Elektrische auto's (EV's)


Drijfveren

De belangrijkste drijfveren voor een transitie naar elektrisch vervoer zijn ruwweg dezelfde als die voor de transitie naar een duurzame energievoorziening in het algemeen: milieu, geopolitiek en economie:
Mileu: de elektrische auto (Electric Vehicle of EV, we zullen hierna deze afkorting gebruiken) kent een aantal voordelen ten opzichte van de conventionele auto. De (volledig) elektrische auto kent geen uitstoot van schadelijke uitlaatgassen, tenminste niet lokaal, door de auto zelf. Luchtvervuilingsproblemen die in veel grote steden een rol spelen kunnen zo sterk teruggedrongen worden. Ten tweede kan met EV's ook de uitstoot van CO$_2$ sterk gereduceerd worden. Er wordt natuurlijk wel CO$_2$ uitgestoten bij de productie van de elektriciteit die als brandstof voor de EV dient, wat het exacte besparingspotentieel van EV's niet zo eenvoudig te bepalen maakt. In principe is met de huidige brandstofmix voor elektriciteitsproductie een EV iets schoner dan een zuinige benzine-auto. Bij meer duurzame elektriciteitsproductie wordt de EV steeds groener tov de gewone auto.
Geopolitiek: De overstap naar elektrisch rijden levert een verminderde afhankelijkheid van olie op. Hoewel Nederland ook voor een deel afhankelijk is van het importeren van fossiele brandstoffen voor elektriciteitsproductie, zijn de verwachtingen van de winbare voorraden olie een stuk kleiner. Elektrisch rijden maakt dus ook de ontkoppeling van transport met de hoge olieprijs mogelijk.
Economie: Naast het genoemde voordeel van lage brandstofprijzen voor transport, erkent de Nederlandse overheid ook de economische kansen die de overstap naar EV's Nederland biedt, bijvoorbeeld als toeleverancier voor de auto-industrie.


Chevrolet Volt (bron: Wikimedia Commons)

Snelheid van de introductie van EV's

Schattingen over de snelheid van de opkomst van EV's lopen uiteen. Onderstaande figuur laat de S-curve zien waarmee de Nederlandse overheid de geambieerde introductie-snelheid van EV's in Nederland in 2009 presenteerde. Deze curve gaat uiteindelijk naar ruwweg 75% EV's in 2040 toe, wat neerkomt op een aantal van 6 miljoen op een totaal van ongeveer 8 miljoen personenauto's. Te zien valt ook dat we nu nog aan het begin van deze curve staan. De eerste miljoen EV's wordt door de Nederlandse overheid omstreeks 2025 verwacht. Hoewel deze curve bij publicatie door velen als zeer optimistisch werd gezien, liggen we nu vóór op de curve: in oktober 2013 waren al meer dan 15.000 EV's (incl. de zogenaamde Plug-In Hybrid Electric Vehicles zoals de Opel Ampera) op de weg. We doen het hiermee een stuk beter dan omringende landen, met bijvoorbeeld slechts 7.500 EV's in de UK.


Het aandeel EV's als percentage van alle auto's volgens een scenario van de Nederlandse overheid uit 2009. Bron: Rijksoverheid 2013aw.

Technische specificaties

Een aantal relevante technische specificaties van een drietal EV's zijn weergegeven in de onderstaande tabel. De gegevens komen van Wikipedia en de websites van de autofabrikanten zelf (Bronnen: Wikipedia 2013aw, Wikipedia 2013bw, Wikipedia 2013cw, Nissan 2013w, Opel 2013w en Tesla 2013w).


AspectNissan LeafOpel AmperaTesla Model S
TypeFull EVPlug-In Hybrid EVFull EV
Accucapaciteit24 kWh16 kWh60 of 85 kWh
Actieradius120-200 km56-83 km (+ 500 benzine)426-500 km (85kWh)
Laadvermogen3,3kW (230V, 16A)3,3 kW (230V, 16A)Standaard 11 kW (230V, 40A of 3x16A) en 'supercharge' tot 100 kW
Prijs (exclusief subsidie)€ 23.890€ 44.500€ 69.000 (60 kWh) of € 79.000 (85 kWh)

Net als bij gewone auto's bestaan er belangrijke verschillen in de prestaties en prijs. Een belangrijk deel van de prijs zit in de kosten voor de accu. Aan het prijsverschil van de Tesla modellen met 60 kWh en 85 kWh is te zien dat de accukosten rond de 400 EUR/ kWh liggen. In vergelijking met conventionele auto's is de kostenpost voor de energiebron (elektriciteit) een stuk kleiner. Uit de vergelijking tussen de accucapaciteit en actieradius zien we dat het verbruik zo rond de 5 km/kWh ligt. Met een consumentenprijs van ca. 0,20 €/kWh komt de prijs per km dan rond de 0,04 €/km uit.

De prijs en technische specificaties van de accu's worden echter nog wel als obstakel voor een snelle grootschalige introductie van EV's gezien. Technologische doorbraken die de kosten per kWh, maar ook de levensduur, energiedichtheid (kWh/kg) en laadsnelheid van de accu kunnen verbeteren zijn hiervoor nodig.


Nissan Leaf (bron: Wikimedia Commons)

Beleid rond elektrische auto's

Het overheidsbeleid tot dusver heeft zich met name geconcentreerd op het stimuleren van elektrisch rijden, zie o.a. Rijksoverheid 2013aw, Rijksoverheid 2013bw, en Agentschap NL 2013w. Een van de problemen die men hiermee geprobeerd heeft aan te pakken is het zogenaamde kip-ei probleem: zolang er geen groot aantal EV's zijn, komt de benodigde infrastructuur moeilijk van de grond, en vice versa. Een van de concrete speerpunten van het beleid is daarom het faciliteren van oplaadpunten geweest, wat door de stichting E-laad (een samenwerking van o.a. netbeheerders en regionale overheden) is uitgevoerd. Daarnaast zijn diverse fiscale stimuleringsmaatregelen ingevoerd:
• vrijstelling van BPM
• vrijstelling motorrijtuigenbelasting
• 0% bijtelling voor lease-rijders
• diverse subsidies voor investeringen in milieuvriendelijke technologie.

Mede door deze maatregelen is het aantal EV's en oplaadpunten (ca. 7000 in november 2015 (RVO 2015w) de laatste jaren snel gegroeid.

Op dit moment buigt de overheid zich ook over beleid wat de later de grootschalige introductie van elektrisch vervoer moet mogelijk maken. Hierbij wordt bijvoorbeeld gekeken naar het meest wenselijke marktmodel voor elektrische vervoer. In zo'n model worden de rollen, relaties en verantwoordelijkheden van diverse actoren die een rol spelen bij elektrisch vervoer beschreven. Dit zijn onder andere de consumenten (EV rijders), netbeheerders, energieleveranciers en laadpunt-exploitanten. Met de juiste beleidsinstrumenten proberen overheden een aantal uitgangspunten zoals concurrentie, keuzevrijheid, gemak, toekomst-bestendigheid te waarborgen.

Er is op het moment nog veel onzekerheid omtrent het marktmodel van elektrisch vervoer en het daarvoor in te richten stimuleringsbeleid. Moet snelladen bijvoorbeeld worden gesubsidieerd terwijl het nog niet duidelijk is in welke mate autofabrikanten daarop zullen inzetten?


Opel Ampera (bron: Wikimedia Commons)

Elektrische auto's als onderdeel van een duurzaam en intelligent energiesysteem

Elektrische auto's hebben de laatste jaren in de wetenschappelijke wereld ook de nodige aandacht gekregen als belangrijk onderdeel van het toekomstige elektriciteitssysteem. Een van de eerste studies hierover is gedaan door Kempton in 2005 (Kempton 2005), die de nu veelgebruikte term Vehicle-to-Grid heeft geïntroduceerd. Hun concept maakt gebruik van het feit dat EV's in principe flexibel kunnen opladen: uitgaande van een gemiddelde accu-grootte en de gemiddelde rijafstand hoeft een EV slechts eens in de 3 à 4 dagen op te laden. Dit betekent dat het opladen in principe zo gepland zou kunnen worden, dat het gunstige effecten heeft op het elektriciteitssysteem als geheel.

Vanuit het perspectief van het netwerk bestaat dat gunstige effect er vooral uit dat er zonder grote investeringen in netwerkverzwaringen overgestapt kan worden op elektrisch vervoer, wat toch een aanzienlijke toename van de elektriciteitsvraag veroorzaakt. Als het slim plannen van het opladen niet wordt gedaan zullen de netwerkkosten mogelijk met 20% stijgen (Verzijbergh 2013). De onderstaande figuur laat de verschillen zien in de vraagprofielen van het ongestuurd en gestuurd laden van EV's. De extra avond-piek die de EV's veroorzaken verdwijnt als het opladen naar de nacht wordt verschoven. Daardoor hoeft het netwerk minder zwaar te zijn en zijn minder elektriciteitscentrales nodig. Beide gevolgen maken onze elektriciteitsinfrastructuur goedkoper.


Elektriceitsvraag van EVs in het scenario met ongestuurd laden (uncontrolled 3 kW en 10 kW) en gestuurd laden. De vraagprofielen zijn opgeteld bij het normale profiel van een groep huishoudens. Bron: Verzijbergh 2013

Misschien nog veelbelovender dan het bovenstaande voorbeeld is de combinatie van duurzame energie en het slim laden van elektrische auto's. Hierbij wordt het opladen van EV's zo gepland, dat de schommelingen in het aanbod van wind- en zonne-energie kunnen worden opgevangen. Het aanpassen van de elektriciteitsvraag aan het aanbod wordt ook wel demand response genoemd, en wordt over het algemeen gezien als een belangrijke technologie om met de grilligheid van duurzame energie om te kunnen gaan. Hieronder staat een voorbeeld hoe de vraag van EV's kan worden gepland om de 'daling' in elektriciteitsvraag die worden veroorzaakt door windenergie op te vullen. Dit heeft een positief effect op het gehele elektriciteitssysteem. Dit soort vormen van slim laden vergt natuurlijk wel een bepaalde ICT infrastructuur, zoals slimme meters en laadpalen die van extra communicatiekanalen zijn voorzien.


Residuele vraag (elektriciteitsvraag minus de opwek van duurzame energie) en optimaal geplande EV vraag. Bron: Verzijbergh 2013

Bronnen

Rijksoverheid 2013aw,
Agentschap NL 2013w, Diverse beleidsstukken elektrisch vervoer, geraadpleegd 26 november 2013
Kempton 2005, W. Kempton and J. Tomic, "Vehicle-to-grid power fundamentals: Calculating capacity and net revenue," Journal of Power Sources, vol. 144, no. 1, pp. 268– 279, 2005
Nissan 2013w, Prijzen en specificaties Nissan Leaf, geraadpleegd 26 november 2013
Opel 2013w, Prijzen en specificaties Opel Ampera, geraadpleegd 26 november 2013
RVO 2015w, cijfers elektrisch vervoer, geraadpleegd 16 december 2015
Rijksoverheid 2013aw, Kamerstukken - Plan van Aanpak Elektrisch Rijden, geraadpleegd 26 november 2013
Rijksoverheid 2013bw, Plan van Aanpak Elektrisch Vervoer: 'Elektrisch Rijden in de Versnelling', geraadpleegd 26 november 2013
Tesla 2013w, Prijzen en specificaties Tesla Model S, geraadpleegd 26 november 2013
Verzijbergh 2013,
Wikipedia 2013aw, Wikipedia - Chevrolet Volt, geraadpleegd 26 november 2013
Wikipedia 2013bw, Wikipedia - Tesla Model S, geraadpleegd 26 november 2013
Wikipedia 2013cw, Wikipedia - Nissan Leaf, geraadpleegd 26 november 2013

Laatste wijziging: 03-02-2016
Creative Commons-Licentie
Deze publicatie valt onder een Creative Commons licentie. Zie hiervoor het colofon.