211service.com
Elektrische voertuigen in de kou
Nu het winterweer aanbreekt, maken eigenaren van elektrische auto's zich zorgen over wat de kou zal doen met het bereik van hun voertuigen. Berichten met titels als Waarschuwing voor rijden in de winter en Een andere manier om lekker warm te blijven tijdens lange ritten zonder de hitte te laten lopen, verschijnen op online klantenforums van Tesla Motors, dat veel van zijn auto's in bijzonder koude plaatsen zoals Noorwegen verkoopt.
Koud weer brengt twee grote uitdagingen voor elektrische voertuigen met zich mee: koude lucht beperkt de prestaties van de batterij en als de verwarming werkt, raakt de batterij leeg. Nu de temperatuur onder het vriespunt zakt, hebben sommige automobilisten die gewend waren om 250 mijl te reizen op één lading, hun auto gezien bereik drop tot 180 mijl. Chauffeurs in extreme klimaten kunnen de actieradius nog meer zien afnemen. Dat zou bestuurders kunnen dwingen auto's te kiezen met grotere batterijen dan ze in de zomer nodig zouden hebben, waardoor de kosten van de auto's met $ 10.000 of meer stijgen.
Er zijn enkele maatregelen die bestuurders kunnen nemen om het bereik van een EV te verbeteren. Maar met bestaande batterijen en verwarmingen is enig verlies van bereik onvermijdelijk. Onderzoekers werken aan technologische oplossingen die pas over jaren klaar zullen zijn.
Koude temperaturen hebben vooral invloed op hoe snel de energie uit de batterij kan worden gehaald of er weer in kan worden gestopt, dat wil zeggen hoeveel vermogen het kan leveren voor acceleratie en hoe snel het kan worden opgeladen. Om dit te compenseren gebruiken autofabrikanten soms een elektrische verwarming om de batterij op te warmen. Als die verwarming door de batterij zelf wordt aangedreven, gebruikt hij energie die anders de auto zou aandrijven. Nissan's Leaf is zo'n auto.
Tesla pakt het anders aan. Zodra u begint te rijden, wordt de door de motor gegenereerde warmte gebruikt om de accu op te warmen. Deze aanpak is efficiënter, omdat er gebruik wordt gemaakt van restwarmte in plaats van elektriciteit. Maar het duurt een tijdje om te werken omdat de motor niet veel warmte produceert. Als gevolg hiervan kan het enkele minuten duren voordat de batterij warm genoeg is om volledige acceleratie te bieden.
Een koude batterij beperkt ook het regeneratief remmen, waarbij het momentum van de auto wordt gebruikt om de batterij op te laden en het rijbereik te vergroten. Regeneratief remmen pompt grote hoeveelheden energie in een batterij; aangezien dit de batterij bij lage temperaturen kan beschadigen, gebruikt de Model S geen regeneratief remmen totdat de batterij is opgewarmd. (Om deze limieten op het gebied van vermogen en regeneratief remmen te vermijden, raadt Tesla's technisch directeur, JB Straubel, aan om de timer op de acculader van de auto zo in te stellen dat deze klaar is met opladen vlak voordat u gaat rijden, aangezien de handeling van het opladen van de accu ook de accu opwarmt .)
Een manier waarop onderzoekers uiteindelijk de prestaties bij koud weer kunnen verbeteren, is door de geleidbaarheid van de elektrolyt in de batterij te verhogen, zegt: Jeff Dahn , hoogleraar natuurkunde en scheikunde aan de Dalhousie University. De uitdaging is dat de sterk geleidende elektrolyten die nu beschikbaar zijn, misschien niet zo lang meegaan als een auto. Het verkleinen van de deeltjes waaruit de elektrodematerialen bestaan, kan ook helpen, door de afstand die ionen moeten afleggen door vast materiaal te verkleinen. Maar kleinere deeltjes kunnen ook chemisch reactiever zijn, dus batterijfabrikanten moeten stappen ondernemen om ervoor te zorgen dat dergelijke batterijen veilig zijn.
De grootste vermindering van het rijbereik bij koud weer komt van het gebruik van de verwarming.
Benzinemotoren zijn inefficiënt en produceren daarom grote hoeveelheden afvalwarmte die wordt gebruikt om de passagierscabine te verwarmen. Maar elektromotoren produceren niet veel warmte omdat ze erg efficiënt zijn. Daarom gebruiken elektrische voertuigen meestal elektrische kachels om passagiers warm te houden.
Het voorverwarmen van de auto terwijl deze is aangesloten (wat kan worden gedaan via een smartphone-app) kan het verbruik van de batterij verminderen. Maar dat is misschien geen optie op roadtrips wanneer iemand 's nachts bij een hotel moet parkeren. Auto's zoals de Leaf en Model S hebben elektrische stoelverwarming, waardoor passagiers het warm kunnen krijgen zonder veel energie te besteden aan het verwarmen van de lucht in de cabine. Nissan begint een verwarming aan te bieden die 20 procent minder energie verbruikt, waardoor het bereik bij koud weer wordt verbeterd.
Voor grotere energiebesparingen financiert het Amerikaanse ministerie van Energie de ontwikkeling van materialen voor thermische opslag die kunnen worden verwarmd terwijl de auto is aangesloten op het stopcontact en vervolgens warmte kunnen leveren voor de duur van een rit (zie Nieuw verwarmingssysteem kan het bereik van elektrische auto's verbeteren). Maar Straubel zegt dat die nog lang niet klaar zijn voor commercieel gebruik. Veelbelovend op korte termijn is betere isolatie en het gebruik van coatings op de ramen die helpen de warmte vast te houden. Er is niet veel ruimte in een auto. In principe moet het niet te veel energie kosten om het te verwarmen, zegt hij.
Vooralsnog zoeken chauffeurs naar creatieve manieren om met minder hitte om te gaan, vooral tijdens lange ritten. Op het Tesla-forum, een Model S-eigenaar beveelt aan het kopen van verwarmde jassen en handschoenen die zijn ontworpen om op motorfietsen te dragen. Dahn zegt dat de oplossing sneeuwscooterpakken zijn.
Op de lange termijn is het de beste oplossing om elektrische voertuigen mainstream te laten worden door het aantal plaatsen te vergroten waar ze snel kunnen worden opgeladen (zie Hoe Tesla de innovatie van elektrische auto's stimuleert en het verwisselen van batterijen vergeten: Tesla streeft ernaar om in vijf minuten op te laden ). Op die manier hoeft niemand zich zorgen te maken dat hij vast komt te zitten in een koudegolf.