Snelle oplaadtijden voor elektrische auto’s worden enthousiast onthaald, maar ze leiden tot enorme pieken in het elektriciteitsverbruik.
Een elektrische auto opladen gedurende 8 uur vraagt een vermogen van ongeveer 3.000 watt. Dat komt overeen met het inpluggen van 10 flinke breedbeeldtelevisies.
Als je dezelfde auto oplaadt in slechts 10 minuten, dan heb je een vermogen nodig van 155.000 watt. Evenveel als 450 grote beeldschermen.
Foto’s: “Motor art” door Lockwasher.
——————————————————————————————————–
|
// http://pagead2.googlesyndication.com/pagead/show_ads.js // http://pagead2.googlesyndication.com/pagead/show_ads.js |
——————————————————————————————————–
Hoeveel elektriciteitscentrales moeten we bijbouwen als we allemaal met elektrische auto’s gaan rijden? “Geen of weinig”, luidt het antwoord meestal: elektrische voertuigen kunnen ’s nachts worden opgeladen. Veel elektriciteitscentrales hebben dan een overschot aan energie omdat de vraag naar elektriciteit veel lager is terwijl de generatoren blijven draaien (“off-peak” elektriciteit). Met elektrische auto’s zou het olieverbruik dus in principe tot nul kunnen worden gereduceerd, terwijl de elektriciteitsproductie min of meer hetzelfde blijft – tel uit de milieuwinst.
Ondanks het vrijwel algemeen enthousiasme voor elektrische auto’s bestaan er nog geen studies die de impact ervan op de elektriciteitsinfrastructuur grondig hebben onderzocht. Wel zijn er in de Verenigde Staten een aantal onderzoeken uitgevoerd naar de gevolgen van inplugbare hybride auto’s – dat zijn voertuigen die zowel over een verbrandingsmotor als over een elektrische motor beschikken. De batterij kan in dit geval niet alleen door de verbrandingsmotor worden opgeladen (zoals bij een gewone hybride auto), maar ook via het stopcontact.
Off-peak elektriciteit
In december 2006 besloot een onderzoek van het Pacific Northwest National Laboratory dat de bestaande capaciteit aan “off-peak” elektriciteit 84 procent van de 220 miljoen auto’s in de VS zou kunnen aandrijven, als dat allemaal plug-in hybrides zouden zijn.
In juni 2007 besloot een andere studie dat 73 procent van het wagenpark zou kunnen rijden op het nachtelijke overschot aan elektriciteit.
In maart 2008 kwam een studie van het Oak Ridge National Laboratory tot het resultaat dat er nul tot acht grote elektriciteitscentrales zouden moeten worden bijgebouwd als 25 procent van het wagenpark zou vervangen worden door plug-in hybrides die allemaal ’s nachts worden opgeladen. Als het wagenpark volledig uit inplugbare hybrides zou bestaan, komt dat dus neer op een maximum van 32 extra te bouwen elektriciteitscentrales.
’s Nachts opladen ?
Tenminste, als al die voertuigen ’s nachts worden opgeladen. Maar dat is in het geval van elektrische auto’s niet evident. Plug-in hybrides kunnen voor langere afstanden altijd terugvallen op hun verbrandingsmotor en op de tankinfrastructuur. Elektrische auto’s kunnen dat niet. Als ze alleen ’s nachts worden opgeladen, dan is hun dagelijkse actieradius per definitie beperkt tot 160 kilometer, of slechts de helft daarvan als er aan hoge snelheid wordt gereden – daarna is de batterij leeg.
Geen probleem, wordt gezegd: de gemiddelde afstand die we dagelijks afleggen bedraagt slechts een paar tientallen kilometers, dus ruim binnen het bereik van een elektrische auto. Klopt, maar gemiddelden zijn theoretische gegevens: sommigen van ons zullen slechts 15 kilometer per dag rijden, anderen 180 kilometer. En op zijn minst nu en dan zal iedereen langere afstanden willen rijden, maar dat zou onmogelijk zijn in dit scenario.
——————————————————————————————————–
——————————————————————————————————–
De auto ’s nachts opladen betekent ook dat hij waarschijnlijk om middernacht niet voldoende batterij-capaciteit heeft indien je hem onvoorzien toch nodig hebt. Bovendien hebben lang niet alle mensen de mogelijkheid om hun auto thuis op te laden – niet iedereen heeft een garage.
Dus hebben we een infrastructuur nodig van stopcontacten langs de stoepranden van steden en dorpen. Het opladen van elektrische auto’s met off-peak elektriciteit mag dan de nood aan extra energiecentrales beperkt houden, het is verre van praktisch.
Tank-infrastructuur
Ongeacht hoe klein het aantal overdag “tankende” elektrische voertuigen is, het betekent dat we een wijdvertakt netwerk van oplaadstations nodig hebben in steden, dorpen en langs autosnelwegen.
Bedrijven en overheden zijn daar al mee bezig. “Better Place”, dat de bouw aankondigde van een oplaad-infrastructuur in Israel, Denemarken, Portugal en Californië, is het bekendste voorbeeld, maar er zijn er meer.
“Better Place” plant oplaadpunten in parkeergarages, winkelcentra en langs stoepranden. Die zullen de afmetingen hebben van een parkeermeter en 3.300 tot 6.600 watt leveren (respectievelijk voor 1 of 2 auto’s). Dat komt overeen met het vermogen van 10 plasma televisies (van 340 watt elk) om één elektrische auto op te laden. Die hoeveelheid energie leveren is misschien ‘s nachts geen probleem, maar overdag is dat een ander verhaal.
640 elektriciteitscentrales
De studie van Oak Ridge National Laboratory berekende ook wat er zou gebeuren als alle plug-in voertuigen zouden worden opgeladen om 5 uur ’s middags in plaats van na 10 uur ‘s avonds. In dit worst-case scenario zouden er in de Verenigde Staten 160 nieuwe energiecentrales moeten worden bijgebouwd (inclusief de bijhorende distributieinfrastructuur, uiteraard). Let op: dit betreft een marktpenetratie van slechts 25 procent, geen 100 procent, en het gaat hier over plug-in hybrides, geen elektrische auto’s.
——————————————————————————————————–
——————————————————————————————————–
Een volledige omschakeling van het wagenpark naar plug-in hybrides zou dus in het slechtste geval 640 extra energiecentrales vragen.
De onderzoekers verduidelijken niet wat ze als een “grote” energiecentrale beschouwen, maar dit moet om en bij de 1.000 megawatt bedragen, wat neerkomt op een totaal van 640 gigawatt nieuwe krachtcentrales. De VS heeft nu voor 1.000 gigawatt elektriciteitscentrales.
Die 640 nieuwe centrales zouden de VS niet eens onafhankelijk maken van olie, want plug-in hybrides hebben nog steeds fossiele brandstoffen nodig.
Snelle oplaadtijd
Dit is het slechtst denkbare scenario van de onderzoekers, waarin alle bestuurders hun voertuig allemaal tegelijk op het slechtst mogelijke moment van de dag inpluggen (wanneer het energieverbruik al erg hoog is). Dat zal nooit gebeuren.
Maar hun scenario houdt geen rekening met snelle oplaadtijden – die hebben weinig nut voor plug-in hybrides, maar ze zijn van essentieel belang voor het succes van de elektrische auto. Een auto die 6 tot 12 uur moet worden opgeladen om vervolgens slechts 1 of 2 uur te kunnen rijden, zal nooit het grote publiek aanspreken.
Fabrikanten van elektrische auto’s en batterijen weten dat, en daarom proberen ze snellere oplaadtijden door te drukken. Gecombineerd met een wijdvertakte infrastructuur van oplaadpunten, zou dit grotendeels het probleem van het beperkte bereik van elektrische wagens oplossen. We zouden nog steeds vaker moeten “tanken” dan met een bezinewagen, maar het zou op zijn minst mogelijk zijn om verder dan 160 kilometer van huis te rijden, of om te vertrekken wanneer je wil.
155.000 watt
Verschillende fabrikanten en onderzoekers hebben al oplaadtijden tussen de 10 en de 30 minuten aangekondigd. Dat kan niet via het stopcontact thuis, er is een speciaal oplaadpunt onder hoogspanning voor nodig. Snelle oplaadtijden worden enthousiast onthaald, maar er zit ook een nadeel aan vast: je kan een batterij alleen maar sneller opladen als je er veel meer energie op kortere tijd in pompt. Dat leidt tot enorme pieken in het elektriciteitsverbruik.
——————————————————————————————————–
——————————————————————————————————–
Inplugbare hybride auto’s hebben een batterij capaciteit van 5 tot 25 kWh, vergeleken met 10 tot 50 kWh voor een elektrische auto (bron). Als je een elektrische auto met een batterijcapaciteit van 25 kWh oplaadt gedurende 8 uur, dan heb je een vermogen nodig van 3,125 watt (3.1 kilowatt x 8 uur = 25 kWh). Zoals vermeld komt dat overeen met het verbruik van 10 flinke breedbeeldtelevisies.
Als je dezelfde auto oplaadt in slechts 20 minuten, dan heb je een vermogen nodig van 75.000 watt (75 kilowatt x 0.33 uur = 25 kWh). Dit komt overeen met het vermogen van 220 breedbeeldtelevisies.
Deze hoeveelheid energie is uiteraard over een kortere periode nodig, maar ze moet evengoed beschikbaar zijn.
Als je de herlaadtijd verlaagt naar 10 minuten, dan stijgt het benodigde vermogen naar 155.000 watt (155 kilowatt x 0.16 uur = 25 kWh). Dat komt overeen met 450 plasma televisies. (Hier lees je hoeveel zonnepanelen ervoor nodig zijn).
Nederland en België
Er zijn 220 miljoen auto’s in de VS. Als de volledige vloot op hetzelfde moment op 10 minuten tijd zou worden opgeladen is er 34.000 gigawatt nodig, of 34 keer de capaciteit van de bestaande elektriciteitsinfrastructuur in de VS. In het hierboven beschreven worst-case scenario van de Amerikaanse onderzoekers is “slechts” 640 gigawatt nodig. Dit zijn beide theoretisch scenario’s, maar het maakt duidelijk dat elektrische auto’s potentieel veel grotere gevolgen hebben voor de energie-infrastructuur dan plug-in hybrides.
——————————————————————————————————–
——————————————————————————————————–
België en Nederland tellen samen 12,5 miljoen personenauto’s (7,4 miljoen in Nederland en 5,1 miljoen in België). Als die allemaal tegelijk zouden worden opgeladen in 10 minuten tijd, dan is er 1.937 gigawatt nodig.
Dat is twee keer meer dan de volledige elektriciteitsproductie in de hele Europese Unie (ongeveer 800 gigawatt).
Als slechts 12.500 van deze auto’s (0,1 procent) tegelijk zouden worden opgeladen zijn er al twee extra elektriciteitscentrales van elk 1 gigawatt nodig. Eén op honderd auto’s die tegelijk worden opgeladen staat gelijk aan een piekvermogen van 10 gigawatt.
Evenementen
De vraag is niet hoeveel auto’s er gemiddeld gezien zullen worden opgeladen doorheen de dag, maar hoeveel er tegelijk worden opgeladen op eender welk mogelijk moment van de dag, de week, de maand of het jaar.
De energie-infrastructuur moet voorbereid zijn op de hoogst mogelijke vraag – bijvoorbeeld wanneer iedereen naar een festival of een sportevenement wil rijden. Iemand die een trip wil maken van 900 kilometer moet de batterij bovendien 5 maal opladen.
Dit probleem kan je niet oplossen met betere batterijen – integendeel, je kan het alleen maar erger maken. Batterijen met een hogere capaciteit kunnen weliswaar het aantal stops verminderen, maar er zal opnieuw meer piekvermogen nodig zijn per oplaadbeurt.
Draadloos
Het fundamentale probleem van de elektrische auto is dat hij “draadloos” is. Treinen, trams en trolleybussen kennen het probleem van piekvermogen niet, omdat ze geen batterij hebben. Hun energieverbruik wordt evenredig gespreid over hun gebruiksduur.
Iedereen heeft het altijd over het feit dat een elektrische motor efficiënter is dan een benzine- of dieselmotor, en dat is inderdaad zo. Maar het probleem van elektrische auto’s is niet energieverbruik, het is piekvermogen. Elektrische auto’s zijn geen koelkasten, maar in de meeste berekeningen van hun impact op de elektriciteitsinfrastructuur worden ze wel zo benaderd.
——————————————————————————————————–
——————————————————————————————————–
Het probleem van het hoge piekvermogen kan op verschillende manieren omzeild worden, maar daar kleven allerlei nadelen aan vast. Je kan een extra laag batterijen (of vliegwielen) introduceren in de tankstations. Die worden ’s nachts opgeladen met off-peak elektriciteit en kunnen overdag dienen om de batterijen van de auto’s op te laden.
Probleem is dat je een gigantische hoeveelheid van die batterijen en vliegwielen nodig zal hebben, waarmee we opnieuw bij dezelfde conclusie belanden: elektrische auto’s hebben een geheel nieuwe elektriciteitsinfrastructuur nodig – of dat nu extra energiecentrales of verdeelinstallaties vol batterijen zijn. Dat bouwen kost allemaal geld, grondstoffen, energie en CO2. Hoe meer energie we in een nieuwe infrastructuur moeten investeren, hoe kleiner het milieuvoordeel van de elektrische auto.
Batterijen uitwisselen
Een andere mogelijkheid zijn uitwisselbare batterijen (ook een onderdeel van de infrastructuur voorgesteld door “Better Place”). De autobatterijen kunnen dan ’s nachts kunnen worden opgeladen in de oplaadstations, en overdag tijdens de piekuren “off-peak” elektriciteit leveren voor de auto’s. Je hebt in dit scenario geen extra laag batterijen nodig, maar er duiken andere problemen op. Autobatterijen wegen 100 tot 500 kilogram, wat betekent dat je een machine nodig hebt om ze te verwisselen. Bovendien zijn de batterijen niet altijd zo geplaatst dat ze makkelijk vervangen kunnen worden – in veel elektrische wagens zitten ze onder de vloer om de gewichtsverdeling te optimaliseren.
Ten tweede zouden alle batterijen hetzelfde moeten zijn, en zo’n standaard bereiken is zowel technologisch als commercieel zeer onwaarschijnlijk. Als het niet kan voor mobiele telefoons en laptops, waarom zou het dan wel werken voor elektrische auto’s? “Better Place” maakt gebruik van gestandaardiseerde auto’s, maar de dag dat we allemaal bereid zijn om met dezelfde auto te rijden, zullen we waarschijnlijk ook wel bereid gevonden worden om over te stappen op een (elektrische?) fiets, een tram of een trein.
© Kris De Decker / dank aan Matt Hill / “Motor art” door Lockwasher.
——————————————————————————————————–
Eindelijk: een levenscyclusanalyse van de elektrische auto
De allereerste volledige levenscyclusanalyse van een elektrische auto
komt tot de conclusie dat de totale uitstoot van broeikasgassen
nauwelijks kleiner is dan bij een auto met verbrandingsmotor. Dat valt
niet zo op, omdat de ene helft van de uitstoot plaatsvindt tijdens de
productie van de elektriciteit, en de andere helft tijdens de productie
van de batterij en de auto zelf. De fabricatie van één elektrische auto
veroorzaakt evenveel emissies als de fabricatie van twee auto’s met
verbrandingsmotor. Lees meer: Eindelijk: een levenscyclusanalyse van de elektrische auto.
——————————————————————————————————–
Elektrische auto rijdt precies even ver als 100 jaar geleden
Elektrische motoren en batterijen zijn aanzienlijk verbeterd op honderd
jaar tijd, maar de elektrische auto’s van vandaag hebben een
actieradius die – in het beste geval – gelijk is aan die van hun
voorgangers aan het begin van de twintigste eeuw. Lees meer: Elektrische auto rijdt precies even ver als 100 jaar geleden.
——————————————————————————————————–
De elektrische velomobiel: bijna even snel als de auto, maar 80 keer zuiniger
De velomobiel en de elektrische fiets zijn
twee technologieën die de beperkte actieradius van de fietser vergroten
— de eerste door het optimaliseren van de aerodynamica en de ergonomie,
de tweede door de ondersteunende trapkracht van een elektrische motor
gevoed door een batterij.
De elektrische velomobiel combineert beide benaderingen en drijft
daarmee de actieradius van de fietser naar het toppunt. De fiets kan ook
op langere afstanden de rol van de auto overnemen. Lees meer: De elektrische velomobiel: bijna even snel als de auto, maar 80 keer zuiniger.
——————————————————————————————————–
Meer verwante artikels :
- Houtgasauto’s: rijden op brandhout
- Elektrisch vliegtuig twee keer zuiniger dan elektrische auto
- Oplaadpalen of voetgangers: we moeten kiezen
- De velomobiel: hightech fiets of lowtech auto?
- Snelheid vreet energie : hoe we het brandstofverbruik met 75 procent kunnen verminderen
- Trolleybussen en Trolleytrucks : elektrisch transport voor een koopje
- Een groene auto uit 1949 : de Citroën 2CV
- Extreem zuinige auto’s kunnen ook opwindend zijn – downsizing
- Laat de algen met rust : de tweede generatie biobrandstoffen
- De file voorbij: afscheid van het automobilisme
- Snelwegen voor fietsers : in één ruk van A naar B
- Pedaalkracht voor macho’s: het sex-appeal van de fiets (voor mannen)
- Cycle chics: het sex-appeal van de fiets (voor vrouwen)
- Startpagina
|
// http://pagead2.googlesyndication.com/pagead/show_ads.js |
www.lowtechmagazine.be 
Plaats een reactie