Een auto kan iets geweldigs zijn. Het kan je brengen waar je wilt, wanneer je wilt, zelfs als die plaatsen niet bereikbaar zijn met het openbaar vervoer. In feite zou een groot deel van het moderne leven onmogelijk zijn zonder auto's. Ze helpen ons naar onze banen, scholen, supermarkten of zelfs gewoon naar het plaatselijke winkelcentrum. Helaas, hoe geweldig auto's ook zijn, ze hebben ook enkele serieuze nadelen. Twee van deze nadelen zijn dat ze vaak veel geld kosten in onderhoud en dat ze de atmosfeer vervuilen met schadelijke gassen. Luchtvervuiling is in veel stedelijke gebieden een serieus probleem geworden en met de benzineprijzen op recordhoogten, kan de verbrandingsmotor binnenkort een luxe zijn die de samenleving zich eenvoudigweg niet kan veroorloven.
Er zijn maar weinig mensen die pleiten voor het helemaal opgeven van auto's, maar is er een manier waarop we de kracht en het gemak van een auto kunnen hebben zonder de vervuiling en kosten veroorzaakt door het verbranden van benzine? Gelukkig is er. Veel mensen denken dat de auto's van de niet zo verre toekomst niet op benzine, maar op elektriciteit zullen rijden. In feite zijn deze elektrische auto's - ook wel EV's of elektrische voertuigen genoemd - helemaal niet futuristisch. Elektrische voertuigen bestaan al sinds de eerste helft van de 19e eeuw; maar zelfs nu, in de 21e eeuw, heersen verbrandingsmotoren nog steeds. Maar waarom sloegen elektrische auto's niet aan?
Meer informatie
|
Het hart van een elektrische auto is de batterij. In tegenstelling tot de
accu's in
de meeste auto's, die voornamelijk dienen om de motor te starten en accessoires zoals de radio of airconditioning aan te drijven, doet de accu in een elektrische auto alles. Het belangrijkste is dat het de elektromotor aandrijft -- of, beter gezegd, het bestuurt een controller die op zijn beurt de elektromotor aandrijft -- hij moet dus krachtig en duurzaam genoeg zijn om bestuurders overal naartoe te brengen met een minimum aan opladen. Tot voor kort waren er geen betrouwbare, in massa produceerbare batterijen die elektrische auto's konden concurreren met auto's op gas. Dat begint echter te veranderen. Elektrische auto's zijn niet alleen haalbaar geworden, ze zullen nu naar verwachting van de lopende band van grote autofabrikanten gaan rollen.
Lees de volgende pagina om erachter te komen of batterijen ooit een praktische manier zullen zijn om een auto van stroom te voorzien.
Inhoud
Een batterij is een apparaat om chemische energie op te slaan en die chemische energie om te zetten in elektriciteit. Een batterij bestaat uit een of meer elektrochemische cellen , die elk bestaan uit twee halve cellen of elektroden . Eén halve cel, de negatieve . genoemd elektrode, heeft een overvloed aan kleine, negatief geladen subatomaire deeltjes die elektronen worden genoemd . De andere, de positieve . genoemd elektrode, heeft een tekort aan elektronen. Wanneer de twee helften zijn verbonden door een draad of een elektrische kabel, zullen elektronen van de negatieve elektrode naar de positieve elektrode stromen. We noemen deze stroom van elektronen elektriciteit. De energie van deze bewegende elektronen kan worden gebruikt om werk te doen - bijvoorbeeld het laten draaien van een motor. Terwijl elektronen naar de positieve kant gaan, vertraagt de stroom geleidelijk en daalt de spanning van de elektriciteit die door de batterij wordt geproduceerd. Uiteindelijk, wanneer er evenveel elektronen aan de positieve kant als aan de negatieve kant zijn, wordt de batterij als 'dood' beschouwd en is deze niet langer in staat om een elektrische stroom te produceren.
De elektronen worden gegenereerd door chemische reacties en er zijn veel verschillende chemische reacties die worden gebruikt in in de handel verkrijgbare batterijen. De bekende alkalinebatterijen die gewoonlijk worden gebruikt in zaklampen en afstandsbedieningen van televisies, wekken bijvoorbeeld elektriciteit op door een chemische reactie waarbij zink en mangaanoxide betrokken zijn. De meeste alkalinebatterijen worden beschouwd als een wegwerpbatterij . Als ze eenmaal dood zijn, zijn ze nutteloos en moeten ze worden gerecycled. Autobatterijen daarentegen moeten oplaadbaar zijn, zodat ze niet constant moeten worden vervangen. In een oplaadbare batterij , wordt elektrische energie gebruikt om de negatieve en positieve helften van de elektrochemische cellen om te keren, waardoor de elektronenstroom opnieuw wordt gestart.
Autofabrikanten hebben drie soorten oplaadbare batterijen geïdentificeerd die geschikt zijn voor gebruik in elektrische auto's. Die typen zijn loodzuur batterijen, nikkelmetaalhydride (NiMH) batterijen en
lithium-ion (Li-ion) batterijen.
Loodzuurbatterijen werden uitgevonden in 1859 en zijn de oudste vorm van oplaadbare batterijen die nog steeds in gebruik zijn. Ze worden al sinds de 19e eeuw gebruikt in alle soorten auto's - inclusief elektrische auto's. Loodzuurbatterijen zijn een soort natte celbatterijen en bevatten meestal een milde oplossing van zwavelzuur in een open container. De naam komt van de combinatie van loodelektroden en zuur die worden gebruikt om elektriciteit op te wekken in deze batterijen. Het grote voordeel van loodzuuraccu's is dat ze, na zoveel jaren te zijn gebruikt, goed begrepen en goedkoop te produceren zijn. Ze produceren echter gevaarlijke gassen tijdens het gebruik en als de batterij wordt overladen, bestaat er explosiegevaar.
Nikkel-metaalhydridebatterijen kwamen eind jaren tachtig in commercieel gebruik. Ze hebben een hoge energiedichtheid -- dat wil zeggen, veel energie kan in een relatief kleine batterij worden verpakt -- en bevat geen giftige metalen, dus ze zijn gemakkelijk te recyclen.
Lithium-ionbatterijen, die begin jaren negentig commercieel werden gebruikt, hebben een zeer hoge energiedichtheid en hebben minder kans dan de meeste batterijen om hun lading te verliezen wanneer ze niet worden gebruikt - een eigenschap die zelfontlading wordt genoemd. . Vanwege hun lichte gewicht en lage onderhoudsvereisten worden lithium-ionbatterijen veel gebruikt in elektronische apparaten zoals laptops. Sommige experts zijn van mening dat lithium-ionbatterijen ongeveer zo dicht bij de wetenschap staan als de wetenschap tot nu toe is gekomen om een perfecte oplaadbare batterij te ontwikkelen, en dit type batterij is de beste kandidaat om de elektrische auto's van de nabije toekomst van stroom te voorzien. Een variatie op lithium-ionbatterijen, lithium-ion-polymeerbatterijen genaamd, kan ook waardevol zijn voor de toekomst van EV's. Deze batterijen kunnen uiteindelijk minder kosten om te bouwen dan lithium-ionbatterijen; op dit moment zijn lithium-ion-polymeerbatterijen echter onbetaalbaar.
Misschien wel het grootste probleem in verband met accu's van elektrische auto's is het opladen ervan. Hoe laad je een elektrische auto-accu op? Belangrijker nog, waar laad je de accu van een elektrische auto op? Kun je het zelf? Kun je het thuis doen? Lees de volgende pagina om erachter te komen.
Een oplaadbare batterij is nutteloos, tenzij je een plek hebt om hem op te laden. Als je geen stroom meer hebt in je elektrische auto, kun je niet zomaar even stoppen bij het plaatselijke benzinestation - tenzij je plaatselijke benzinestation een plek heeft waar je hem kunt aansluiten. Helaas is het opladen van de grote reeks van batterijen in een elektrische auto kan enkele uren duren, en de meeste benzinestations zouden liever hebben dat u hun rijstroken niet
zo lang blokkeert.
De beste oplossing voor het oplaadprobleem is om de auto 's avonds mee naar huis te nemen en aan te sluiten, net zoals u een laptop of digitale muziekspeler zou aansluiten, zodat deze 's nachts kan worden opgeladen. EV's zullen worden geleverd met oplaadsystemen waarmee ze kunnen worden opgeladen via een standaard stopcontact, zodat u de volgende ochtend weer klaar bent om de weg op te gaan. Hoewel ten minste één bedrijf beweert systemen te ontwikkelen die een elektrische auto in 10 minuten kunnen opladen, hebben bestaande opladers tussen de
3 en 10 uur nodig om de batterij van een elektrische auto op volle sterkte te brengen met behulp van normale thuisstroom
[bron:Fehrenbacher].
Als een elektrische auto eenmaal is opgeladen, hoe ver gaat hij dan voordat hij weer moet worden opgeladen? Dit is afhankelijk van een aantal factoren, waaronder het type accu in het voertuig. EV's die gebruik maken van loodzuuraccu's hebben het kortste bereik - ongeveer 80 mijl (128,7 km) op een enkele lading. NiMH-batterijen leveren betere prestaties, met een bereik van ongeveer 193,1 km per lading. Dit is waar lithium-ionbatterijen uitblinken, met een bereik van meer dan 220 mijl (354,1 km) per lading - met de Tesla Roadster als voorbeeld. Als rijafstand de belangrijkste overweging is, zijn lithium-ionbatterijen de
die u moet kiezen.
Het bereik van een EV kan nog verder worden uitgebreid met een technologie die bekend staat als regeneratief remmen , die de kinetische energie van de remmen van de auto gebruikt om de batterij on-the-fly op te laden. Onder optimale rijomstandigheden kan regeneratief remmen het bereik van de auto tot 50 procent vergroten, hoewel in de meeste situaties de winst in het rijbereik kleiner zal zijn.
Maar wat als je een langere reis wilt maken in een elektrische auto en niet thuis bent voor een nachtje opladen? Is er een plek waar je hem kunt aansluiten? Zeer weinig oplaadstations bestaan op dit moment, maar fabrikanten van elektrische auto's zijn van plan laadstations te bouwen zodat de infrastructuur aanwezig is wanneer klanten elektrisch gaan rijden. Tesla Motors, de maker van de volledig elektrische Tesla Roadster, heeft een deal gesloten met een grote hotelketen om oplaadpunten beschikbaar te hebben voor klanten die hun Roadsters 's nachts willen opladen. Een voordeel van oplaadstations is dat ze auto's mogelijk sneller kunnen opladen dan een oplaadsysteem voor thuis, hoewel het onwaarschijnlijk is dat voertuigen zo snel in en uit zullen gaan als bij een tankstation. Helaas kan het even duren voordat er voldoende oplaadpunten beschikbaar zijn om EV-bezitters opgeladen te houden tijdens lange autoritten. In de nabije toekomst zullen EV's het meest geschikt zijn voor woon-werkverkeer of school en voor lokale reizen en winkelen. Bij gebruik op deze manier staat de auto elke avond veilig in de garage voor een elektrische tankbeurt.
Ontdek hierna enkele voordelen -- en ja, zelfs enkele nadelen -- van
volledig elektrisch gaan.
Het meest voor de hand liggende voordeel van accu's van elektrische auto's is dat ze niet de vervuiling veroorzaken die gepaard gaat met verbrandingsmotoren. Ze hebben echter nog steeds milieukosten. De elektriciteit die wordt gebruikt om EV-batterijen op te laden, moet ergens vandaan komen, en op dit moment wordt de meeste elektriciteit opgewekt door fossiele brandstoffen te verbranden. Dat levert natuurlijk vervuiling op. Maar hoe verhoudt de vervuiling die wordt veroorzaakt door het verbranden van fossiele brandstoffen om de batterijen van elektrische auto's op te laden, zich tot de vervuiling die wordt veroorzaakt door interne verbrandingsmotoren? Volgens de Electric Vehicle Association of Canada, of EVAC, verminderen zelfs EV's die worden opgeladen door kolengestookte elektrische generatoren de CO2-uitstoot met ongeveer de helft. EV's die worden opgeladen met schonere vormen van elektrische energieopwekking, zoals waterkracht en kerncentrales, kunnen de CO2-uitstoot verminderen tot minder dan één procent van de CO2-uitstoot die momenteel wordt geproduceerd door interne verbrandingsmotoren. Dus zelfs in het ergste geval zijn auto's die worden aangedreven door EV-batterijen schoner dan auto's op gas.
Een ander belangrijk voordeel van accu-aangedreven motoren ten opzichte van gas-aangedreven motoren zijn de lagere kosten van de brandstof - dat wil zeggen, elektriciteit voor EV's en gas voor de verbrandingsmotoren. Het Amerikaanse ministerie van Energie heeft berekend dat een typische elektrische auto 70 kilometer kan rijden op elektriciteit van een dollar. Alleen een substantiële daling van de benzineprijs kan auto's op gas bijna zo'n lage kilometerprijs opleveren.
Nog een ander voordeel van deze oplaadbare batterijen is dat ze goed recyclen. Bijna 100 procent van deze batterijen kan worden gerecycled, waardoor oude batterijen geen afvalprobleem worden.
Het grote nadeel van auto's op batterijen, zoals we in de vorige paragraaf al aangaven, is de tijd die nodig is om de batterijen op te laden. Met lithium-ion batterijtechnologie kan een volledig opgeladen EV een afstand afleggen die vergelijkbaar is met een voertuig met een verbrandingsmotor met een volle tank benzine, maar hij moet aan het einde van die tijd nog steeds op een oplader worden geplaatst. Op dit moment betekent dit dat een lege EV enkele uren buiten dienst zal zijn voordat deze volledig is opgeladen. Dit is natuurlijk een serieus nadeel. In de toekomst kan snellere oplaadtechnologie beschikbaar komen, maar op korte termijn zullen elektrische auto's niet de voorkeursvoertuigen zijn voor lange ritten. Toch wordt het meeste autorijden relatief dicht bij huis gedaan en om deze reden zal batterijvermogen net zo goed dienst doen als benzine. Een mogelijke oplossing voor de oplaadsituatie kunnen batterijvervangingsstations zijn, waar u in plaats van uw EV opnieuw op te laden, eenvoudig uw lege batterij kunt verwisselen voor een volledig opgeladen exemplaar. Dit systeem zou het mogelijk maken om batterijen buiten voertuigen op te laden en zou de hoeveelheid tijd die nodig is om een EV weer aan de praat te krijgen nadat de batterij volledig is ontladen, aanzienlijk verminderen.
Een ander nadeel van accu's van elektrische auto's is hun gewicht. Omdat ze meer moeten doen dan traditionele auto-accu's, moeten accu's van elektrische auto's aan elkaar worden gekoppeld in arrays of accupakketten om extra vermogen te leveren. Deze verzamelingen batterijen zijn zwaar. Het lithium-ionbatterijpakket in een Tesla Roadster weegt ongeveer 1.000 pond (453,6 kg). Dat is veel gewicht om te dragen en het kan de actieradius van de auto aanzienlijk verkleinen. De ontwerpers van de Roadster hebben dit batterijgewicht echter gecompenseerd met een licht frame en carrosseriepanelen. De hele auto weegt slechts 2.690 pond (1220,2 kg) -- niet erg zwaar als je bedenkt dat meer dan een derde van dat gewicht uit een batterij bestaat.
Gezien het belang van de batterij voor een elektrische auto, vraagt u zich misschien af wat er zal gebeuren als die batterij ouder wordt. Hoe lang kan hij de auto van stroom voorzien? En als hij uiteindelijk doodgaat, kan hij dan worden vervangen of is het gewoon zuiniger om een nieuwe auto te kopen? Lees verder om erachter te komen.
B
Hoe lang gaat de batterij van een elektrische auto mee? Het lithium-ionbatterijpakket in de Tesla Roadster heeft naar verwachting een levensduur van ongeveer 5 jaar of 100.000 mijl. Aan het einde van die tijd moet het pakket worden vervangen, tegen een kostprijs van ongeveer $ 10.000. Natuurlijk, dat is duur, maar de Roadster zelf kost bijna $ 100.000, waardoor de kosten van het batterijpakket betaalbaar lijken. Veel, misschien wel de meeste eigenaren zullen ongetwijfeld liever de accu vervangen dan een gloednieuwe Roadster te kopen.
Toegegeven, de onderhoudskosten van de batterij zullen de kosten van het gebruik van een EV verhogen. De accu's die in EV's worden gebruikt, worden stevig bewaard, dus u zult hoogstwaarschijnlijk met uw EV naar de dealer moeten gaan om uw accu te laten onderhouden. Een ander punt om te overwegen is dat dit op dit moment een relatief nieuwe technologie is. Naarmate EV's vaker voorkomen op de wegen, zullen sommige van de hoge prijzen die ermee gepaard gaan, dalen. Maar op dit moment is de batterij van $ 10.000 van de Tesla Roadster een van onze enige referentiepunten. Zullen de batterijen in andere EV's meer kosten? Zullen ze minder kosten? Zullen de kosten van het vervangen van de batterij in sommige EV's opwegen tegen de kosten van het simpelweg kopen van een nieuw voertuig? Alleen de tijd zal het leren.
| 1966 Electrovair II (General Motors) | zilver-zink batterijen |
| 1976 Electrovette (General Motors) | loodzuurbatterijen |
| 2005 Volvo 3CC (Volvo) | lithium-ionbatterijen |
| 2007 Chevy Volt (General Motors) | lithium-ionbatterijen |
| 2007 Nissan Mixim (Nissan) | lithium-ionbatterijen |
| 2008 Continental DC (Bentley Motors) | loodzuurbatterijen |
| 2008 Subaru Stella (Subaru) | lithium-ionbatterijen |
| 2008 Nissan Denki Cube (Nissan) | lithium-ionbatterijen |
AutoHybrid CarsHoe elektrische auto's werkenAutoHybrid CarsFoto's van elektrische auto'sZal ik geschokt raken als ik een elektrische auto door een grote plas rijd?AutoFuel-efficient VehiclesHoe elektrische autobatterijen werkenAutoHybrid CarsWat is een potentiometer in een elektrische auto?AutoHybrid CarsHoe Electric Car Labs werkenAutoPorsche Voertuigrace met 2020 TaycanAutoAndere merken en modellenKunnen elektrische motorconversies klassieke auto's redden?AutoOngebruikelijke auto'sHoe de elektrische auto van G-Wiz werktAutohybride auto'sHoe oplaadnetwerken voor elektrische auto's werkenAutohybride technologieKan ik een elektrische auto kopen bij Sam's Club?Autohybride auto'sIs er een manier om een alles- elektrische auto die u niet hoeft aan te sluiten?AutoHybrid-technologieHoe conversiekits voor elektrische auto's werkenAutoHybrid-technologieWat is de geschiedenis van elektrische auto's?AutoOngebruikelijke auto'sHoe groot is 's werelds kleinste elektrische auto?AutobrandstofverbruikHoe kan een verkeersdrempel elektriciteit oogsten?AutoFuel-efficient VehiclesThis Woman's Job is naar F Ontdek waarom mensen geen elektrische auto's kopenAutohybride auto'sIs een volledig elektrische auto een slechte investering?Autotypes van motorenHoe profiteert een elektrische waterpomp van uw motor?AutoPlug-in HybridsWat is het tegoed voor plug-in elektrische voertuigen?AutobrandstofverbruikIndia is van plan over te stappen Alle nieuwe auto's naar elektrisch in 2030AutoTech en transportGedeelde elektrische scooters:oplossing voor woon-werkverkeer of stedelijke nachtmerrie?Autohybride auto'sKunnen elektrische autobatterijen worden gerecycled?Autohybride auto's Hebben elektrische auto's meer onderhoud nodig?Autohybride auto'sUitdagingen voor de elektrische auto-industrieAutohybride auto'sZijn elektrische auto's veilig bij ongevallen?Autohy Elektrische auto's goedkoper in gebruik?AutoAutoproductieHoe oud is de elektrische auto?AutoConcept CarsToyota's nieuwste elektrische conceptauto is gemaakt van houtAutoFuel-efficient VehiclesElektrische auto opladen gaat supersnelAutohybride auto'sElektrische auto's versus waterstofbrandstofcelauto'sAutohybride auto'sTop 10 elektrische auto's Veelgestelde vragenAutohybride auto'sHoe werkt paardenauto's Afb Bent u op weg naar elektrische auto's?Autobrandstofzuinige voertuigenTesla's nieuwe Model 3 richt zich volledig op de mainstream van elektrische auto'sAutobrandstofverbruikZullen alle voertuigen uiteindelijk allemaal elektrisch zijn?Autotransmissies en aandrijflijnGasaangedreven versus elektrische auto's:wat is sneller?Autohybride auto'sHoe lang duurt het om een Elektrische auto?AutoHybrid CarsHoeveel kost het om een elektrische auto op te laden?AutoHybrid Cars12 Mythen over elektrische voertuigenAutoConcept CarsOnthuld op CES:de elektrische auto in de hoop Tesla op zijn best te verslaanAutobrandstofverbruikGas versus elektriciteitsnet:benzine en elektriciteit confronteren elkaarAutoHybride auto'sEen elektrische auto opladenAutoInside een elektrische autoAutoHybride auto'sEen conversie uitvoeren - Elektrische autoconversieAutoHybrid TechnologyDe eerste elektrische autoAutohybride auto'sEen voorbeeld van een elektrische autoAutohybride auto'sElektrische automotoren en batterijenAutoConcept CarsHoe de Tesla Roadster werkt
Verwante HowStuffWorks-artikelen
Meer geweldige links
Bronnen
