Het accupakket van een elektrische auto

Wat je minimaal moet weten over lithium-ion-accu's, de techniek en hun levensduur.

Het accupakket is het grootste, zwaarste en bovenal duurste onderdeel van een elektrische auto. Het is ook het onderdeel waar de meeste vragen over bestaan: hoe ver kom ik op één lading, hoe lang gaat het accupakket mee en presteert een accu in de winter echt zo slecht?

Het vergelijk tussen een elektrische auto en een smartphone wordt vaak gemaakt: je laadt ze ’s avonds op, de volgende ochtend zijn ze vol en als je ze gedurende de dag heel intensief gebruikt, moet je ze tussentijds nog een keer opladen. Daarnaast merk je dat je na verloop van tijd steeds iets minder lang met een volle accu doet. Dat geldt in zekere – maar vaak beperktere mate – ook voor de accu’s van elektrische auto’s. De overeenkomst waarmee we beginnen is de chemische samenstelling van de accu: bijna alle mobiele telefoons en elektrische auto’s maken gebruik van lithium-ion-accu’s of een sterk verwante variant. Een scheikundige uitleg laten we achterwege, maar het is belangrijk om te weten dat lithium-ion-accu’s een hoge energiedichtheid en een lange levensduur hebben.

Energiedichtheid
De energiedichtheid is de hoeveelheid energie die een accu kan opslaan in een bepaalde massa of volume. Simpel gezegd: een lithium-ion-accu met een capaciteit van 50 kWh is zowel kleiner als lichter dan een accu met dezelfde capaciteit, maar een andere chemische samenstelling. Toen autofabrikanten in de jaren ’70 experimenten met elektrische auto’s gingen uitvoeren, deden ze dat vaak met bestelbusjes. De laadruimte stond dan voor een groot deel vol met zware loodaccu’s en alsnog kwam de auto vaak maar zo’n zeventig kilometer ver op een volle lading. Dankzij lithium-ion-accu’s zijn moderne elektrische auto’s net zo praktisch als elke andere personenwagen, nog maar een paar honderd kilo zwaarder en hebben ze een heel behoorlijke actieradius.

Levensduur en degradatie
Aangezien het accupakket van een elektrische auto zo’n belangrijk en duur onderdeel is, wil je dat het ook na langere tijd nog goed functioneert. Ook hier bewijst de moderne lithium-ion-accu zijn meerwaarde. Onderzoek onder Tesla-rijders heeft uitgewezen dat vrijwel alle accu’s na 250.000 kilometer nog meer dan 90 procent van hun originele capaciteit hebben. Er is dus sprake van een heel beperkte batterijdegradatie en met het voortschrijden van de techniek wordt de levensduur van accu’s nog steeds langer. Belangrijk om te weten is dat niet alle eerste generatie elektrische auto’s al zo’n goed accupakket hebben, lees je daarom voor aanschaf van een gebruikte elektrische auto goed in over de levensduur van het accupakket.

Prijs van accu’s
Door het substantiële formaat zijn accupakketten nog steeds het duurste onderdeel van een elektrische auto, maar de prijs van lithium-ion-accu’s is de afgelopen jaren spectaculair gedaald. Begin 2013 sprak zakenkrant Forbes nog over een prijs van 800 tot 1000 dollar per kilowattuur, in 2019 hebben zowel Tesla als Volkswagen aangegeven dat ze rond of minder dan 100 dollar per kWh betalen voor hun accu’s. Het eind van deze daling lijkt nog niet in zicht. Door deze steeds goedkoper wordende accu’s daalt ook de prijs van elektrische auto’s.

Accu’s in de winter
Een nadeel van lithium-ion-accu’s is de gevoeligheid voor temperatuur. Ze functioneren het beste bij circa 20 tot 25 graden, bij een lagere of hogere temperatuur kom je doorgaans minder ver op een volle lading. Vooral kou heeft een behoorlijke invloed op prestaties van een accupakket. Steeds meer fabrikanten kiezen dan ook voor een geconditioneerd accupakket. Deze kan verwarmd worden als het koud is, vaak zelfs via een app op de smartphone als je zelf nog aan de ontbijttafel zit. Zo kom je aan in een voorverwarmde auto, zodat je niet hoeft te krabben en je verder komt op een volle lading. Door actieve koeling kan de accu worden gekoeld tijdens het opladen, waardoor hogere laadsnelheden kunnen worden bereikt. Nog altijd zal je in de winter iets minder actieradius hebben dan in de zomer, maar door nieuwe technieken wordt het effect wel kleiner. Omdat elektrische auto’s ook steeds grotere accu’s krijgen wordt de impact van een minder goed functionerende accu ook kleiner.

Actieradius van elektrische auto's: zo werkt het
Waarom komt de ene elektrische auto verder dan de andere?
Bij elektrische auto’s gaat het vaak over de actieradius, ook wel range of bereik genoemd. Het is de afstand die je kunt rijden op één acculading. Je kunt het vergelijken met de afstand die een brandstofauto komt op een volle tank benzine of diesel, met natuurlijk het belangrijke verschil dat opladen langer duurt dan tanken.

De actieradius van een elektrische auto is simpel gezegd het product van twee factoren: de capaciteit van het accupakket (vergelijkbaar met de inhoud van je brandstoftank) en het verbruik van de auto.

Verbruik
Zoals een grote en zware auto doorgaans meer brandstof verbruikt dan een kleine auto, verbruiken ook grote en zware elektrische auto’s meer elektriciteit dan een compacte elektrische auto. Bij brandstofauto’s geven we het verbruik vaak aan als het aantal verbruikte liters per honderd kilometer, bij elektrische auto’s spreken we over het aantal kilowattuur (kWh) per honderd kilometer. De zuinigste elektrische auto’s van het moment, zoals de Tesla Model 3 en de Hyundai Ioniq Electric, scoren in de praktijk net onder de 15 kWh per 100 km. Aan de andere kant van het spectrum vinden we grote crossovers als de Audi e-tron en de Jaguar I-Pace, die rond de 23 kWh per honderd kilometer verbruiken.

Niet alleen de auto heeft invloed op het verbruik, je rijstijl heeft dat ook. Rij je defensief, gebruik je regeneratief remmen (waarbij energie wordt teruggewonnen) en denk je om je snelheid, dan zul je een beter verbruik scoren dan wanneer je het stroompedaal diep intrapt. Ook de verwarming en airconditioning verbruiken energie en zijn daarmee van invloed op het verbruik.

Capaciteit van het accupakket
De capaciteit van een accupakket is de hoeveelheid energie die opgeslagen kan worden, we drukken dit uit in kilowattuur. De capaciteit hangt sterk samen met het formaat van de accu’s. In een groot accupakket kun je in de regel meer energie opslaan dan in een kleiner accupakket. Accupakketten zijn vele malen groter dan de benzinetank van een brandstofauto en daardoor is het formaat van de auto ook vaak de belangrijkste beperkende factor voor het formaat van het accupakket: in een kleine auto zal simpelweg geen ruimte zijn voor een heel groot accupakket.

Daarnaast is er ook nog zoiets als energiedichtheid, de verhouding tussen de capaciteit van een accu en het formaat. Door nieuwe accutechniek gaat de energiedichtheid nog altijd omhoog. Zo introduceerden bijvoorbeeld Hyundai en Renault updates van respectievelijk de Ioniq Electric en de Zoe, waarbij het fysieke formaat van het accupakket hetzelfde bleef, maar de capaciteit en daarmee de actieradius flink toenam.

WLTP en NEDC
Fabrikanten zijn verplicht om een fabrieksopgave van het verbruik van hun auto's te geven. Op basis van die cijfers wordt ook de actieradius van elektrische auto's berekend. Alle auto's worden aan een vaste, gestandaardiseerde laboratoriumtest onderworpen. Voorheen was dat de NEDC-testcyclus, maar de testresultaten bleken erg ver van het praktijkverbruik te liggen. De Europese Unie heeft toen een nieuwe, veel realistischer test ontworpen, de WLTP-cyclus. Deze cijfers geven een beter beeld, al zien we nog steeds dat de werkelijke verbruikscijfers vaak iets hoger uitvallen.