Met de komst van elektrische voertuigen, zijn ook een groot aantal nieuwe woorden en termen aan ons woordenschat toegevoegd. De exacte betekenis of inhoud van die nieuwe termen is niet voor iedereen even duidelijk. We leggen de 10 meest gebruikte termen rondom zero emissie trucks (ZET’s) graag aan u uit.
Hieronder leest u de 10 meest gebruikte termen bij zero emissie voertuigen inclusief een aantal batterij typen.
In tegenstelling tot lithiumbatterijen zijn lithium-ion batterijen oplaadbaar. Een lithium-ion batterij is ontwikkeld om honderden keren opnieuw te worden opgeladen. Dit komt doordat lithium-ion batterijen stabiele lithiumverbindingen gebruiken. Hierdoor krijgen accu’s een langere levensduur en kunnen zij meer energie opslaan.
Omdat er een limiet is aan de winning van lithium, wordt het metaal mogelijk vervangen door lichte metalen zoals natrium of kalium. Dit brengt voordelen met zich mee. Zo gaan batterijen die ontwikkeld worden met natrium of kalium langer mee dan lithium-batterijen. Daarnaast komen deze grondstoffen veel meer voor, wat de productiekosten van elektrische accu’s zou verlagen.
Er zijn veel verschillende typen lithium-ion batterijen, bijvoorbeeld: LFP, NMC en NCA. Iedere batterijtype heeft door de chemische samenstelling zijn eigen karakteristieken. Voor producenten speelt de verkrijgbaarheid van de grondstoffen ook mee bij de keuze voor het type.
LFP heeft twee grote nadelen ten opzichte van nikkel-rijke batterijen: ze zijn zwaar en groot. Daartegenover heeft de LFP batterij vier grote voordelen:
LFP’s zijn veiliger doordat de opbouw van de samenstelling een stuk stabieler is dan nikkel-rijke batterijen. Batterijfabrikanten hoeven hierdoor minder koelsystemen in de batterij aan te brengen. Dit betekent minder gewicht in het batterijpakket. Ten opzichte van nikkel-rijke batterijen maakt LFP hier het verschil qua gewicht dus bijna helemaal goed.
DAF en VDL gebruiken al sinds het begin LFP batterijen. Recentelijk heeft Mercedes-Benz ook aangekondigd in 2024 te komen met een lange afstandstruck met LFP batterijen.
NMC is de meest populaire Li-ion-kathodechemie, aangezien deze batterijtechnologie in meer dan 28% van de wereldwijd verkochte elektrische voertuigen wordt gebruikt. Het marktaandeel van NMC zal naar verwachting groeien tot 63% in 2027.
De prestaties van NMC-batterijen zijn afhankelijk van de relatieve verhoudingen tussen nikkel-, mangaan- en kobaltoxide. NMC-batterijen gebruiken meestal gelijke delen nikkel, mangaan en kobalt (NMC-111). Het gebruik van nikkelrijke kathoden (bijvoorbeeld NMC-532, NMC-622, NMC-811) verhoogt de energiedichtheid van de batterij en vermindert de hoeveelheid duur kobalt. De cijfers achter de letters geven een indicatie hoe de gebruikte materialen zich tot elkaar verhouden. Dus bij NMC111 wordt er evenveel nikkel als mangaan en kobalt gebruikt. Terwijl bij het veel moderne NMC811 het aandeel nikkel 8 keer zo groot is als de aandelen van zowel mangaan als kobalt.
De meeste fabrikanten van elektrische trucks, onder andere MAN (MAN Truck & Bus, 2020), Volvo (Volvo Trucks, 2019), Renault (Renault Trucks, 2020), en E-Force (E-Force AG, 2019), gebruiken NMC-batterijen in een deel van hun voertuigen. Mercedes-Benz gebruikt bijvoorbeeld NMC-811) batterijen voor haar eActros en eEconic.
NCA cellen vertonen overeenkomsten met NMC-cellen wat betreft energiedichtheid en duurzaamheid, maar zijn iets duurder dan NMC.
De opvolger(s) van de huidige NCA staan alweer klaar: NCMA en NA9505. De NCMA bevat nog minder kobalt terwijl er in NA9505 helemaal geen kobalt meer verwerkt is. Het lijkt er niet op dat de NA9505 binnenkort te verwachten is in trucks. Voor de NCMA is dit wel goed mogelijk.
Volvo zal de NCA samenstelling gebruiken voor de FM, FMX en FH electric. OokTesla gebruikt(e) NCA voor de meeste van haar voertuigen.
Sinds de opkomst van de lithium-ion batterij is er veel veranderd. Ze werden steeds lichter of beter gezegd: ze kregen een hogere energiedichtheid. Ter vergelijking: in 2010 woog een batterij nog 12 kg/kWh, in 2022 was dat 5,5 kg/kWh.
Daarnaast verbeterde ook de houdbaarheid van batterijen. Deze wordt uitgedrukt in het aantal laadcycli. Met andere woorden: hoe vaak kun je een batterij volledig laden en ontladen. Eén laadcyclus is 100% van de capaciteit gebruiken. Het maakt hierbij niet uit of de laadcycli van 0%-100%-0% gaat, of dat de batterij steeds tussendoor wordt opgeladen, bijvoorbeeld 30%-80%-20%-95%-35%. Eén laadcyclus is 100% van de capaciteit gebruiken, met óf zonder tussenlading.
Een batterij wordt als versleten beschouwd als deze nog 80% van de originele capaciteit over heeft.
Onderstaande tabel geeft een overzicht van de verschillende lithium-ion samenstellingen die beschikbaar zijn voor zware bedrijfsvoertuigen. Per type zijn een aantal belangrijke prestatie-indicatoren opgenomen.
Om aan de groeiende vraag te voldoen, zijn onderzoekers bezig de grenzen van bestaande lithium-ion batterijen te verleggen. Lithiumpolymeer (Li-Po) cellen vervangen de gevaarlijke vloeibare elektrolyten met veiligere polymeergels en semi-natte celontwerpen. De nieuwste technologie is vaste lithium, met verbetering in energiedichtheid, veiligheid en levensduur. De resultaten zijn veelbelovend. Welke technologie uiteindelijk dominant wordt in de elektrificatie van voertuigen is moeilijk te voorspellen.
Batterijen worden goedkoper, lichter en gaan langer mee. Volgens wetenschappers is het eind van deze ontwikkelingen nog niet in zicht. De prijzen voor truck batterijen kunnen volgens de verwachtingen nog met 70% zakken. Daarnaast zou het gewicht nog met 35% kunnen zakken en kunnen laadcycli oplopen tot boven de 10.000.
Het is goed om te weten dat alle voertuigbatterijen via dezelfde richtlijnen worden getest. Dit betekent dat ze ondanks de verschillende chemische samenstellingen, allemaal aan dezelfde veiligheidsvoorschriften voldoen.
Zorg voor een geschikte aanrijdbeveiliging van de laadpalen.
Gebruik alleen goedgekeurde en onbeschadigde laadkabels die zijn geïnstalleerd door een erkend elektrotechnisch installatiebedrijf.
Plaats een noodstop/noodknop bij de toegang, zodat de gehele laadvoorziening bij calamiteiten kan worden uitgeschakeld.
Zorg voor een snelle branddetectie. Bijvoorbeeld door camera’s in een 24/7 bezette meldkamer of door gas- en/of temperatuurdetectiemiddelen.
Zorg voor duidelijke instructies zodat werknemers weten hoe zij moeten handelen bij calamiteiten.
Creëer compartimentering door ruimten tussen (groepen) voertuigen vrij te houden of door het plaatsen van betonnen afscheidingen.
Bronnen:
- https://nl.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion-polymeer-accu, 1 maart 2023
- https://e-drivers.com/japanse-wetenschappers-ontwikkelen-lithiumaccu-met-veel-hogere-energiedichtheid/, 1 maart 2023
- http://nl.smartnewenergy.com/info/introduction-to-lithium-ion-batteries-23830550.html, nov 2017)
- LinkedIn posts 2022/2023, Johnny Nijenhuis
- Battery electric tractor-trailers in the European Union: A vehicle technology analysis, Hussein Basma, Yannis Beys, Felipe Rodríguez, augustus 2021
- Fuel cell electric tractor-trailers: Technology overview and fuel economy, Hussein Basma and Felipe Rodríguez, juli 2022
- Presentatie EV en Veiligheid; MLAB testing, M. Mooij, April 2023