Volkswagen was al hard bezig, maar eind vorig jaar is besloten dat ze de overstap naar elektrisch rijden flink te versnellen. Tijdens hun recente ‘Way to Zero’-congres liet Volkswagen Group het woord vooral ook aan wetenschappers met specialistische kennis op energiegebied. De doelstelling is helder: in 2030 zal 70 procent van hun verkochte auto’s elektrisch zijn en al in 2025 moet daar een groot deel van gerealiseerd zijn. Reken dus ook op een toevloed van nieuwe – ook compacte en zeer betaalbare – elektrische modellen.

Accutechniek zeer efficiënt

Het valt op dat alternatieven als rijden op waterstof en andere alternatieve brandstoffen in hun blauwdruk naar de toekomst nergens op de voorgrond treden. Ze mikken vrijwel alleen op batterij-elektrische oplossingen. Die zullen op redelijk afzienbare termijn, zo is de belofte, goedkoper worden dan verbrandingsmotoren. Veel grotere aantallen en nieuwe grondstoffen gaan zodanig in de kosten schelen dat EV’s binnenkort prijstechnisch concurreren met vergelijkbare ICE-modellen.

Maximilian Fichtner, brandstoffenspecialist en professor in de techniek van solide state batteries voorziet grote stappen in de ontwikkeling van de accutechniek. Veel minder in alternatieve brandstoffen. Wat zijn daarbij de overwegingen? “De belangrijkste vraag van al het onderzoek blijft: welke manier van energie-opslag heeft het beste rendement en is het meest kosteneffectief voor het rijden met e-auto’s? Batterij of toch waterstof? Het antwoord springt je tegemoet als je naar de feiten kijkt. Bij batterij-elektrische auto’s gaat tijdens het transport slechts acht procent van de opgewekte energie verloren voordat het in de batterijen van een voertuig wordt opgeslagen. Als je die elektrische energie vervolgens in een elektromotor gebruikt om de auto aan te drijven, gaat nog eens 18 procent verloren. Dat geeft zo’n elektrische auto een rendement van 70 tot 80 procent. Dat kan modelafhankelijk wat variëren, maar het is hoe dan ook zeer efficiënt.”

Waterstof

Hoe verhoudt zich dat tot waterstofgas als ‘energiedrager’? “Het verschil is groot, want in een met waterstof aangedreven elektrische auto zijn de verliezen significant. Er gaat al 45 procent van de energie verloren bij de productie van waterstof door middel van elektrolyse. Van de resterende 55 procent van de oorspronkelijke energie gaat nog eens de helft verloren wanneer waterstof in het voertuig wordt omgezet in elektrische energie voor de aandrijving. Dat betekent dat de elektrische auto op waterstof slechts een klein deel van de zo moeizaam met zonnepanelen en windmolens opgewekte energie daadwerkelijk benut. Het kan goed zijn dat je 15 tot 18 procent overhoudt aan de aangedreven wielen. Met andere woorden: het werkt, maar je moet er vier of vijf keer meer energie in stoppen om eenzelfde resultaat te halen. Oordeel zelf.”

Menig autofabrikant ziet ook toekomst in de toepassing van alternatieve synthetische brandstoffen. Zonder twijfel ook omdat die vrij eenvoudig in bestaande motortechniek kan worden toegepast. Dat kan, zegt Fichtner, een overweging zijn, maar hij ziet het toch niet als belangrijk alternatief voor batterij-elektrisch rijden. “Voor de volledigheid, als je de som van zojuist verder doorrekent: bij verbranding van alternatieve brandstoffen is het rendement nóg slechter. Je haalt slechts 10 tot 20 procent rendement.”

(tekst loopt door onder de foto)

Maximilian Fichtner: “Een range van ruim 500 kilometer is straks normaal en dat kan oplopen naar 1.000 kilometer.”

Solid state?

De vaste stof accu (solid state battery) wordt vaak gezien als de heilige graal van de batterijtechniek, maar Fichtner waarschuwt dat we daarvoor niet onze adem moeten inhouden. Het zal nog even duren. Bovendien duiken de prijzen per kWh voor lithium-ion accucellen omlaag, inmiddels ruim voorbij de belangrijke grens van 100 dollar per kWh. Zodat elektrische auto’s steeds goedkoper worden.

“Ik verwacht op kortere termijn twee andere cruciale ontwikkelingen. Ten eerste in de opslagmaterialen in de cellen, die de energie opnemen. Daar gebeurt veel, vooral de anode-kant van de cellen, waar een composiet van grafiet en silicium straks het pure grafiet kan vervangen. Silicium heeft een ​​opslagdichtheid die tien keer hoger is dan die van grafiet, dus kan de energie-inhoud van de batterijen aanzienlijk toenemen. Daarnaast komen er verbeteringen in het hele batterijontwerp. Toekomstige batterijsystemen zullen aanzienlijk meer opslagmateriaal bevatten zonder groter te worden. Dat is natuurlijk een recept voor auto’s met een groter bereik.”

Grote actieradius

Waar moeten we dan aan denken? “Een range van ruim 500 kilometer is straks normaal en dat kan oplopen naar 1.000 kilometer. De ontwikkeling van batterij-elektrische voertuigen is op de goede weg. Aan de andere kant zie ik grote uitdagingen om een bijpassende laadinfrastructuur uit te rollen. We hebben een uitgebreid en dicht netwerk van krachtige snel-laadstations nodig. Ook stadsbewoners zonder eigen wallbox moeten hun auto immers opladen.”

Veel grote uitdagingen dus volgens Fichtner op heel andere gebieden dan de techniek in de auto. Zo moeten de laadkosten onderweg worden geharmoniseerd. Zodat de klant weet waar hij aan toe is. “De feiten zijn duidelijk. De elektrische auto heeft de beste ecologische voetafdruk van alle aandrijftypes in de personenautosector. Ons doel moet zijn om ervoor te zorgen dat de consument deze ontwikkeling in de armen sluit.”  Te veel spreken over alternatieven leidt daarbij af, lijkt ook Volkswagen Group te willen zeggen. Alternatieve brandstoffen hebben hun waarde, maar dan vooral in andere vervoersmodaliteiten. Denk aan vrachtwagens, vliegtuigen en scheepvaart.

Lees ook:
Toyota blijft erbij: ook inzetten op hybride en waterstof

Dit artikel is verschenen in het juni-nummer van AM. Voor meer info over onze abonnementen, klik hier!