elektrisch rijden

Opladen terwijl je rijdt. De oplossing om elektrische auto's mogelijk te maken?

Doorbraak: auto draadloos opgeladen via magneetveld met 97% efficiëntie

10 reacties / Wetenschap / Door / 28 november 2011

Elektrische auto’s zijn veel energiezuiniger dan normale auto’s. Ook kunnen ze met iedere in elektriciteit om te zetten energievorm bijgevuld worden, in plaats van met de milieuvervuilende en steeds schaarsere olie. Helaas is er één grote bottleneck die de massale doorbraak van elektrische auto’s stopt: de logge en dure autobatterijen, die de auto maar weinig bereik geven. Een nieuw concept met 97% efficiëntie belooft hieraan een einde te maken.

Draadloos opladen met 97% rendement
Enter Shanhui Fan en zijn collega’s van het Center for Automotive Research van Stanford University in Californië. Hun plan: bouw een magnetische lus in de weg die resoneert met een lus in de auto. De wisselende magnetische velden dragen energie over van het laadstation naar de auto, zonder dat ze elkaar hoeven te raken. Omdat de resonantie zo nauwkeurig op elkaar is afgestemd is er ook nauwelijks vermogensverlies: in theorie slechts drie procent. In 2007 zijn onderzoekers van het MIT er al in geslaagd energie met veertig procent efficiëntie  over te dragen over een afstand van twee meter[1]. Niet echt indrukwekkend, maar klaarblijkelijk is het concept nu sterk verbeterd.

Opladen terwijl je rijdt. De oplossing om elektrische auto's mogelijk te maken?
Opladen terwijl je rijdt. De oplossing om elektrische auto's mogelijk te maken?

Opladen in zeven microseconden
Fan vroeg zich af of deze ontdekking van Marin Soljačić – die intertijd veel publiciteit kreeg – niet hét grote probleem van elektrische auto’s kon oplossen: het kleine bereik. Hij werkte het systeem zodanig uit dat het nu mogelijk is de auto op te laten laden met een grote dosis energie terwijl deze met volle snelheid over een snelweg rijdt. In zijn berekening draagt een verzameling resonerende spoelen en schijven tien kilowatt aan vermogen over in ongeveer zeven microseconden. Dit is snel genoeg voor de snelweg. Het systeem – waarvan nog een proefopstelling moet worden gebouwd – is in theorie veilig omdat het zo efficiënt werkt: slechts drie procent van het vermogen wordt uitgestraald als elektromagnetische straling.[2]

Opladen terwijl je rijdt
Dit systeem heeft enkele grote voordelen aldus Fan. Opladen kan veel sneller dan nu terwijl de bestuurder rijdt en accu’s van elektrische auto’s kunnen veel kleiner worden, wat de kosten sterk verlaagt. Het grootste deel van de kosten van elektrische auto’s bestaat uit de accu. Kortom: dit zou wel eens de doorbraak voor elektrische auto’s kunnen worden waar veel mensen op hopen. Zo kunnen we relatief snel van de benzineauto af en hiermee de behoefte aan aardolie met naar schatting meer dan de helft terugdringen. De sombere verhalen van onder meer Cassandra Club over olietekort behoren hiermee tot het verleden. De techniek is er nu. Nu is het een kwestie van uitontwikkelen en snel uitrollen. Met een doortastende aanpak hebben we zo binnen vijf jaar elektrisch vervoer en zal er door de massale investeringen zoveel werkgelegenheid ontstaan dat de economie sterk op zal bloeien.

Er is één maar. Tien kilowatt vermogen over zeven microseconden levert niet spectaculair veel energie, rond 70 millijoules. Een personenauto op volle snelheid verbruikt tien kilojoule – per seconde. Je zou dan het hele oppervlak van de snelweg met laadstations moeten voorzien. Laten we hopen dat Fan in zijn presentatie een fout heeft gemaakt en geen kilowatt maar wattuur per oplaadburst bedoelde.

Bronnen
1. Marin Soljačić et al., Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances, Science (2011) /gratis
2. Sanhui Fan, presentatie wireless power transfer

Better Place gebruikt dit soort laadstations. Chinese bedrijfsspionnen bleken erg geïnteresseerd in deze technologie.

Israël krijgt accu-wisselstations voor elektrische auto’s

6 reacties / Geopolitiek, Ideeën en techniek, Wereld / Door / 8 juli 2011

De relatie tussen Israël en de overwegend islamitische OPEC-landen loopt niet over van hartelijkheid. Geen wonder dus dat de Israëli’s wel oren hebben naar het idee van een Californische startup. Bijna de helft van de Israëlische autokopers heeft zich al ingeschreven voor een drie-jarenplan, waarin auto’s worden uitgerust met verwisselbare elektrische accu’s. Het begin van het einde voor de auto’s op benzine en diesel.

Meer dan negentig procent van de Israëli's wonen in het kleine stukje land tussen de Westoever en de Middellandse Zee of in Galilea.
Meer dan negentig procent van de Israëli's wonen in het kleine stukje land tussen de Westoever en de Middellandse Zee of in Galilea

Waarom de elektrische auto geknipt is voor Israël

Israël is een klein land, ongeveer zo groot als België of tweederde maal Nederland. De Israëlische bevolking is overwegend samengeperst op een smalle strook land tussen de Westoever en de Middellandse Zee. Er is weinig verkeer over de grens. Afstanden zijn dan ook klein in Israël. Het kleine bereik van elektrische auto’s is in Israël dan ook geen groot probleem.

Ook komt er in de Israëlische Negev-woestijn in het zuiden, 59% van het landoppervlak, heel veel zonne-energie naar beneden, per vierkante meter per jaar ongeveer twee keer zoveel als in Nederland.

Geen wonder dus dat er in Israël veel wordt gedaan met zonne-energie[1]. Wat ook scheelt, is dat Israël geen koninklijk huis heeft dat grootaandeelhouder is van de nationale oliemaatschappij. De Israëlische overheid moedigt de overgang op elektrisch rijden dan ook van harte aan. Dat is namelijk weer een strategische zorg minder.

Was de Nederlandse overheid ook maar zo verstandig.

Israël gaat in hoog tempo over op elektrisch
Augustus 2011 start de verkoop van elektrische auto’s in Israël. Bijzonder is dat de verkoopkosten inclusief een gehuurde batterij en de kosten voor het opladen is. Benzine is duur in Israël, zo ook de belastingen op benzine- en dieselauto’s. Het bedrijf dat de elektrische auto’s levert, de start-up Better Place, zegt dat elektrisch rijden 20% goedkoper is dan het bezitten van een benzineauto. Better Place probeert het grootste probleem op te losssen dat de doorbraak van de elektrische auto in de weg staat: de geringe opslagcapaciteit van de batterijen die op dit moment bestaan. Een batterij, groot genoeg om het bereik vergelijkbaar te maken met een benzineauto zou veel te groot en te duur zijn; ook kost het uren om accu’s op te laden, vergeleken met de minuten die het kost om een standaard auto op te laden.

Better Place gaat nu een elektrische vierdeurs auto verkopen met een bereik van 160 km – voldoende voor de meeste forenzen in het kleine, dichtbevolkte land. Voor langere trips bouwt Better Place batterijwisselstations, waar een geautomatiseerd systeem in minder dan vijf minuten een uitgeputte batterij vervangt door een opgeladen exemplaar. In plaats van te betalen voor accu’s, betalen de autorijders voor een bepaald aantal rijkilometers per jaar. Ongeveer zoals je bij een belbundel een bepaald aantal belminuten  per maand krijgt.

Klein aantal laadstations is al voldoende

Better Place gebruikt dit soort laadstations. Chinese bedrijfsspionnen bleken erg geïnteresseerd in deze technologie.
Better Place gebruikt dit soort laadstations. Chinese bedrijfsspionnen bleken erg geïnteresseerd in deze technologie.

Omdat Israël zo’n klein en compact landje is, is het aantal benodigde wisselstations maar klein. Better Place plant voor einde van 2011 veertig oplaadpunten, dat in de eerste drie maanden van 2012 wordt uitgebreid naar 55. Better Place biedt diverse pakketten aan. Zo kan je een auto en drie jaar 25.000 km per jaar rijden kopen voor $46 000 (plm. 35 000 euro). Volgens het bedrijf is dit 35% goedkoper dan de kosten van een vergelijkbare benzineauto. Deze kosten zijn inclusief een laadstation thuis.

 

Volgens Michael Granoff van Better Place, heeft het bedrijf  20 000 individuele klanten op een wachtlijst om de auto’s te kopen en 70 000 voorlopige bestellingen van beheerders van autovloten. “Dat is ongeveer de helft van de automobielmarkt in Israël,” aldus Granoff.

Een bewijs dat een visionaire overheid wel degelijk elektrische auto’s lonend kan maken en dat het dan heel snel kan gaan. Ook in het dichtbevolkte Nederland en Vlaanderen zou dit systeem prima kunnen werken. Waar wachten we nog op? Toch niet op de toestemming van Koninklijke Olie en zijne koninklijke hoogheid Fahd van Saoedi-Arabië?

Bronnen
1. Giant solar plants in Negev could power Israel’s future, TheRegister (2008)
2. Israel to Get Electric Car Battery Swap Stations, MIT Technology Review (2011)

Twee misvattingen over elektrische auto’s

5 reacties / Misvattingen / Door / 18 januari 2012
Uit onderzoek van E Source, een bureau gespecialiseerd in energievraagstukken, blijkt dat maar liefst 85% van de Amerikaanse automobilisten bereid is elektrisch te gaan rijden [1]. In Nederland heeft de gemiddelde automobilist vooral eerst behoefte aan betere voorlichting. Volgens voorlichtingsorganisatie Milieu Centraal blijkt dat Nederlandse automobilisten vaak slecht op de hoogte zijn van de mogelijkheden van een elektrische auto. “Onafhankelijke voorlichting is nodig voor een soepele introductie”, zegt Vera Dalm, directeur van Milieu Centraal. Twee veel voorkomende misvattingen.

Misvatting 1: ‘stilstaan langs de weg’
Een groot deel van de automobilisten denkt dat de kans om langs de weg stil te komen staan reëel aanwezig is. Echter, de meeste automobilisten rijden slechts twee keer per maand afstanden van meer dan 60 km zonder stop, terwijl de accu’s van elektrische auto’s het 70 tot 200 km kunnen volhouden. Het systeem waarschuwt tijdig voor een mogelijk lege accu, wat het in combinatie met het groeiend aantal oplaadpalen in Nederland vrij onwaarschijnlijk maakt om om die reden stil langs de weg te komen staan. Bovendien kan de auto worden opgeladen via normale stopcontacten, maar de echte scepticus kan altijd nog gaan voor een extra brandstofhulpmoter wat het bereik van de auto aanzienlijk verhoogd.

Misvatting 2: ‘slecht voor het milieu’
Hoewel er bij het rijden geen uitlaatgassen vrij komen, zijn veel mensen de mening toebedeeld dat elektrisch rijden slecht zou zijn voor het milieu. Er is wel uitstoot van CO2 bij de opwekking van elektriciteit die uit het stopcontact komt, maar dit is ongeveer de helft van de CO2 die vrij komt bij een verbrandingsmotor op conventionele autobrandstoffen. De elektrische auto kan worden gerekend tot de meest milieuvriendelijke van dit moment, ook als er wordt gekeken naar de totale levenscyclus inclusief de productie van de accu.

Milieu blijkt, vooral bij de hoog opgeleide autokenner met leaseauto, een belangrijk argument te zijn.

Andere voordelen van elektrisch rijden [3]:
+ Elektriciteit is goedkoper dan brandstof
+ Een elektrische motor vergt minder onderhoud
+ Het wordt gestimuleerd vanuit de overheid
+ Elektrische voertuigen accelereren tot 2 keer sneller
+ Het is stiller

Bronnen:
[1] Elektrischeauto.nl
[2] Milieu Centraal
[3] Allgreenvehicles.nl