De hartslag van elke hybride is niet de benzinetank. Het is het batterijpakket. Je kent de oefening. Verbrandingsmotor? Rekening. Elektromotor? Rekening. De ICE verbrandt benzine. De elektromotor haalt zijn energie uit een chemische hoogspanningsbron. Zonder die specifieke reacties in de batterijbehuizing valt het hele ‘hybride’ concept uit elkaar. Het is geen magie. Het is elektrochemie.
Maar de batterij heeft een slechte reputatie. Sceptici hebben veel klachten. Ze zeggen dat de pakketten te zwaar zijn, waardoor het brandstofverbruik afneemt. Ze beweren dat de stroomafgifte traag is. Ze wijzen op giftige materialen zoals lood en roepen de hypocrisie van ‘groene’ marketing op. Het is gemakkelijk om een hekel te hebben aan iets dat je niet begrijpt.
Maar fabrikanten luisteren niet naar de haters. Ze zijn druk bezig met het repareren van dingen. De technologie evolueert. Snel. Hier zijn vijf concrete manieren waarop de hybride batterij beter wordt.
5: De toegangsprijs daalt
Angst is een groot verkoopafschrikmiddel. Jarenlang hield de schok van een lege hybridebatterij kopers weg. Een vervangend pakket kostte vroeger ongeveer $ 3.000. Dat is een stuk verandering. Het is een aanzienlijk deel van de totale waarde van het voertuig. Mensen waren doodsbang om de stekker uit hun aankoop te trekken alleen maar omdat het sap stierf.
Die angst is aan het vervagen. Sinds het begin van de jaren 2000 zijn de prijzen gedaald. In 2001 kostte het vervangen van een hybride batterij ongeveer $ 10.000. Nu? Honda verlaagde de vervangingsvergoeding van $ 3.400 naar $ 1.968. Toyota is van plan zijn eigen kosten te verlagen van de huidige grens van $ 3.000. De betrouwbaarheid is ook toegenomen. Het uitvalpercentage voor een Prius-batterij van de eerste generatie bedroeg ongeveer 1 procent. Voor de tweede generatie? Het daalde naar 0,003 procent. Dat is niet alleen een verbetering. Dat is een statistische anomalie.
4: Lithium-ionbatterijen
We stappen af van oudere chemie. De industrie verschuift naar lithium-ion. Dit is niet zomaar een kleine aanpassing. Het is een fundamentele verandering in de manier waarop energie wordt opgeslagen en geleverd.
Oudere nikkel-metaalhydridepakketten waren zwaar. Ze hadden last van geheugeneffecten. Ze lekten. Lithium-ioncellen zijn dichter. Ze bevatten meer energie in minder ruimte. De verhouding tussen vermogen en gewicht is aanzienlijk hoger. Dit betekent minder weerstand op het chassis. Betere acceleratie. En een groter bereik tussen oplaadbeurten.
Liefhebbers hebben hier op gewacht. Alleen al de gewichtsbesparing rechtvaardigt de overstap. Maar er is meer. Lithium-ionbatterijen laden sneller op. Ze ontladen efficiënter. Ze worden niet zo snel afgebroken bij hoge temperaturen. Dit is het soort technologie dat hybride prestaties echt leuk maakt.
De vraag blijft: zullen we ooit smartphone-achtige batterijen in auto’s zien? Of is dat een brug te ver? Daar komen we hierna op terug.
De lithium-ion-gok
NiMH-packs zijn de huidige werkpaarden. Ze duren. Ze zijn goedkoop. Een eenheid met een lage capaciteit kan u $ 600 opleveren. Maar de vraag naar hoog vermogen drijft de kosten op. De nikkelprijzen zijn volatiel. De kostenbesparingen zijn tot stilstand gekomen. Fabrikanten zoeken naar uitgangen.
Voer lithium-ion in.
Je kent deze chemie. Je laptop draait erop. Je telefoon draait erop. Het is klein. Het is licht. Bij hybride toepassingen wint de energiedichtheid. Je krijgt meer kracht per pond. Efficiëntie verslaat NiMH.
Het is een vroege dag voor Li-ion in de auto-industrie. Betrouwbaarheidsgegevens zijn schaars. De kosten zijn nog steeds hoog. Als de investering standhoudt, zullen we eerder vroeg dan laat kleinere pakketten zien. Als het mislukt?
Kijk ergens anders.
UltraBattery: de heropleving van loodzuur
Lithium-ion is misschien te duur voor de massamarkt. NiMH wordt niet goedkoper. Dus waar kunt u de kosten verlagen zonder concessies te doen aan de acceleratie?
Loodzuur.
Ja. Dezelfde batterij die de sedan van je oma een vliegende start geeft. Uitgevonden in 1859 door Gaston Plante. Het is zwaar. Milieuactivisten haten het. Maar het is goedkoop. En onderzoekers in Australië en Japan bewezen dat het verbeterd kon worden.
Ze hebben de UltraBattery gebouwd.
De UltraBattery maakt gebruik van supercondensatoren om hybriden grote hoeveelheden energie te geven voor acceleratie zonder de cel te beschadigen.
Het combineert loodzuurchemie met supercondensatortechnologie. De condensator verwerkt de hoge stroompieken. De loodzuurcel zorgt voor de opslag. Geen degradatie. Geen dure zeldzame metalen.
De auto-industrie aarzelt. Maar het prijskaartje is aantrekkelijk. Minder dan $ 1.000. Sommige Japanse fabrikanten mikten op adoptie in 2010.
Waarom de levensduur van de batterij belangrijker is dan het piekvermogen
Je hebt een hybride gekozen omdat je lagere emissies en een lager brandstofverbruik wilt. Je hebt het niet gekocht om batterijtechnicus te worden. Toch is het accupakket het duurste onderdeel van het voertuig. Het vervangen ervan in midden-eigendom is een financiële klap.
De meeste hybriden gebruiken NiMH. Deze pakketten zijn robuust. Ze kunnen beter omgaan met deep cycling dan vroege lithium-ion-prototypes. Een NiMH-pakket kan 8 tot 10 jaar meegaan. Dat dekt de garantieperiode. Het dekt de verwachte levensduur van de auto.
Lithium-ion claimt een hogere energiedichtheid. Maar het cyclusleven? Vroege Li-ion-cellen in de auto hadden moeite met thermisch beheer. Warmte doodt lithiumbatterijen. Snel opladen verslechtert ze. Als een Li-ion-pakket slechts 5 jaar meegaat, stijgen de totale eigendomskosten. De besparing op brandstof verdwijnt ten koste van de vervangingskosten.
Loodzuurvarianten zoals de UltraBattery willen deze kloof overbruggen. Ze bieden de lange levensduur van traditionele autobatterijen met de vermogensafgifte die nodig is voor elektrische ondersteuning. Als de technologie volwassen wordt, wordt je goedkoop. Langdurig. En behoorlijke prestaties.
De race gaat niet alleen over energiedichtheid. Het gaat om overleven. Welke batterijchemie overleeft de weg? We zullen zien.
De angst voor het batterijpakket heeft veel mensen op het hek gehouden. Ze maken zich zorgen over een korte levensduur. Ze maken zich zorgen over het aantal mislukkingen. De grote vraag is altijd de timing. Zal de roedel binnen vier jaar sterven? Vijf? Zeven?
Hier is de realiteit. Fabrikanten garanderen deze pakketten gedurende de levensduur van het voertuig. We hebben het over 100.000 kilometer of meer in de afgelopen jaren. Garanties strekken zich vaak uit tot acht jaar of langer. Als de batterij defect raakt terwijl deze gedekt is, betaalt de fabrikant voor de vervanging. Neem de Toyota Prius uit 2010. Het wordt geleverd met een garantie van 10 jaar en 150.000 mijl. Dat is concrete bescherming.
“De waarheid is dat autobedrijven hun hybride accupakketten garanderen voor de levensduur van de auto… de fabrikant zou de vervangingskosten voor zijn rekening nemen.”
Minder gewicht
Zware batterijen zijn schadelijk voor het brandstofverbruik. Meer massa betekent dat er meer energie nodig is om de auto te verplaatsen. Chauffeurs lossen vaak hun koffers uit om benzine te besparen. Het is hetzelfde principe.
Onderzoekers werken eraan om het gewicht van de batterij te verminderen. MIT-wetenschappers hebben een manier ontwikkeld om lithium-ionpakketten zowel lichter als sneller te maken. Het oorspronkelijke probleem was de langzame afgifte van energie. Wetenschappers gaven de schuld aan langzaam bewegende lithiumatomen. MIT-onderzoekers beweren dat het eigenlijk de structuur op nanoschaal is die de ionentransport belemmert.
Een lithiumfosfaatcoating lost dit op. Het versnelt ionen, waardoor ze de terminal snel kunnen bereiken. Dit materiaal vermindert ook degradatie. Minder degradatie betekent dat fabrikanten de batterijgrootte kunnen verkleinen. Kleinere verpakkingen. Lichtere auto’s.
Gerelateerde artikelen
- Top 10 verkochte hybride auto’s
- Hoe de Honda Civic Hybrid werkt
- Hoe de Ford Fusion Hybrid werkt
- Hoe de Toyota Prius werkt
- Vergelijking van hybride autoprestaties
- Hoe alternatieve brandstoftankstations werken
Bronnen
-Anderman, Menahem. “Status en vooruitzichten van batterijtechnologie voor hybride elektrische voertuigen, inclusief plug-in hybride elektrische voertuigen.” Geavanceerde autobatterijen. 26 januari 2007.
-Hamilton, Tyler. “Een goedkopere batterij voor hybride auto’s.” Technologieoverzicht. Massachusetts Instituut voor Technologie. 24 januari 2008.
– HybridCars.com. “Achter de verborgen kosten van hybrides.” 28 september 2008.
– HybridCars.com. “De hybride auto-accu: een definitieve gids.” 6 november 2008.
– Newsweek.com. “Aangevallen batterijen.” 2008.
– Treacy, Megan. “Er zou een lichtere, sneller opladende batterij op komst kunnen zijn.” EcoGeek.com. 12 maart 2009.
– Valdes-Dapena, Peter. “Hybriden: zeven zorgen, zeven antwoorden.” CNNMoney.com. 1 maart 2007.
– Wert, Ray. “Toyota Prius 2010: met 50 mpg officieel een retailvoertuig met de hoogste kilometerstand.” Jalopnik.com. 2 maart 2009.
