Elektrische auto wordt nooit wat

Het lijkt zo simpel. Vervang de verbrandingsmotor van de auto door een elektromotor, monteer wat accu's op de plaats van de benzinetank en ziedaar een schoon en geruisloos vervoermiddel, waarmee we zonder milieubezwaren de toekomst tegemoet kunnen rijden.

De laatste jaren lijkt dat ideaal dichterbij te komen - regelmatig komen gevestigde automerken in het nieuws met elektrisch aangedreven prototypen die volgens eigen zeggen bijna produktierijp zijn. Dat klinkt hoopvol, maar het is een halve waarheid. Natuurlijk kunnen er bij de huidige stand van de techniek best elektrische voertuigen worden gebouwd, maar jammer genoeg kunnen die in de verste verte niet concurreren met de huidige auto's.

Voorvechters van de elektrische auto willen graag beweren dat de verbrandingsmotor een grote voorsprong heeft en dat het nu eenmaal tijd kost om een eeuw achterstand in te lopen. Dat is gewoon niet waar: in 1900 stond het wereldsnelheidsrecord met ruim 100 km/h op naam van een elektrische auto, in de jaren '20 reden er in Chicago honderden elektrische taxi's rond en tussen de wereldoorlogen zijn er in Duitsland grootschalige experimenten met elektrische auto's uitgevoerd - en jammerlijk mislukt.

Bovendien is het onzin te veronderstellen dat er honderd jaar lang geen aandacht is geschonken aan de verbetering van elektromotoren en accu's. Integendeel: terwijl de verbrandingsmotor nauwelijks veranderde en alleen in details werd verfijnd, is er op elektriciteitsgebied een grote vooruitgang geboekt. De accu is in vele variëteiten tot een zeer hoog peil ontwikkeld, elektromotoren zijn vergeleken met vroeger juweeltjes van compacte hi-tech en in het huidige elektronicatijdperk is een verliesarme vermogensregeling een fluitje van een cent.

Nee, als we eerlijk zijn, moeten we constateren dat de kansen voor de elektrische auto nog nooit zo groot zijn geweest als nu. En tegelijk moeten we erkennen dat de verbrandingsmotor desondanks weinig van zijn voorsprong heeft verloren. Dat is vooral te danken aan een toegenomen milieubesef, waardoor de huidige auto dank zij nieuwe constructies, elektronische regelingen en katalysators een stuk zuiniger en veel schoner is geworden.

Daardoor kijkt de elektrische auto opnieuw tegen een grote achterstand aan, die niet verdwijnt met "nog even doorontwikkelen'. Want de oorzaak ligt zó fundamenteel dat meer dan een eeuw natuurwetenschappelijk onderzoek er geen oplossing voor heeft gevonden.

Het grote probleem van de autonome elektrische aandrijving zit hem in de accu's, die vergeleken met een tankje benzine uiterst bedroevend presteren. Dat was rond de eeuwwisseling al zo en dat geldt nog steeds.

Zo kan een moderne nikkel-cadmiumaccu per kilo ruwweg 35% meer energie bevatten dan de goede, oude loodaccu, maar daarmee is de grens wel bereikt. Zelfs exotische accutypen, die met gesmolten zwavel en vloeibaar natrium werken, doen het niet veel beter als we de noodzakelijke hulpsystemen en warmte-isolatie mee in rekening brengen. Kortom, het lijkt erop dat we met accu's, gebaseerd op het spanningsverschil tussen verschillende chemische elementen of verbindingen, niet veel verder zullen komen. Het wachten is dus op de beroemde "doorbraak': een nieuw fysisch principe, dat tot nu toe aan de wetenschappelijke aandacht is ontsnapt.

Wie de accu in zijn auto bekijkt, ontkomt niet aan de indruk dat daar toch heel wat energie in zit. In ieder geval genoeg om er minuten lang een onwillige motor mee rond te zwengelen, uren de verlichting op te laten branden of dagenlang de radio te laten spelen.

Toch is die hoeveelheid energie heel bescheiden. Reken maar mee: een spanning van 12 volt maal een capaciteit van 40 ampère-uur geeft een energie-hoeveelheid van 480 watt-uur, dus bijna een halve kilowatt-uur. Dat komt ruwweg overeen met de verbrandingswaarde van een borrelglaasje benzine.

Nu is verbrandingswaarde iets anders dan bewegingsenergie: de combinatie accu-elektromotor levert via een stel tandwielen aandrijfenergie met een rendement van 90%, terwijl een moderne benzinemotor hooguit 30 procent haalt. Een flink verschil, maar ook als we dat verrekenen, bevat een auto-accu toch slechts de aandrijfenergie van 1/10 liter benzine. Dat is de achilleshiel van de elektrische auto: willen we op accu's de prestaties van benzine evenaren, dan moeten we een paar honderd loodzware accu's meezeulen. Met de allermodernste accu's wordt dat weliswaar wat minder, maar het blijven onredelijk veel kilo's en een groot volume.

Zouden we misschien voor de elektrische auto kunnen kiezen op grond van economische of milieu-overwegingen? Nee, allereerst zijn accu's vrij duur, zitten vol met onprettige stoffen en hebben zeker niet het eeuwige leven. Bij een zorgvuldige behandeling gaan de meeste accu's zo'n 1000 laad- en ontlaadcyclici mee, maar snellading (nodig als men per dag flink wat wil rijden) verkort de levensduur aanzienlijk. Accu's moeten dus om de paar jaar worden vervangen; dat kost geld en leidt ook bij recycling tot extra milieubelasting. Ten slotte is het een sprookje dat elektrische auto's "schoon' zijn, want elektriciteit wordt nu eenmaal in een centrale gemaakt en zelfs als die op kernenergie draait, gaat dat met milieuproblemen gepaard.

Kijken we naar de brandstofeconomie, dan ziet die er evenmin rooskleurig uit, want elektriciteit wordt in hoofdzaak met fossiele brandstof opgewekt en het rendement van die omzetting bedraagt bij de allerbeste centrales hooguit 40 procent. Als we daar de verliezen in het elektriciteitsnet en de acculader van aftrekken, daalt het rendement al tot minder dan 35%. En dan is de narigheid dat ze minder energie teruggeven dan er ingestopt is. Dat laad- en ontlaadrendement ligt afhankelijk van het type accu tussen de 60 en 80%, dus zeg maar een extra verlies van 25 procent. Dat brengt het totale rendement, betrokken op de in de centrale verstookte brandstof, terug tot ruwweg 25 procent. Treurig genoeg komt dat overeen met het rendement van de huidige auto.

Dit alles in aanmerking genomen, maakt de elektrische auto vandaag-de-dag slechts een kans bij toepassingen waarbij men de hogere kosten voor lief neemt in ruil voor een plaatselijk milieuvoordeel. In steden kan men eisen dat auto's stil zijn en geen uitlaatgassen produceren.

Het is teleurstellend, maar op alle andere fronten waar de verbrandingsmotor zijn waarde dagelijks bewijst, is de elektrische auto nauwelijks een serieuze mededinger. Meer concurrentie is te verwachten van alternatieve brandstoffen, andere motortypen en "gemengde' aandrijfsystemen.

    • Hans Veldhuis