Key Takeaways
- Extreme kou vermindert de actieradius van elektrische voertuigen aanzienlijk. De chemische reactie van de batterij vertraagt bij lage temperaturen, waardoor er meer energie nodig is om de batterij op te warmen en de bruikbare capaciteit afneemt.
- Extreme hitte versnelt de slijtage van de batterij na verloop van tijd, vooral wanneer voertuigen in de volle zon staan met een hoge laadstatus.
- Het voorconditioneren van de accu – het opwarmen of afkoelen van het accupakket vóór vertrek – is de meest effectieve strategie om de prestaties bij extreme temperaturen te behouden.
- De 12V-hulpaccu in elektrische voertuigen is met name kwetsbaar in extreme weersomstandigheden en moet regelmatig worden getest om startproblemen te voorkomen.
- Vlootbeheerders in extreme klimaatzones zouden seizoensgebonden onderhoudsschema's moeten vaststellen om veranderingen in de conditie van de accu's in de loop van de tijd te volgen.
- In koude klimaten moeten de overwegingen met betrekking tot de laadinfrastructuur veranderen: snelladen met gelijkstroom bij vriestemperaturen kan door het batterijbeheersysteem (BMS) worden beperkt om de accucellen te beschermen.
Naar verwachting zullen er eind 2022 wereldwijd zo'n zes miljoen elektrische voertuigen worden verscheept. De VS hebben honderden miljarden dollars aan investeringen aangekondigd voor de ontwikkeling van elektrische voertuigen en de benodigde infrastructuur. Maar er is een enorm verschil tussen het rijden met een elektrische auto in de gematigde gebieden aan de westkust en de barre omstandigheden in het noorden van Minnesota of de woestijnachtige hitte in Arizona.
Geëlektrificeerde voertuigen worden geconfronteerd met unieke uitdagingen in gebieden waar het weer maandenlang dodelijk kan zijn. Is het mogelijk dat elektrische voertuigen de macht zullen overnemen, zelfs in gebieden met extreme klimaten? En zo niet, wat moet er dan gebeuren om ze overal levensvatbaar te maken?
Dit is waar u rekening mee moet houden bij elektrificatie in de meest uitdagende omstandigheden.
Verminderd bereik bij extreme temperaturen
Bij extreem weer zal de actieradius van een EV zeker kleiner zijn dan de actieradius die een autobezitter met een volle accu kan halen bij gemiddeld T-shirtweer. Hoewel het soms wordt betwist, is de algemene consensus dat zowel extreme als warme weersomstandigheden betekenen dat je niet zo ver komt voordat je moet opladen. Zoals het gezegde luidt: “Batterijen zijn het gelukkigst in het bereik waarin wij het gelukkigst zijn.”
Bij ritten in extreme hitte neemt de actieradius van de accu met ongeveer 17% af . Dit geldt voor temperaturen boven de 95°C en is bijna volledig te wijten aan het comfortabel houden van de cabine. Het gebruik van de airconditioning en de ventilator is verantwoordelijk voor een groot deel van dit energieverbruik.
In koude klimaten is de actieradiusvermindering iets groter . Schattingen wijzen uit dat de actieradius bij temperaturen van -20°C en lager met ongeveer 30% afneemt, en in gebieden waar het nog veel kouder wordt, kan de actieradius zelfs nog kleiner zijn. Dit komt mede door het comfort in de cabine, met een elektrische kachel en verwarmde stoelen, maar in koude klimaten neemt de actieradius ook af omdat de temperatuur van het accupakket op peil moet worden gehouden.
De gezondheidstoestand kan worden verminderd
In koude klimaten is vaker opladen vaak nodig. In tegenstelling tot een auto op benzine, die in feite 'slaapt' wanneer hij geparkeerd staat, verbruikt een elektrische auto energie om de batterij op een gezonde temperatuur te houden. Als de auto langere tijd geparkeerd staat zonder aangesloten te zijn op het stroomnet, kan de batterij volledig leeglopen (tot 0%), waardoor deze beschadigd kan raken. Het is zeldzaam, maar mogelijk.
Hitte speelt daarentegen een directere rol bij de degradatie van de batterij. Volgens onderzoek van Geotab neemt de conditie van de batterij (State of Health, SOH) in warme klimaten sneller af , en kan de SOH in 48 maanden met ongeveer 10% dalen. Snelladen met gelijkstroom (DC) bij hoge temperaturen verergert dit probleem nog.
Een vermindering van de gezondheidstoestand met 10% over een periode van vier jaar lijkt op zichzelf niet significant, maar gaat gepaard met het probleem van een kleiner bereik. Een voertuig met een normaal bereik van 250 km als de batterij nieuw is, kan bijvoorbeeld na vier jaar nog maar 225 km actieradius hebben. En als ze bij koud weer 20% minder actieradius krijgen, is wellicht slechts 180 km actieradius op een volle accu haalbaar. Dat is ver verwijderd van de oorspronkelijke 250 kilometer die ze verwachten, en het zou een probleem van bereikangst kunnen opleveren.
De laadinfrastructuur is schaars
In Zuid-Californië, waar het gebruik van elektrische voertuigen waarschijnlijk het hoogste is in het land, komen laadstations steeds vaker voor op de straathoek, net zoals bij een benzinestation. De bevolkingsdichtheid in het gematigde klimaat maakt het haalbaar om de noodzakelijke infrastructuur op te zetten om elektrische voertuigen op te laden, met name snelladen dat niet mogelijk is bij de eigenaar van een voertuig.
Maar in gebieden waar het klimaat ruw is, is de bevolkingsdichtheid opmerkelijk anders. De uitgestrekte bevroren vlaktes in North Dakota behoren tot de minst ondersteunde provincies voor het opladen van elektrische voertuigen. En dat wordt weerspiegeld in gebieden als het zuidoostelijke deel van New Mexico, waar de rotsachtige, woestijngebieden kilometers ver in alle richtingen geen tekenen van leven vertonen.
In deze gebieden is een traject van 50 km of meer zonder benzinestation routine, en het onvermogen om oplaaddiensten te vinden zal zeker een negatieve invloed hebben op de adoptie.
Geen ondersteuning waar er geen raster is
Bovendien hebben delen van het land eenvoudigweg niet op dezelfde manier toegang tot elektriciteit als stedelijke gebieden. Gemeenschappen kunnen op dieselgeneratoren draaien. Sommige boerderijen, commerciële en industriële bedrijven in gebieden als Wyoming en Montana vervoeren brandstof naar de bouwplaats voor hun voertuigen, en deze vervangen door geëlektrificeerde voertuigen is niet op dezelfde manier een optie. Bovendien leggen veel van deze bedrijfsvoertuigen per dag meer kilometers af dan de actieradius van een gemiddelde elektrische auto.
Waar geen laadfaciliteiten beschikbaar zijn en waar deze niet haalbaar zijn, hoe zal een transitie van fossiele brandstoffen naar elektrisch mogelijk zijn?
Wat is er nodig om elektrische voertuigen overal levensvatbaar te maken?
Voor lichte voertuigen hebben de meeste autofabrikanten en wetgevers momenteel de doelstelling om de overstap van fossiele brandstoffen naar elektrische voertuigen in 2035 of 2040 te voltooien. Het lijkt nog ver weg, maar er zijn uitdagingen die de komende tien jaar moeten worden overwonnen voordat dit lukt. tot vervulling komen.
Ten eerste moet de batterijtechnologie verder vooruitgaan. Er zijn snel ontwikkelingen gaande op het gebied van bijvoorbeeld solid-state-batterijen die sneller opladen en een groter bereik mogelijk maken, maar die zijn nog niet gerealiseerd. Dat zal een groot deel van de zorgen wegnemen die verband houden met een verminderd bereik bij kou en hitte, samen met SOH-problemen.
Ten tweede zal laadinfrastructuur niet alleen voor stedelijke gebieden beschikbaar moeten worden gesteld, maar ook voor bestuurders op het platteland en afgelegen gebieden. Hoe dat eruit ziet is slechts een gok, maar het is nodig als fossiele brandstoffen moeilijk verkrijgbaar worden.
Batterijtechnologie lijkt stappen in de goede richting te maken voor de haalbaarheid van extreme klimaatomstandigheden, zowel voor het bereik als voor sneller opladen. In gebieden waar het weer een grote rol speelt, wordt de behoefte aan batterijbeheer een hoge prioriteit. Reparatiefaciliteiten en wagenparken moeten voorbereid zijn op het onderhouden en repareren van hun EV-batterijen om er de maximale levensduur uit te halen, en Midtronics heeft oplossingen voor batterijbeheer, ongeacht de toepassing.
Veelgestelde Vragen / FAQ
Met hoeveel vermindert koud weer de actieradius van elektrische voertuigen?
De meeste elektrische auto's verliezen 20-40% van hun nominale actieradius bij vrieskou, en sommige studies tonen zelfs verliezen van meer dan 50% bij extreme kou. Deze vermindering is te wijten aan twee factoren: verminderde elektrochemische activiteit in de cellen en de energiekosten van de interieurverwarming. Door de batterij voor te conditioneren terwijl deze nog is aangesloten op het stroomnet, worden beide effecten geminimaliseerd.
Kan hitte elektrische autobatterijen permanent beschadigen?
Langdurig hoge temperaturen versnellen het capaciteitsverlies, vooral wanneer de batterij met een hoge laadstatus in direct zonlicht staat. De meeste thermische beheersystemen van elektrische voertuigen koelen het accupakket actief, maar parkeren in de schaduw en het vermijden van een volledige lading in warme klimaten zijn praktische maatregelen om dit te beperken.
Wat is batterijvoorconditionering en waarom is het belangrijk in extreme klimaten?
Voorconditionering verwarmt of koelt de batterij tot de optimale bedrijfstemperatuur voordat er met de auto wordt gereden – meestal terwijl de auto nog is aangesloten op het stroomnet. In koude klimaten herstelt dit de laadsnelheid en de actieradius; in warme klimaten vermindert het de thermische belasting. Veel elektrische auto's ondersteunen voorconditionering via een mobiele app of een instelling voor gepland vertrek.
Moet de 12V-hulpaccu anders worden getest in extreme klimaatomstandigheden?
Ja. Zowel hitte als kou belasten 12V-accu's in elektrische auto's zwaarder dan in auto's met een verbrandingsmotor, omdat het 12V-systeem de elektronica continu van stroom voorziet. Een geleidbaarheidsmeter zoals de DSS-5000 geeft een nauwkeurige indicatie van de accustatus, ongeacht de temperatuur, maar in klimaten met extreme temperaturen moet de testfrequentie worden verhoogd.
Hoe gaan wagenparkbeheerders om met EV-accu's bij extreme kou?
Tot de beste werkwijzen behoren: de accu 's nachts aan de stroom laten staan om de temperatuur op peil te houden, voorverwarmen vóór vertrek, het streefbereik verkleinen om rekening te houden met winterse verliezen en de 12V-hulpaccu's vaker testen. Hulpmiddelen zoals de xLVS-9000 ondersteunen regelmatige controles van de conditie van de hulpaccu's.
Heeft koud weer invloed op de laadsnelheid van elektrische auto's?
Ja. Bij temperaturen onder het vriespunt beperken de meeste elektrische auto's de snellaadsnelheid bij gelijkstroom (DC) om de accucellen te beschermen. Het accubeheersysteem beperkt de stroom totdat het accupakket is opgewarmd. Hierdoor is opladen met wisselstroom (AC) thuis – met voorverwarming ingeschakeld – de meest efficiënte methode in koude klimaten.