de eerste auto die minder dan €40.000 kost en een aantrekkelijke efficiëntie heeft, is de Opel Corsa in zijn 51 kWh-versie – die bijna €14.000 meer kost dan de e-C3.
Opnieuw kwamen batterijen naar voren als een hoeksteen van EV-technologie – in dit geval vanwege hun kosten, hun gewicht en hun belang bij het beïnvloeden van de efficiëntie van een elektrische auto. Accu’s zullen ook de hoofdrol spelen in de volgende aflevering van EVolution. Volgende week gaan we dieper in op de verschillende beschikbare batterijtechnologieën.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
