Elektrische voertuigen: geschiedenis en toekomst

Elektrische voertuigen zijn niet nieuw en Tesla is slechts een van de vele merken die de droom van elektrische mobiliteit hebben nagestreefd.

Een elektrisch voertuig of EV is elk voertuig dat elektrische stroom gebruikt voor de voortstuwing. Die stroom kan uit een breed scala van bronnen komen, zolang het maar elektrisch is.

Het gebruik van elektriciteit maakt auto's gemakkelijker te besturen, milieuvriendelijker, minder lawaaierig en over het algemeen comfortabeler voor het hele gezin.

Dit bericht gaat dieper in op EV's, wat ze betekenen voor de mensheid en wat de toekomst in petto heeft.

De eerste elektrische voertuigen

Elektrische voertuigen dateren uit de 19e eeuw, toen de verbrandingsmotor niet het hoge rendement had dat we tegenwoordig kennen. De vroegst geregistreerde elektromotor is van de Hongaarse priester Anyos Jedlik in 1827, terwijl het eerste gebruik van elektriciteit voor het aandrijven van een auto in 1835 plaatsvond.

Locomotieven kwamen ook in de schijnwerpers in 1838. De 5 meter lange Le Téléphone-boot, uitgevonden door de Fransman Gustave Trouvé, bereikte een topsnelheid van 5.6 km/u in 1818, en tegen het begin van de 1900e eeuw waren in massa geproduceerde elektrische voertuigen een realiteit.

Ze waren echter beperkt in snelheid en bereik, maar elektriciteit was toen een veel beter alternatief dan de stoommachine, die op koude dagen vaak meer dan een half uur nodig had om op te warmen.

Loodzuur en kolibries

De belangrijkste reden voor het succes van het elektrische voertuig is terug te voeren op de uitvinding van de loodzuurbatterij door Gaston Planté, een Franse wetenschapper, in 1859. En naarmate de technologie zich ontwikkelde, leidde dit ertoe dat elektrisch aangedreven auto's erg praktisch werden, omdat je kon laad ze op voor gebruik.

Londen, bijvoorbeeld, kreeg in 1897 een vloot van op batterijen werkende taxi's en ze werden liefkozend 'kolibries' genoemd vanwege hun stille, zoemende geluid. Elektrische auto's werden zo succesvol dat tegen 1900 38% van de auto's in de Verenigde Staten werd aangedreven door elektriciteit, 40% door stoom, en slechts 22% had een verbrandingsmotor (aangedreven door benzine).

Toch werden ze vaak vrouwenauto's genoemd, omdat vrouwen het meest profiteerden van hun gebruiksgemak. Door hun beperkte actieradius en de beperkte beschikbaarheid van laadstations waren ze ook het meest geschikt als stadsauto.

Model T en de ondergang van EV's

Ook de interne verbrandingsmotor maakte al die tijd een ontwikkeling door. En naarmate wegen buiten steden uitbreidden en snelwegen werden, konden ICE's sneller en verder reizen, terwijl EV's vaak beperkt waren tot een topsnelheid van 20 mph en een bereik van 40 mijl.

Deze ontwikkeling begon de schaal te doen kantelen in het voordeel van de ICE. Dus toen Henry Ford zijn massaproductiesysteem introduceerde en de Model-T tot stand bracht, begonnen de dingen te veranderen.

Voertuigen met een verbrandingsmotor werden goedkoper terwijl de ontwikkeling van elektrische voertuigen stagneerde, en in 1913 kostte een benzineauto ongeveer de helft van de prijs van een elektrische auto. Zo verdwenen EV's langzaam van de massamarkt, vooral dankzij Ford.

Een nieuw begin

Nieuw onderzoek naar de technologie van elektrische auto's begon opnieuw rond de jaren zestig en zeventig. Veel bedrijven kwamen in deze periode met verschillende lumineuze ideeën, maar geen enkele was een commercieel succes.

De energiecrisis van de jaren '70 en '80 zorgde er ook voor dat er meer druk ontstond op het vinden van alternatieve energie- en mobiliteitsoplossingen. Deze inspanningen verschoven in de jaren negentig naar brandstofefficiëntie en lagere motoremissies. Er werden hier en daar nog EV's gemaakt, maar geen enkele was een groot commercieel succes.

Lithium-Ion en de Tesla

Tesla Motors begon in 2004 met de ontwikkeling van de Tesla Roadster en leverde de eerste exemplaren in 2008. Ze werkten op lithium-ionbatterijen, een technologie die in de jaren tachtig werd uitgevonden en voornamelijk werd gebruikt in elektronische gadgets.

Deze Tesla roadster kan ook tot 200 mijl (320 km) per lading rijden. Het had een batterijpakket van 53 kWh en een driefasige wisselstroommotor van 185 kW met een vermogen van 3 pk. Dit hielp hem in 248 seconden van 0 naar 60 te accelereren, hoewel hij werd beperkt tot 2.9 seconden en een topsnelheid van 5.7 mph bereikt.

Mensen hielden van de Roadster. Het zag er cool, modern en trendy uit. Dus Tesla verkocht er een ton van, tot 2,450 eenheden in 2012 en de rest is geschiedenis.

Het probleem met elektrische auto's

Het grootste probleem met elektrische auto's is de overdraagbaarheid van energie. Dat wil zeggen, een energieopwekkings- of opslagsysteem dat compact genoeg is om bijna overal te passen, maar toch genoeg stroom produceert voor honderden, zo niet duizenden kilometers.

Twee belangrijke toepassingen hierbij zijn de waterstofcelgenerator en batterijopslag. Beide technologieën hebben hun voor- en nadelen ten opzichte van elkaar.

Er is aangetoond dat brandstofcellen op waterstof werken en voldoende vermogen produceren om auto's te laten rijden, maar nog niet praktisch. Hun grootste nadeel zijn de hoge kosten van de brandstofcelgenerator, waarvoor zeldzame en dure materialen nodig zijn om te produceren. Dit maakt de toekomst van brandstofcellen somber in vergelijking met batterijopslag. Waterstoftreinen en andere gespecialiseerde use-cases kunnen echter praktischer zijn.

Voor batterijen ging de wedergeboorte van oplaadbare elektrische voertuigen gepaard met verbeteringen in de opslagtechnologie. Maar ondanks de talrijke verbeteringen en ontwikkeling van de Lithium-ion batterij, zijn er nog een paar problemen.

Zo is het verwisselen van batterijen bij de meeste elektrische auto's nog steeds niet mogelijk, gezien hun formaat. Lithium-ionbatterijen hebben ook de neiging om oververhit te raken, vooral wanneer ze beschadigd raken bij een crash. En dit kan tot brand leiden.

Ten derde, terwijl ongeveer 90% van de opgeslagen energie van een batterij wordt omgezet in mechanische energie, komt deze energie nog steeds neer op ongeveer 60% van de totale netenergie die wordt gebruikt voor het opladen van de batterij. Er is dus nog ruimte voor verbetering.

Algemene termen voor elektrische voertuigen

Je zult vaak bepaalde EV-gerelateerde termen tegenkomen rond elektrische auto's en dit kan voor sommigen verwarrend zijn. Dus, hier zijn de belangrijkste en wat ze betekenen.

HEV - Hybride elektrisch voertuig. Dit voertuig gebruikt vloeibare brandstof om de energie op te wekken die de batterij oplaadt en de wielen aandrijft. Je kunt hem niet aansluiten of extern opladen.
PEV – Plug-in elektrisch voertuig. Deze term verwijst naar elk voertuig dat u kunt aansluiten om op te laden. Het maakt niet uit of hij nog steeds vloeibare brandstof gebruikt of niet.
PHEV – Plug-in hybride elektrisch voertuig. PHEV's combineren vloeibare brandstof en plug-in bronnen om hun stroom op te wekken. Dit maakt ze veelzijdiger en vergroot hun actieradius, omdat je gemakkelijk kunt overschakelen op vloeibare brandstof zodra de batterij leeg is.
AEV – Volledig elektrisch voertuig. Dit is elk voertuig dat volledig afhankelijk is van elektriciteit voor stroom. Dit omvat plug-in voertuigen en voertuigen waarvan u de batterijen gewoon kunt verwisselen.

Andere elektrische voertuigen

Elektrische mobiliteit beperkt zich niet alleen tot auto's. De term 'elektrisch voertuig' staat dus ook voor andere vervoermiddelen. Hier zijn niet-auto elektrische voertuigen:

Fietsen – E-bikes zijn een volwassen technologie, gezien hun relatief eenvoudigere constructie en vermogensbehoefte. Ze winnen voortdurend aan populariteit en zijn verkrijgbaar in alle stijlen, van berg, cruiser, vracht, vouwen, enzovoort.
Boten – Ook elektrische boten en schepen bestaan al meer dan een eeuw. Maar gezien het gebrek aan laadstations in de zee, kunnen ze het beste worden gebruikt rond kusten en voor korte afstanden. Lange afstand elektrische boten zijn alleen mogelijk met zonnepanelen.

Trolleyboten zijn ook mogelijk, bijvoorbeeld als een veerboot een vaste route heeft. Dus het kan zijn kracht ontvangen van een draad die over de rivier is gesponnen.
vliegtuigen – Elektrische vliegtuigen hebben decennia lang een gestage ontwikkeling doorgemaakt, waarbij zowel bemande als onbemande vliegtuigen zijn gebouwd en getest. Ze worden echter gehinderd door de problemen met de energiedichtheid van batterijen, omdat zelfs vliegtuigen op zonne-energie batterijen nodig hebben.

Dus om elektrische commerciële vliegtuigen werkelijkheid te laten worden, heeft de wereld een lichtere batterij nodig dan lithium-ion, die een gelijke of grotere hoeveelheid energie per gegeven dimensie kan opslaan, terwijl die hetzelfde kost of zelfs goedkoper is.
Motoren – Merken van Piaggio tot BMW en Harley Davidson hebben de afgelopen tijd elektrische scooters en fietsen onthuld. De Harley LiveWire heeft een motor van 78 kW en haalt een topsnelheid van 95 mph (153 km/u). Terwijl de Vespa Electtrica een bereik van 62 km biedt.

Een opmerkelijk e-bike-merk is echter Zero Motorcycles. Het maakt gebruik van lithium-ion power packs in een 102-volt systeem om zijn borstelloze driefasige AC-motoren van stroom te voorzien. Ze zijn gebouwd in varianten voor straatgebruik, straatraces en motorcrossraces.
Formule E – De elektrische versie van het Formule 1-racen. De voertuigen lijken op elkaar, maar hun motoren brullen niet, ze jammeren.
Treinen & Trams – Elektrische treinen en trams bestaan al tientallen jaren. Ze worden meestal gebruikt voor het openbaar vervoer en hebben een speciale stroomvoorziening. De Duitse ICE, de Franse TGV en de Transrapid-maglev zijn perfecte voorbeelden van elektrische hogesnelheidstreinen.
bussen – In bepaalde wereldsteden zoals Zürich, Zwitserland, vind je ook elektrische bussen met speciale hoogspanningslijnen. In de afgelopen jaren is China echter toonaangevend geweest op het gebied van elektrische bussen voor de openbaarvervoersindustrie met honderdduizenden batterijaangedreven bussen in het land.

Aankomende EV-modellen

De meeste autofabrikanten lijken de onvermijdelijkheid van een volledig elektrische toekomst te hebben onderschat en nemen daarom reuzenstappen. Hieronder volgen opmerkelijke aankomende supertrucks, gevolgd door andere interessante EV's.

Tesla Cybertruck - Fans zijn enthousiast over deze. Verwacht tegen Kerstmis 2021, het belooft een kogelvrije buitenkant, met een extra sterke roestvrijstalen constructie. Er is 100 kubieke. Ft opslag, 7,500+ lbs trekvermogen en een bereik van 250 mijl.
Kreeft EV – GMC is ook op de kar gesprongen en belooft een volledig elektrische Hummer-supertruck. Deze kan diagonaal krabben, laadt 100 mijl op in 10 minuten, heeft een bereik van 350 mijl, auto-cruiser-functie, 1,000 pk en 0-60 mph in 3 seconden plat. Ja, je leest het goed.
Ford F-150 – Ford belooft ook een volledig elektrische versie van zijn F-150-truck. Het moet worden geleverd met dubbele motoren, een grote frunk (voorkoffer) hebben en evengoed de krachtigste Ford-truck tot nu toe worden. De productie en verkoop zouden in 2022 moeten beginnen.
Aspark-uil – Japanse gelimiteerde productie EV met vier motoren en een geweldig design. Hij levert 1,984 pk, een actieradius van 280 mijl, een topsnelheid van 249 mijl en een pijnlijk prijskaartje van $ 3.2 miljoen.
BMW i4 – Minder exotisch design dan de i3, maar toch super stijlvol. Hij zal in 80 minuten tot 80% van zijn 35 kWh-batterij kunnen opladen en zal naar verwachting meer dan 500 pk leveren.

Andere aankomende voertuigen zijn de Cadillac Lyriq, de Cadillac Celestiq, Mercedes-Benz EQA, Genesis Essentia, Hyundai Ioniq 5, Jeep Wrangler Magneto, Lexus EV SUV, Mazda MX-30, Porsche Macan EV, Volvo XC40, Bollinger B1, Faraday FF91, en zo veel meer.

Conclusie – Wat de toekomst in petto heeft

Hoewel niemand met zekerheid kan zeggen wat de toekomst in petto heeft, zullen elektrische voertuigen hoogstwaarschijnlijk blijven. Bovendien kunnen ze altijd beter worden.

Er is meer werk nodig om de laadtijden te verkorten, de efficiëntie en het bereik per lading te verbeteren, de veiligheid te verbeteren, meer laadstations en -normen te ontwikkelen en de totale kosten van elektrische mobiliteit te verlagen.