Het accu-alternatief

Elektrische aandrijving is opeens weer het wenkend perspectief voor de automobilist. Het is goedkoop en minder vies, dankzij de centrale opwekking. Maar een tank benzine brengt je nog wel verder dan een kofferbak vol accu’s. Microscopische bloemstructuren kunnen helpen meer elektrische energie op te slaan in minder ruimte.

In een kilo opgeladen accu’s zit ongeveer honderd keer minder energie dan in een kilo benzine. Gelukkig gaat tijdens het rijden minder verloren als warmte, maar toch is de actieradius van elektrische auto’s slechts een paar honderd kilometer.

Een alternatief voor de accu is de condensator. De oercondensator bestaat uit twee platen, waarvan de één positief wordt geladen en de andere negatief. In een accu zorgen chemische reacties voor het opslaan en weer vrijkomen van de elektrische energie. Dat is een vrij traag proces. In een condensator wordt eenvoudig elektrische lading opgeslagen: kant en klare elektronen. Een condensator kan in een fractie van een seconde worden geladen of ontladen. Anderzijds is de opgeslagen energie per kilo miniem, ook als de platen worden gemaakt van folie en worden opgerold.

Betere prestaties leveren ultracondensatoren of dubbellaagscondensatoren, doordat de ruimte tussen de ‘platen’ gevuld is met actieve koolstof. Die koolstof is zo fijn verdeeld dat het bij elk van de twee platen werkt als een extra plaat met een immens oppervlak. De capaciteit wordt zo ruimschoots verduizendvoudigd. Zo kan per kilo ongeveer een tiende van de energie worden opgeslagen die in een accu zit. Die energie kan wel veel sneller worden opgeslagen en geleverd. Volgens Wikipedia rijdt in Shanghai buslijn 11 al op ultracondensatoren. Om de geringe actieradius te ondervangen wordt het voertuig bij elke halte even opgeladen. Met accu’s zou dat niet kunnen.

In experimentele condensatoren aan het MIT in Boston is de actieve koolstof vervangen door koolstof nanobuisjes. Dit brengt de energie-inhoud per kilo op het niveau van de conventionele loodaccu, met behoud van de snelle laadtijd. Nieuw onderzoek aan de universiteit van Peking combineert de hoge elektrische geleiding van de nanobuisjes met de opslagcapaciteit van bloembladachtige structuren van mangaanoxyde. Dat levert, in de woorden van New Scientist, een ‘nano-weiland’ op dat nog eens twee keer zoveel elektrische energie kan opslaan. Het is duidelijk dat hier nog terrein braak ligt.

Dit zijn lang geen commerciële producten. Punt van aandacht is bijvoorbeeld nog het aantal oplaadcycli. De Chinese uitvinding scoort goed met 3 procent achteruitgang na 20.000 oplaadcycli, maar daar ben je gauw aan toe als zo’n condensator remenergie moet opslaan. Dat moet dus nog beter. Dat neemt niet weg dat er uitzicht is op elektrisch rijden waarbij ‘tanken’ niet meer dan een paar minuten hoeft te kosten en een bereik oplevert van de gebruikelijke 500 à 1.000 kilometer.

Meer techno en links op nrc.nl/techno

Dit is een wekelijkse rubriek over technologie