Elektrische Voertuigen

Royal Belgian Academy Councilof Applied Science

Standpunten van de Klasse TechnischeWetenschappen van de KVAB

Koninklijke Vlaamse Academie van Belgiëvoor Wetenschappen en Kunsten

Paleis der AcademiënHertogsstraat 1, 1000 Brussel

Elektrische voertuigen

February 2012

couv. 1 -jan-2012_couv. 1 - january-2004 6/02/12 13:08 Pagina 1

Bij zijn oprichting in 1988 bestond BACAS, de “Royal Belgian Academy Council of AppliedScience”, uit een Nederlandstalige vleugel (CAWET) en een Franstalige vleugel (CAPAS) dietot begin 2009 comités waren van de Klasse Natuurwetenschappen van respectievelijk deKoninklijke Vlaamse Academie van België (KVAB) en de Académie Royale de Belgique (ARB).

In 2009 werd CAWET omgevormd tot een zelfstandige klasse van de KVAB, namelijk de Klassevan de Technische Wetenschappen (KTW). Net zoals CAWET in het verleden, is de nieuweKTW paritair samengesteld uit vertegenwoordigers van de academische wereld en van hetbedrijfsleven.

Vanuit die dialoog tussen wetenschap en bedrijfsleven wil de KTW een op de toekomst gerichteevaluatie maken van de wisselwerking tussen wetenschap (in het bijzonder techniek), maat-schappij en cultuur.

Met dank voor de steun van:

alcatel-lucent, aquafin, arcelormittal Belgium, Bekaert, exxonmobil, gdfSuez,genzyme, gevaert, Janssen pharmaceutica, lmS international, manasco, merisco,proviron, Rem-B, ScK-cen, Solvay, umicore, Vanhout, Vlaamse maatschappij voorWatervoorziening, ViTo

BACAS Belgian academy council of applied Science

KONINKLIJKE VLAAMSE ACADEMIE VAN BELGIEVOOR WETENSCHAPPEN EN KUNSTEN

Paleis der AcademiënHertogsstraat 11000 Brussel

Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/ofopenbaar gemaakt door middel van druk,fotokopie, microfilm of op welke andere wijze ookzonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

No part of this book may be reproduced in any form,by print, photo print, microfilm or any other meanswithout written permission from the publisher.

© Copyright 2012 KVABD/2012/0455/01ISBN 9789065690951 Printed by UNIVERSA, Wetteren

couv. 2 -jan-2012_Couv. 2 - CAWET-januari-04 6/02/12 11:10 Pagina 1

KVAB TECHNISCHE WETENSCHAPPEN

KORTE SAMENVATTING

Na een bondig historisch overzicht van het ontstaan,het verdwijnen en het terug actueel worden van elek-trische voertuigen (“EV”), analyseert het tweede hoofd-stuk de actuele situatie en de toekomstperspectievenvoor elektrische voertuigen, met de focus op de zuiver batterij-elektrisch aangedreven personenwagens (metuitsluiting dus van de hybride wagens). Het volgendehoofdstuk gaat in op de vraag “waarom overschakelennaar elektrische voertuigen?” Dit wordt behandeld vanuit respectievelijk een ecologische, energetischeen maatschappelijke invalshoek. Hoofdstuk 4 bekijktde technologische mogelijkheden, voordelen, nadelenen belemmeringen van de eind 2011 op de marktzijnde elektrische voertuigen, evenals de technologi-sche uitdagingen voor een verdere ontwikkeling vandeze wagens. De mogelijke impact op elektriciteits -productie, -transmissie en -distributie van een groot-schalige introductie van elektrische voertuigen in onswagenpark vormt het onderwerp van hoofdstuk 5. Hetlaatste hoofdstuk trekt een aantal conclusies, rekeninghoudend met de voor- en nadelen van de actueel be-schikbare batterij-elektrische voertuigen, en formuleertvoor de verschillende stakeholders een reeks aanbe-velingen om enerzijds de marktintroductie en ander-zijds de verdere technische ontwikkeling te bevorderen.

De voornaamste voordelen van batterij-elektrische wagens zijn:

– veroorzaken plaatselijk geen luchtverontreinigingnoch geluidshinder,

– stoten minder of geen CO2 uit (afhankelijk van dewijze waarop de elektriciteit wordt opgewekt),

– zijn energie-efficiënter, – verbruiken geen eindige fossiele brandstoffen maar

(eventueel koolstofvrije) elektriciteit,– hebben een beduidend lagere brandstofkost – vergen minder onderhoud.

Daartegenover staan de beperkingen die alle iets temaken hebben met de beschikbare batterijen, name-lijk:

– de hoge aanschafprijs, – de tot ongeveer 150 km beperkte autonomie of

actieradius, – het ontbreken van publieke laadinfrastructuur.

De relatieve nadelen van BEV zijn kleiner indien menjaarlijks een voldoende grote afstand aflegt; tegelijker-tijd moet dit verzoend worden met een beperkte actie-radius. De niche bestaat dus uit mensen die veelverplaatsingen afleggen over een relatief korte afstand.Een massale doorbraak van de batterij- elektrische wagens is dus niet voor onmiddellijk. De eerstvolgende

3

jaren zullen EV’s voornamelijk in het kader van proef-projecten te zien zijn. Pas vanaf 2015 zullen ze merk-baar aanwezig worden in het stedelijk en interstedelijkverkeer, en tegen 2020 verwacht men dat ze tussen de2% en de 10% van de jaarlijkse verkoop van nieuwewagens zullen uitmaken. Plug-in hybride voertuigenkunnen echter het aanbod van puur elektrische voer-tuigen mooi aanvullen en zo voor een grotere door-braak kan zorgen.

Om de markt van elektrische voertuigen te stimuleren,en op deze wijze de ecologische, economische enmaatschappelijke voordelen maximaal te benutten, die-nen in Vlaanderen een aantal maatregelen genomente worden. De overheden, zowel federaal, regionaal alslokaal stedelijk, moeten een langetermijnstrategie uit-werken met daarin een aantal kortetermijnmaatregelenzowel langs de aanbod- als langs de vraagzijde. Binnen de voertuigsector staat Vlaanderen voor de uit-daging om de lokale constructeurs en hun toeleveran-ciers te ondersteunen in hun transitie naar de productievan elektrische voertuigen. Hierbij zal onderzoek, ont-wikkeling en demonstratie een belangrijke rol spelen,en dit niet alleen op het gebied van meer efficiënte batterijen, maar ook op het gebied van elektrische motoren, materialen voor chassis en andere compo-nenten, oplaadinfrastructuur en laadstations, slimmenetten en bijbehorende meters. Tot slot zal ook de automobilist zijn mobiliteitsgedrag moeten aanpassen.

EXECUTIVE SUMMARY

After a concise historical survey of the origin, the disappearance and the currently ongoing rebound ofelectric vehicles, the second chapter analyzes their pre-sent position and outlook, focussing on pure electricbattery powered passenger cars (excluding hybrid vehicles). The next chapter tackles the question: “whyshould we switch to electric vehicles?” This is treatedfrom an ecological, energetic and social viewpoint.Chapter 4 deals with the technical possibilities, advan-tages, disadvantages and obstacles facing electricvehicles available on the market at the end of 2011, aswell as the technical challenges for a further develop-ment of these cars. The potential impact of a largescale introduction of electric vehicles on power produc-tion, transmission and distribution is the subject ofchapter 5. The last chapter draws a number of conclu-sions, taking into account the advantages and disad-vantages of the presently available battery-drivenelectric vehicles and formulates a series of recommen-dations for different stakeholders in order to favour EVintroduction in the market on the one hand, and furthertechnical development of EVs on the other hand.

BACAS (elektr.voert.)_Opmaak 1 13/02/12 13:06 Pagina 3


The main advantages of battery-driven electric vehiclesare:

– no local air pollution nor noise, – low or no CO2-emission (depending on the kind of

power generation),– higher energy-efficiency, – no consumption of finite fossil fuels but powered by

(possibly carbon-free) electricity,– significantly lower fuel cost, – less maintenance costs.

In contrast they have a number of limitations which aremostly linked with the currently available batteries:

– high purchase price, – limited driving range of about 150 km, – absence of public battery-charging facilities.

The relative handicaps of battery-driven EVs are smaller at sufficiently high annual mileages; at thesame time, though, this has to be reconciled withtheir limited driving range. Ideal EV users are peoplemaking a high number of rides over short distances. Amassive breakthrough of EVs is unlikely in the shortrun. The next years EVs will mainly be used within

4

the framework of test projects. Only as from 2015 theyare expected to represent between 2 and 10% of theannual sales of new cars. Plug-in hybrid vehicles,however , could possibly become a nice complementof battery-driven EVs and thus boost the breakthroughof electric engines.

In order to stimulate the sale of EVs, thus utilizing tothe utmost their ecological, economical and social advantages, a number of measures will have to betaken in Flanders. Authorities, at federal, regional andlocal urban level should define a long term strategy including some short term measures both at the supplyand demand side. Within the vehicle sector, Flandersis facing the challenge of supporting local carmakersand their suppliers in their transition towards EV pro-duction. Research, development and demonstrationwill play an important part in this, not only in the field ofmore efficient batteries, but also in the field of electricmotors, materials for car frames and other compo-nents, battery-charging facilities and stations, smartgrids and accompanying measuring instruments. At theend, the motorists will also have to adapt their mobilitybehaviour.



Het eerste wegvoertuig dat werd aangedreven metelektriciteit was een driewieler, gedemonstreerd in1881 te Parijs door Gustave Trouvé. Dit was vijf jaarvoor de vermeende “uitvinding van de auto” door Benzen Daimler. Gedurende de laatste jaren van de negen-tiende eeuw verschenen er elektrische “rijtuigen zonder paarden”, met de vormgeving van een klas-sieke koets.

De beschikbaarheid van betere batterijen, zowel lood-zuur als alkalische, in het eerste decennium van detwintigste eeuw, het grotere gebruiksgemak en detechnische betrouwbaarheid vergeleken met een benzinevoertuig leidden tot een grote populariteit vande elektrische auto. Deze tijd kan dan ook als een“gouden eeuw” voor het elektrisch voertuig wordenbeschouwd

De elektrische voertuigen speelden tevens een voor-name rol in de beginfase van de autosport. De BelgCamille Jenatzy overschreed op 1 mei 1899, op hetcircuit van Achères, Frankrijk, als eerste de record -snelheid van 100 km/h met zijn beroemde “Jamais

Contente”. De “torpedo”-vorm van zijn voertuig, meteen lage luchtweerstand, ligt aan de basis van het moderne auto-ontwerp.

Elektrische voertuigen kenden verder een aanzienlijketoepassing als bedrijfsvoertuig, als vervanging voorpaard en kar. Voor leveringsdiensten met veel halteswaren zij uitstekend geschikt.

De vroege twintigste eeuw zagtechnische ontwikkelin-gen die ook vandaag de dag nog als geavanceerd kunnen worden beschouwd. Wielnaafmotoren werdenbijvoorbeeld al ontwikkeld in Duitsland en in het Verenigd Koninkrijk. Er werd ook geëxperimenteerdmet hybride aandrijvingen, met reeds in 1896 de Belgische “Auto-Mixte” van Pieper, en verdere ontwik-kelingen, onder andere door Krieger in Frankrijk enLohner-Porsche in Duitsland.

Het feit dat de elektrische auto uiteindelijk zou wordenverdrongen door de benzineauto was niet enkel te wijten aan economische of technische aspecten maarook aan de psychologische reputatie van de benzine -auto als een “avontuurmachine”, en de geest van“sport” en “vrijheid” die daarbij hoorde. Ironisch genoegwas het een elektrische uitvinding, namelijk de elektri-sche startmotor ter vervanging van de ‘zwengel’ in

5

1913, die de grootste aanzet gaf aan de verspreidingvan de benzinemotor.

Na de eerste wereldoorlog verdween het elektrischevoertuig naar de achtergrond door het sterk stijgendesucces van de inwendige verbrandingsmotor. Voor specifieke, meestal industriële toepassingen bleven debatterij-elektrische voertuigen echter actueel, zoals bijvoorbeeld voor heftrucks, waar tot de dag van van-daag, de elektrische tractie een zeer sterk markt -aandeel behoudt.

In bepaalde toepassingen zoals de zuiveldistributie aanhuis in het Verenigd Koninkrijk werden ook nog metsucces elektrische voertuigen ingezet. De elektrischepersonenwagen verdween vrijwel volledig, maar kendedoor brandstoftekorten een korte opleving tijdens detweede wereldoorlog, ondermeer in Frankrijk en hetVerenigd Koninkrijk.

Het laatste kwart van de twintigste eeuw betekendeechter een nieuw ontwaken. De oliecrisis van 1973, hetopkomend milieubewustzijn en de ontwikkeling van devermogenelektronica deden de belangstelling voor hetelektrisch aangedreven voertuig aanzienlijk toenemen.Nieuwe voertuigen en nieuwe toepassingen werdenontwikkeld, zoals de automatische uitleensystemen,met onder andere het bekende “Brussels Electric

Vehicle Experiment” van prof. Gaston Maggetto aan deVrije Universiteit Brussel vanaf 1979.

Veel van dit pionierswerk op elektrische voertuigenwerd uitgevoerd door kleine bedrijven, zoals PGE,Volta en Boxel. Grote Europese autofabrikanten brach-ten dan weer omgebouwde versies van hun benzine-voertuigen op de markt, vooral daar waar er steun-maatregelen van de overheid werden voorzien. Enkeleduizenden voertuigen werden ontwikkeld in de jarennegentig van de twintigste eeuw door bedrijven zoalsPeugeot-Citroën (Saxo, AX 106, Partner, Berlingo),Renault (Clio, Express, Master, Kangoo), Fiat (Panda)of Volkswagen (Cityströmer). Elektrische voertuigenwerden evenwel ook ingezet voor het openbaar ver-voer, zoals de kleine batterij-elektrische bussen in dehistorische centra van Rome en Florence.

Ook in de Verenigde Staten werden er elektrische voertuigen gebouwd, vooral onder impuls van het Californische Zero Emission Vehicle (ZEV) mandaatzoals bijvoorbeeld de EV1 van General Motors. Om

Hoofdstuk 1:

INlEIdING – HISTORISCHE ACHTERGRONd



politieke en economische redenen werd dit ZEV man-daat echter afgezwakt, en kwamen de EV1 voertuigenop de schroothoop terecht.

Het zou tot het einde van het eerste decennium van

de eenentwintigste eeuw duren vooraleer de belang-stelling voor de elektrische auto terug aanwakkerde,voornamelijk dankzij de beschikbaarheid van goedpresterende lithiumbatterijen. De eerstkomende jarenworden er van alle grote constructeurs batterij- elektrische modellen op de markt verwacht.

Vanaf 1970 waren er ook nieuwe ontwikkelingen rondhybride voertuigen, door ondermeer dr. Victor Woukin de Verenigde Staten. Het hybride aandrijfconceptwerd echter aanvankelijk niet goed aanvaard, nochdoor de kringen die de elektrische voertuigen steun-den, noch door de fabrikanten. In de laatste jaren vande twintigste eeuw werden er echter nieuwe hybrideconcepten voorgesteld, met als meest succesvollevoorbeeld de Toyota “Prius”, waar de bijdrage van de

6

elektrische tractie via de hybride aandrijflijn voor eenbrandstofverbruik zorgde dat beduidend lager was danbij conventionele auto’s van deze klasse (zie hoofd-stuk 3).

De hybride technologie bleek ook bijzonder aantrekke-lijk voor zware voertuigen zoals stadsbussen, waar eenseriehybride structuur een aanzienlijke verminderingvan het brandstofverbruik en van de emissies mogelijkmaakt. Enkele honderden dergelijke voertuigen zijn nuin dienst, ondermeer in Italiaanse en Vlaamse steden.

Een andere hybride ontwikkeling zijn de “plug-in”- voertuigen, die beschikken over een boordgeneratordie een uitbreiding van de nuttige actieradius van hetvoertuig mogelijk maakt doordat de boordgenerator debatterij continu bijlaadt. Aanvankelijk beperkt tot proto-types in kleine reeks, zal deze technologie gebruiktworden in ondermeer de Chevrolet “Volt” en de Opel“Ampera” van General Motors.



2.1. Elektrische voertuigen: actuele situatie

Een elektrisch voertuig (EV) wordt aangedreven dooreen elektrische motor en haalt zijn energie uit een herlaadbare batterij. Door de karakteristieken van deelektrische motor is een versnellingsbak in de meestegevallen niet nodig. Bovendien wordt een deel van deremenergie gerecupereerd om de batterij opnieuw bijte laden. Men heeft zelfs de mogelijkheid de motor teintegreren in de wielen (zowel voor een tweewiel alsvoor een vierwielaandrijving). Vanuit stilstand kan deelektrische motor zijn maximaal koppel ontwikkelen,wat aanleiding geeft tot een groot acceleratievermo-gen. Een ander fundamenteel verschil met conventio-nele wagens is dat de motor hier niet draait wanneerde wagen stilstaat en dus geen energie verbruikt.

Voor elektrische voertuigen bestaan drie types laad -infrastructuur, namelijk de “gewone”, de “semisnelle”en de “snelle” laadinfrastructuur. Bij het gewone typewordt gebruik gemaakt van een standaard stopcontact(230 V, 16 A, 3,5 kW) en duurt een volledige lading 5tot 8 uur. Bij het semisnelle type (7 kW) duurt het halfzo lang en bij het snelle type (20 kW en meer) slechtseen tiental minuten. Naast de huishoudelijke stop -contacten, die ruim aanwezig zijn in woningen en ingarages, kunnen ook publieke laadstations of laad -palen gebruikt worden.

De huidige batterij-elektrische voertuigen hebbeneen beperkte autonomie en kunnen met een volledigopgeladen batterij gemiddeld 80 tot 150 km afleggen.Ze zijn bijgevolg zeer geschikt voor gebruik in de stadof voor toepassingen waarbij korte trajecten afgelegdworden (bijvoorbeeld 2de gezinswagen).

Het grootste financiële obstakel voor het doorbrekenvan elektrische voertuigen is de dure batterij. De meer-kost voor de eindgebruiker kan echter over de tijdgespreid worden door het huren van de batterij. Menverwacht dat de kostprijs van de batterij zal dalen,dankzij massaproductie en verdere technische ontwik-kelingen. Aan de andere kant is elektriciteit in vergelij-king met diesel, benzine, LPG en biodiesel, veruit degoedkoopste energiebron. Rekening houdend met eengemiddelde elektriciteitsprijs van € 0,175 1 per kWh(dagtarief) bedraagt de elektriciteitskost per 100 kmongeveer € 2,5 voor kleine gezinswagens, en onge-veer € 1,5 indien men ’s nachts zou laden. De brand-stofkost van dieselvoertuigen per 100 km is 2 tot

7

4 maal hoger dan wat er moet betaald worden voor hetbijladen van elektrische voertuigen.

2.1.1. Beschikbare en toekomstige elektrische voer -

tuigen

In 2011 komen verschillende automerken met nieuweelektrische voertuigen op de markt. Vroeger werdenook reeds elektrische voertuigen geïntroduceerd, zij hetin zeer beperkte oplages of als prototypes. Vanaf 2012zal het aantal beschikbare voertuigen gevoelig toe -nemen en, mede dankzij de start van massaproductie,zullen de elektrische voertuigen geleidelijk op de voor-grond komen. Onderstaande figuren illustreren enkeleelektrische voertuigen die in 2011-2012 beschikbaarzijn.

2.1.2. Potentieel marktaandeel van elektrische voer-

tuigen

In de wetenschappelijke literatuur werden reeds ver-schillende vooruitzichten gemaakt om het markaandeelvan elektrische voertuigen in te schatten. De resultatenfluctueren tussen 2 en 10% van de nieuw verkochtewagens in 2020 en zelfs 20% indien men ook de plug-

in hybride voertuigen in aanmerking neemt. Een vande meest interessante en meest geavanceerde scena-rio’s is dat van ERTRAC, European Road TransportResearch Advisory Council, zoals voorgesteld in figuur 3.

1 VREG: http://www.vreg.be/hoeveel-kost-1-kwh-elektriciteit-en-

aardgas (geraadpleegd op 2 maart 2011).

Hoofdstuk 2

ACTUElE SITUATIE EN TOEKOMSTPERSPECTIEVEN

Figuur 1: Elektrische bestelwagens



De klassieke benzine- en dieselmotoren zullen volgensERTRAC nog zeker tot 2030 de markt blijven domine-ren, al wordt hun aandeel wat aangevuld met geavan-ceerde biobrandstoffen en hybride varianten. Hetaantal elektrische voertuigen (PHEV’s 2 en EV’s) zalvanaf 2015 geleidelijk aan toenemen, maar hun markt-aandeel zal weliswaar gering blijven.

2.1.3. EV’s in België

Half 2011 rijden er reeds enkele elektrische voertuigenop de Belgische wegen. Volgens cijfers van de VUB(op basis van Statbel) rijden er in België 160 elektri-sche personenvoertuigen, 3 elektrische autobussen en71 elektrische (lichte) vrachtwagens. Opmerkelijk is hethoge aantal elektrische speciale voertuigen (1.174).Echter, het merendeel hiervan zijn elektrische vork -liften, die ingeschreven zijn bij de DIV (Directie Inschrij-ving Voertuigen), en dus een voertuignummerplaathebben, omdat ze ook op de openbare weg rijden.

2.1.4. Opladen van EV’s

In België zijn er 3,4 miljoen garages, parkings of over-dekte staanplaatsen bij woningen. Figuur 5 illustreerthet aantal garages en parkings per woongelegenheid

8

en per gebouw. Hieruit blijkt dat een groot aantal wagenbezitters niet de mogelijkheid zullen hebben omhun wagen in een eigen garage aan het net te koppelen.Er zal dus nood zijn aan publieke laadinfrastructuur.

2 PHEV = plug-in hybrid electric vehicle.

Figuur 2: Elektrische personenwagens

Figuur 3: Evolutie van energie- en aandrijftechnologieën voor personentransport tot 2050 (ERTRAC, 2010)

Figuur 4: Vloot elektrische wagens in België (bron:eigen bewerking VUB op basis van FOD mobiliteit).



Daarenboven blijkt uit onderzoek (Takafumi, 2010) datbestuurders van elektrische auto’s hun wagen betergebruiken indien ze gerustgesteld zijn door het feit dathun batterij op publieke plaatsen kan opgeladen worden.

2.2. Financiële stimuli en actieplannen voor EV’s

2.2.1. Financiële stimuli voor de aankoop van EV’s

Om de verkoop van elektrische personenvoertuigen testimuleren, proberen verschillende Europese over -heden de hoge aankoopprijs van EV’s te verzachtendoor middel van een financiële tussenkomst. Dit gaatvan een directe korting (percentage) op de aankoop-prijs van het voertuig, tot een vermindering of zelfs algemene vrijstelling van de registratiebelasting en verkeersbelasting voor dit type voertuig. Figuur 6 illus-treert West-Europese fiscale initiatieven die de aan-koopprijs van EV’s verlagen.

9

Zoals in bovenstaande figuur aangetoond, wordt ookin België de aanschaf van een EV financieel gestimu-leerd. Tabel 1 illustreert een belastingverminderingvan 30% op de aankoopwaarde die wordt toegekendwanneer het personenvoertuig uitsluitend door eenelektrische motor wordt aangedreven. De maximalevermindering voor het aanslagjaar 2012 (inkomsten2011) bedraagt € 9.190. Voor de belasting op inver-keerstelling (BIV) en de verkeersbelasting (VB) wordthet laagst mogelijke tarief betaald (BIV van € 61,50 enVB van € 71,28).

Aangezien bedrijfswagens in België instaan voor eensignificant deel van de gereden kilometers, en in dehoop om de introductie van EV’s te stimuleren, werdde autofiscaliteit voor bedrijfswagens aangepast. DeCO2-bijdrage (verschuldigd van zodra privékilometersworden gereden met het bedrijfsvoertuig en betaalddoor de werkgever) voor EV’s bedraagt € 23,53 permaand, hetgeen het laagst mogelijk tarief is. Bovendien

Figuur 5: Aantal garages per woongelegenheid

Bron: Eigen bewerking VUB op basis van Statbel.

Figuur 6: Fiscale stimuli voor de aankoop van een elektrisch voertuig in Europa (Lebeau et al., 2011)



zijn EV’s voor 120% fiscaal aftrekbaar. Anderzijds be-taalt de werknemer een bijdrage voor het belastbaarvoordeel van de wagen. Ook hier geniet een EV een

10

speciaal tarief, zijnde een forfaitair bedrag van € 0,10per km.

2.2.2. Actieplannen voor EV’s in Europa

Op verschillende plaatsen in Europa hebben landen ensteden zeer ambitieuze plannen om elektrische wagenste introduceren. Er zijn verscheidene roll-outscenario’sontwikkeld tot 2020 en verder. Figuur 7 illustreerteen niet exhaustief overzicht van grootschalige demon-stratieprojecten van EV’s, investeringsbudgetten enstreefdoelen voor het aantal oplaadpunten en EV’s inEuropa. Het Europese ‘Green Car Initiative’ geeft financiële steun aan onderzoeksprojecten over groenevoertuigtechnologieën voor personenwagens, vracht-wagens en bussen. De financiële steun komt van hetonderzoeksbudget van de Europese Commissie of uitleningen bij de Europese Investeringsbank (EIB).

3 Federale Overheidsdienst Financiën: http://www.minfin.fgov.be/por-

tail2/nl/themes/transport/vehicles-electric.htm (geraadpleegd op 2

maart 2011).

Figuur 7: Investeringsbudgetten en demonstratieprojecten van EV’s in Europa (Lebeau et al., 2011)

Tabel 1: Financiële stimuli voor de aankoop van eenparticulier elektrisch voertuig in België in 2011 3.



Zowel gezinnen als bedrijven genieten vandaag vande vele voordelen die de moderne transportmiddelenhen bieden. Meer en meer worden we echter ookgeconfronteerd met een aantal problemen die veroor-zaakt worden door onze toegenomen vraag naarmobiliteit . Files verminderen de toegankelijkheid vanonze bestemmingen en de betrouwbaarheid van onsvervoer. Verkeersongevallen veroorzaken veel men-selijk leed. Daarnaast creëert transport belangrijkemilieu problemen in de vorm van klimaatverandering,luchtverontreiniging en geluidshinder. Tot slot isde energievraag van transport niet onbelangrijk, enis onze afhankelijkheid van ingevoerde en eindigefossiele brandstoffen groot.

Elektrische voertuigen kunnen een alternatief biedenvoor de bestaande voertuigen en zo helpen omeen aantal van deze problemen aan te pakken. Hunpotentieel is vooral groot voor de vermindering van demilieuproblemen en om minder afhankelijk te wordenvan fossiele brandstoffen.

3.1. Milieubelasting door het wegtransport in

Vlaanderen

3.1.1. Uitstoot van broeikasgassen en luchtveront -

reinigende stoffen

In Vlaanderen draagt transport sterk bij tot de globaleemissies van polluenten. De uitstoot van broeikasgas-

sen draagt bij tot de klimaatverandering. De emissiesvan NOx en NMVOS (niet-methaan vluchtige organi-sche stoffen) zijn verantwoordelijk voor de vorming vantroposferisch ozon. Het inademen van verhoogde concentraties ozon kan ernstige schade toebrengenaan de gezondheid en heeft een daling van de levens-verwachting tot gevolg. Het inademen van fijn stof kanmeer hart- en luchtwegklachten veroorzaken. Fijn stofin de lucht is een mengsel van deeltjes van uiteen -lopende samenstelling en afmeting. PM10 en PM2,5

4 zijndeeltjes met een aërodynamische diameter kleiner danrespectievelijk 10 µm en 2,5 µm. Hoe kleiner de deel-tjes, hoe meer last ze veroorzaken. De emissies vanSO2 en NOx dragen bij tot de verzuring van het leef -milieu. Onrechtstreeks leidt de luchtvervui ling door ver-

zurende stoffen ook tot negatieve gezondheids effecten.Tenslotte hebben verhoogde ozonconcentraties enverhoogde verzurende deposities ook negatievegevolgen voor de vegetatie.

11

In 2009 bedroeg het aandeel van transport in de totaleemissies in Vlaanderen (VMM, 2009b) 16,2% voor debroeikasgassen, 8% voor NMVOS, 26% voor PM10,32% voor PM2,5 en 49% voor NOx. De bijdrage van hetautoverkeer hierin is groot, met de dieselvoertuigen alsvoornaamste verantwoordelijken voor de NOx enPM-emissies. Door de steeds verder doorgedrevenontzwaveling van de brandstoffen bedragen de SO2-emissies van de transportsector slechts 3% van de totale zwaveldioxide-emissies in Vlaanderen.

Figuur 8 geeft het verloop van de emissies door hetwegtransport in het referentiescenario (REF-scenario)van de Milieuverkenning 2030 (VMM, 2009a). Het referentiejaar is 2007. Voor PM2,5 worden zowel de uitlaat- als de niet-uitlaatemissies (slijtage van banden,remmen en wegdek, evenals resuspensie van straat-stof) opgenomen. Het REF-scenario gaat uit van hetbestaande milieu- en transportbeleid. Het scenario verwacht tegen 2030 een stijging van het Vlaamsevoertuigenpark met 27% t.o.v. 2006. Het aantalreizigers kilometer over de weg zou stijgen met 27%,terwijl het aantal voertuigkilometer voor het goederen-vervoer over de weg 43% hoger zou liggen.

In het REF-scenario dalen alle emissies, met uitzonde-ring van de broeikasgasuitstoot, gestaag in de periode2007-2030. Behalve voor NOx, blijft het personenver-voer de voornaamste vervuiler binnen het wegverkeer.Het aandeel van het goederenvervoer in de NOx-uitstoot stijgt van 58% in 2007 naar 74% in 2030. Dit ishet gevolg van enerzijds de relatief sterkere stijging vanhet aantal voertuigkilometer voor het zwaar vervoeren anderzijds de lagere graad van technologische ver-nieuwing.

De PM2,5-emissies dalen tussen 2007 en 2030 metmeer dan 50%. De emissies van broeikasgassen stij-gen in het REF-scenario tot 2020 om daarna langzaamte dalen tot 2030. De emissies blijven evenwel hogerdan in 2007. De daling na 2020 komt er vooral dankzijtechnologische verbeteringen, die de stijging van hetaantal afgelegde kilometers compenseren. Hierbijspeelt de overeenkomst tussen de autoconstruc teursen de Europese Commissie, om de CO2-uitstoot vannieuwe personenwagens systematisch te verminderenin functie van de tijd, een belangrijke rol, evenals detoenemende hybridisatie.

4 PM = particulate matter (fijn stof).

Hoofdstuk 3

WAAROM OVERSCHAKElEN OP ElEKTRISCHE VOERTUIGEN?



Zelfs bij ongewijzigd beleid is er een sterke daling vande NOx-emissies in de tijd, als gevolg van strengereemissiestandaarden in combinatie met vlootvernieu-wing. De introductie van Euro VI bij zwaar wegvervoerin 2014, een maatregel die ondertussen is goed -gekeurd maar nog niet in het REF-scenario is opge-nomen, zou zorgen voor een verdere daling.

VMM (2009a) geeft aan dat dankzij de emissiereduc-ties in de transportsector en de andere sectoren, deluchtkwaliteit in het REF-scenario voor de meestepolluenten verbetert in functie van de tijd. Sommigenormen worden echter niet gehaald. Er blijven ooklokale pijnpunten bestaan. In het geval van ongunstigemeteorologische condities wordt het bovendien zeermoeilijk om de geldende luchtkwaliteitsnormen voorozon en fijn stof te respecteren.

3.1.2. Geluidshinder

Volgens VMM (2009a) was 7% van de Vlaamse bevol-king in 2006 blootgesteld aan geluidsniveaus boven65 dBA (Lden) en ongeveer 0,9% en 0,04% aan ni-veaus hoger dan 70 en 75 dBA. “Lden” is de Europeseindicator voor geluidsbelasting en houdt rekening metde behoefte aan rust ’s avonds en ’s nachts. Ondanksde invoering van geluidstechnische maatregelen, zoalsstillere banden, en meer hybride voertuigen, verwacht

12

het REF-scenario een sterke stijging van het percen-tage blootgestelden voor de hoogste blootstellings -niveaus: 11,6% aan meer dan 65 dBA, 2,2% aan meerdan 70 dBA en 0,14% aan meer dan 75 dBA. De negatieve evolutie is het gevolg van de toename vanhet weg verkeer, en in het bijzonder van het zwaar ver-keer (vrachtverkeer en bussen) dat weinig beïnvloedwordt door de maatregelen uit het REF-scenario.

3.2. Energieafhankelijkheid van transport

In 2008 stonden fossiele brandstoffen in voor 97% vanhet energieverbruik van de transportsector in Belgiëzowel als in Vlaanderen (IEA, 2011; VITO, 2010) entransport stond in voor 21,6% (15,5%) van het finaalenergieverbruik in België (Vlaanderen).

De EU-27 is sterk afhankelijk van de import van ener-gie. Deze afhankelijkheid is bovendien toegenomenvan ongeveer 45% tot 55% tussen 1995 en 2007. Demate van afhankelijkheid varieert volgens de energie-bron: meer dan 80% voor aardolie, ongeveer 60% vooraardgas en iets minder dan 50% voor steenkool (EC,2010).

De vooruitzichten van de IEA (2010) wijzen erop dat deolieprijzen, waarbij vraag en aanbod in evenwicht zijn,

Figuur 8: Evolutie van de emissie van broeikasgassen, NOx, NMVOS, PM2,5(tot) en SO2 door wegtransport in hetREF-scenario van de Milieuverkenning 2030 en de uitstoot in 2007 (omkaderd) – Vlaanderen (2007 tot 2030)

Bron: De Vlieger et al. (2009).



in de toekomst zullen stijgen. In het centrale scenario(“New Policies” scenario) voorziet men een stijging tot$ 113 per vat tegen 2035 (in prijzen van 2009) tegen-over ongeveer $ 60 per vat in 2009. Daarnaast wijstmen erop dat de volatiliteit van de olieprijzen waar-schijnlijk groot blijft. De productie van conventioneleruwe olie zou ongeveer constant blijven (figuur 9), ter-wijl vloeibaar aardgas en onconventionele oliebronnende groeiende vraag zouden kunnen opvangen. Ditheeft tot gevolg dat de productiekost stijgt en het economisch belang van olie groeit. In het centrale IEAscenario is er ook een groeiende kwetsbaarheid vooraanbodschokken en zijn er grote negatieve gevolgenvoor het milieu.

3.3. Europese beleidscontext

In maart 2010 heeft de EU “Europa 2020” voorgesteld,een groeistrategie geformuleerd voor het volgende de-cennium. De EU wil een slimme, duurzame en inclu-sieve economie worden. Dit plan omvat de 20-20-20doelstellingen: een vermindering van de CO2-emissiestegen 2020 met 20% t.o.v. 1990 (en met 30% in hetgeval van een sterk internationaal verdrag), een aan-deel van 20% van hernieuwbare energiebronnen in deenergiemix en een toename met 20% van de energie-efficiëntie. Daarnaast is er veel aandacht voor innova-tie gericht op belangrijke uitdagingen waarmee wegeconfronteerd worden, namelijk klimaatverandering,energie-efficiëntie en grondstoffenefficiëntie.

Het Europees Witboek van maart 2011 stelt tegen2050 ambitieuze doelstellingen voor, waarbij ergestreefd wordt naar een reductie van de emissiesvan broeikasgassen met 80 tot 95% t.o.v. 1990. In devervoerssector moet de uitstoot van broeikasgassen

13

tegen 2050 met minstens 60% dalen ten opzichte van1990. Dit komt overeen met een reductie van ongeveer70% ten opzichte van de niveaus van 2008. Tegen2030 wordt voor vervoer gestreefd naar een daling vande broeikasgasemissies met 20% ten opzichte van2008. Het gebruik van voertuigen met conventioneleverbrandingsmotor in stedelijke centra moet gehal-veerd worden tegen 2030 en tot nul gereduceerd wor-den in 2050.

3.4. Hoe vergelijken elektrische voertuigen zich tot

andere voertuigen?

3.4.1. Energetische vergelijking

Hoe verhouden voertuigen met alternatieve brandstof-fen en aandrijvingen zich nu t.o.v. conventionele brand-stoffen? Hiervoor wordt gebruik gemaakt van een“Well-to-Wheel” (WTW) benadering. In een “Well-to-

Wheel ” benadering wordt zowel de brandstofproductieof “Well-to-Tank” (WTT), als het voertuiggebruik “Tank-

to-Wheel ” (TTW) in rekening gebracht.

De voertuigen in tabel 3 zijn vergelijkbaar in grootte,zijn representatief voor de specifieke brandstofgroepen voldoen allen aan de meest recente Euro 5 emis-sienorm (voor alle nieuwe voertuigen van kracht vanaf01/01/2011). Alle voertuigen werden op basis van eenzelfde rijcyclus vergeleken. Het rijgedrag heeft een be-palende invloed op de milieuprestatie van een wagen.Om de verschillende wagens op een objectieve wijzeonderling te vergelijken wordt een gestandaardiseerderijcyclus gebruikt. Deze rijcyclus wordt de NEDC (New

European Driving Cycle) cyclus genoemd en elkewagen die op de Europese markt wordt aangeboden,moet deze test ondergaan. Het werkelijke verbruik van

Figuur 9: Globale olieproductie volgens type in het “New Policies” scenario van de IEA

Bron: IEA (2010).



een wagen ligt wel altijd hoger dan deze officiële test-cijfers. Bij een elektrisch voertuig heeft de airconditio-ning een negatief effect op het elektriciteitsverbruikomdat de compressor vaak aangedreven wordt via detractiebatterij. In elektrische voertuigen is een anderewarmtebron nodig dan de warmteverliezen van dethermische motor zoals bij een klassiek voertuig metverbrandingsmotor. Hiervoor kunnen verschillende op-lossingen toegepast worden. Een mogelijke oplossingis het gebruik van een kachel die werkt op benzine.Hiervoor is dan een aparte (kleine) benzine tank voorzien en zijn er ook (beperkte) emissies van dezekachel.

Het benzine-, diesel- en LPG-voertuig 5 is een Volks-wagen Golf. Het hybride benzinevoertuig is de ToyotaAuris en het batterij-elektrische voertuig (EV) is de Nis-san Leaf. Bij een gebrek aan de homologatiegegevensvan de Volkswagen Golf, werd voor het CNG-voertuig 6

een Fiat Grande Punto genomen.

14

5 LPG = liquefied petroleum gas.6 CNG = compressed natural gas.

De elektrische auto laat een grotere diversificatie vande energiebronnen toe, met inbegrip van een verschui-ving naar groene energiebronnen. Figuur 10 toont hetenergieverbruik van de verschillende voertuigen, op-gedeeld naar energie nodig voor de brandstofproductie(WTT of Well-to-Tank), respectievelijk voor het voer-tuiggebruik (TTW of Tank-to-Wheel).

Hieruit blijkt het belangrijke voordeel van de hybrideaandrijving, alsook de invloed van de productiewijzevan de elektriciteit op het primaire energieverbruik vanbatterij-elektrische voertuigen (EV’s). Een elektrischewagen die zijn batterij oplaadt op basis van elektriciteituit windenergie levert de beste WTW energieprestatievan de acht voertuigen.

Tabel 3: Overzicht van de gekozen Euro5 voertuigen met verschillende brandstoffen of aandrijftechnologieën

Bron: Eigen bewerking VUB en VITO.

Voertuig Verbruik[l/100km, Nm3/100km ofkWh/100km]

Gewicht [kg] ecoscore

Volkswagen Golf, benzine 5,8 1.189 70

Volkswagen Golf, diesel 3,8 1.239 75

Volkswagen Golf, LPG 7,1 1.247 71

Fiat Grande Punto, CNG 6,4 1.185 77

Toyota Auris, hybride 4,0 1.370 77

Nissan Leaf, EV (BEmix) 15 1.587 86

Figuur 10: WTW energieverbruik van de voertuigen uit tabel 3

Bron: MOBI – Vrije Universiteit Brussel (2010).



Uit een gedetailleerde test uitgevoerd door VITO, bleekdat de hybride versie van de Toyota Auris op een typi-sche rit van Antwerpen naar Brussel over het geheletraject 18% minder CO2-uitstoot dan de zuinigste benzineversie, en 11% minder dan de versie metdiesel motor. Op bepaalde deeltrajecten (stadsverkeermet motor op bedrijfstemperatuur) en onder de meestgunstige omstandigheden (volle batterij) liep het ver-schil zelfs op tot 46% voor de benzineversie, en 38%voor de dieselversie (VITO, 2011).

3.4.2. Milieu

In tabel 4 worden de Tank-to-Wheel emissies gekwan-tificeerd van de voertuigen in tabel 3. De batterij-elektrische Nissan Leaf loost uiteraard geen uitlaat -gassen tijdens het gebruik. Verder is duidelijk datdiesel voertuigen op het gebied van CO2-emissies beterscoren dan benzinevoertuigen, maar minder gunstigzijn voor de NOx- en PM-emissies.

Tabel 5 geeft een overzicht van de Well-to-Wheel

(WTW) emissies. Hierbij worden de Tank-to-Wheel

emissies uit tabel 4 aangevuld met de Well-to-Tank

emissies afkomstig van de brandstofproductie. De data

15

Tabel 4: Uitlaatgasemissies van de verschillende voertuigen (g/km)

Bron: Eigen bewerking VUB.

Voertuig CO2 N2O CH4 CO HC NOx SO2 PM

VW golf, benzine 134 0,005 0,02 0,24 0,023 0,021 0,0044 0

VW golf, diesel 99 0,008 0,01 0,38 0,038 0,130 0,0032 0,001

VW golf, LPG 169 0,005 0,02 0,33 0,032 0,012 0,0012 0

Fiat Grande Punto, CNG 115 0,005 0,124 0,531 0,042 0,022 0 0

Toyota Auris, hybride 93 0,005 0,02 0,17 0,034 0,006 0,0030 0

Nissan Leaf, EV (BE mix) 0 0 0 0 0 0 0 0

voor de productie van benzine, diesel, LPG en CNGzijn afkomstig uit Ecoinvent (Dones et al., 2007). Deemissies afkomstig van elektriciteitsproductie in 2009werden bepaald in (hier ontbreekt een woord) (Bou-reima et al., 2010). De Well-to-Wheel emissies van deverschillende voertuigen worden steeds vergelekenmet de emissies van het benzinevoertuig.

Uit tabel 5 blijkt dat de hoogste reductie in CO2-emissiekan behaald worden door elektrische voertuigen, maardat de grootte van deze vermindering uiteraard afhangtvan de wijze waarop de elektriciteit wordt opgewekt.Tabel 5 beschouwt drie gevallen: de gemiddelde elek-triciteitsmix in België (BE mix), elektriciteit geprodu-ceerd met aardgas en groene elektriciteit geproduceerdmet windenergie.

In opdracht van het departement Leefmilieu, Natuur enEnergie van de Vlaamse overheid hebben de VUB,VITO en de ULB de ecoscore (www.ecoscore.be) ontwikkeld, een methode voor de beoordeling van demilieuvriendelijkheid van voertuigen (Van Mierlo et al.,2004; Timmermans et al., 2005). Bij de ecoscore- methodologie worden verschillende schade-effecten inrekening gebracht. Het broeikaseffect telt voor 50%

Tabel 5: ‘Well-to-Wheel’ emissies van personenvoertuigen

Bron: Eigen bewerking VUB.

Voertuig CO2 CO HC NOx SO2 PM N2O CH4

VW golf, benzine 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%

VW golf, diesel 70% 143% 164% 171% 104% 64% 152% 63%

VW golf, LPG 109% 122% 138% 34% 6% 28% 94% 44%

Fiat Grande Punto, CNG 72% 192% 183% 25% 0% 3% 93% 123%

Toyota Auris, hybride 69% 70% 147% 61% 15% 69% 98% 75%

Nissan Leaf, EV (BE mix) 19% 3% 4% 38% 2% 42% 4% 17%

Nissan Leaf , EV (aardgas) 48% 8% 5% 75% 0% 14% 26% 32%

Nissan Leaf , EV (wind) 1% 4% 0% 5% 1% 32% 1% 5%



mee in de eindscore, gezondheidseffecten voor 20%,effecten op ecosystemen voor 20% en geluidshindervoor 10%. De bijdragen van de verschillende polluen-ten tot de schade-effecten worden respectievelijk be-rekend op basis van GWP (Global Warming Potential),externe kosten en decibels. De milieuevaluatie maakthet mogelijk de verschillende effecten te combinerenin één enkele indicator. De ecoscore geeft een cijferweer tussen 0 en 100, waarbij 100 het meest milieu-vriendelijke is. De methodologie is gebaseerd op een“Well-to-Wheel” analyse. Tabel 3 geeft de ecoscoreweer van de verschillende wagens, waarbij duidelijk isdat de batterij-elektrische wagen (BEV) de hoogstescore heeft (86), gevolgd door het hybride (77) enCNG-voertuig (77).

Figuur 11 illustreert de minimum- en maximumecos-core van de verschillende voertuigtechnologieën. Opbasis van leeftijd scoren recentere voertuigen beterdan oudere voertuigen, wat vooral te danken is aande opeenvolgende strengere Europese normen watbetreft uitlaatemissies. Ook de positieve evolutie in detijd van de geluidsemissies zorgt voor een verbeteringvan de ecoscore, hoewel de bijdrage van geluid slechtsbeperkt doorweegt in het eindresultaat. De emissie vanCO2, die gerelateerd is aan het brandstofverbruik, ver-mindert niet steeds bij recentere voertuigen.

Het positieve effect van een verbeterde motortechno-logie wordt soms tenietgedaan door een toename vanhet voertuiggewicht of een verhoogd energieverbruikdoor bepaalde accessoires, waaronder airco (Van

16

Mierlo et al., 2005). Opvallend is dat de nieuwstegeneratie dieselvoertuigen haar achterstand inzakeecoscore op de benzinevoertuigen aan het inhalenis. Ook het verschil tussen die voertuigen en de LPG-voertuigen is kleiner geworden.

Ecoscore is een WTW analyse waarin de volledigebrandstofcyclus wordt beschouwd. Bij de introductievan alternatieve voertuigen is het relevant om na tegaan wat de impact is van de productie van specifiekecomponenten zoals batterijen. Een levenscyclusana-lyse (LCA) bestudeert de invloed van een product ofeen dienst op het milieu over zijn gehele levenscyclus,van wieg tot graf (cradle-to-grave). Een LCA zal allelevens fasen (delven van de grondstoffen, productie,distributie, gebruik, afvalverwerking) van een productin acht nemen. Zo kan men nagaan of bv. veranderin-gen in het productontwerp of de technologie leiden toteen verschuiving van de milieu-impact van de enelevens fase naar de andere.

In figuur 12 wordt de impact van verschillende voertuig-technologieën op het fenomeen klimaatveranderingweergegeven. De productie van een hybride voertuigen een batterij-elektrisch voertuig (EV) heeft een gro-tere impact op klimaatswijziging dan de productie vaneen conventioneel voertuig omdat tevens een bijko-mend batterijpakket moet worden geproduceerd. Ech-ter, het totaal houdt rekening met de vermeden impact(negatieve impact) afkomstig van het recycleren vanhet batterijpakket. Deze negatieve impact zit vervat inde ‘eindelevensduurfase’ in figuur 12 en reduceert de

Figuur 11: Ecoscore van personenvoertuigen met verschillende brandstof/aandrijflijn en ouderdom, maar met een-zelfde cilinderinhoud

Bron: MOBI – Vrije Universiteit Brussel (2010).



impact van de productie van een batterij sterk. Verderblijkt dat de totale CO2-emissies voor HEV’s en EV’slager liggen dan voor de andere technologieën en ditvoornamelijk door de lage WTW-emissies.

3.4.3. Maatschappelijke kostenanalyse en ‘life cyclecost’ analyse

Er bestaan verschillende mogelijkheden om het ener-gieverbruik en de CO2-emissies van auto’s te vermin-deren, elk met een verschillende kost. Niet elke optieis even aantrekkelijk. De aantrekkelijkheid van deopties kan bekeken worden vanuit het standpunt vande maatschappij, of vanuit het standpunt van de auto-mobilisten.

Maatschappelijke kostenanalyse

Een voorbeeld van een maatschappelijke kostenana-lyse wordt gegeven in IEA (2009). De studie bekijktverschillende oplossingen: aanpassing aan conventi-onele voertuigen, hybride voertuigen, plug-in hybridevoertuigen, batterij-elektrische voertuigen en verschil-lende brandstoftypes. De resultaten verschillen naar-gelang de toestand op de oliemarkt, zoals weer -spiegeld in de olieprijs, en of men kijkt naar de kostenop korte of lange termijn. De langetermijnkosten zijnlager dan die op korte termijn door leereffecten,schaaleffecten, enz.

De IEA-studie illustreert hoe men kan beoordelen ofbepaalde opties interessant zijn. Belangrijk is dat deconclusies afhankelijk zijn van de veronderstellingenover de (onzekere) kostprijs van de technologieën, de

17

levensduur van de voertuigen, het aantal afgelegdekilometers , de gehanteerde discontovoet, enz.

In IEA (2009) leiden alle opties bij een olieprijs van$ 60/vat op korte termijn tot een netto stijging van devoertuigkosten over de hele levensduur van het voer-tuig. Als men rekening houdt met de kostendaling diemen op langere termijn voor de technologieën kan ver-wachten, worden alle alternatieven aantrekkelijker,maar blijft er een netto meerkost. De hoogste meerkostwordt opgetekend voor elektrische voertuigen (tot$ 5.000 per voertuig).

De studie geeft ook een inzicht in de kost per be-spaarde ton CO2-emissie. Bij een olieprijs van $ 60/vaten met kortetermijntechnologiekosten bedraagt de kostper ton CO2-reductie $ 30 tot $ 80 voor geavanceerdeICE en ICE-HEV voertuigen. Voor de overige techno-logieën ligt de kost veel hoger, namelijk $ 140 tot $ 300per ton CO2-reductie voor PHEV’s en $ 400 à $ 500 perton voor EV’s met respectievelijk de Franse en de EU-mix voor de elektriciteitsproductie. Deze kosten liggenveel hoger dan de huidige prijzen waaraan CO2 mo-menteel verhandeld wordt en zijn ook veel hoger dande inschatting van de schadekosten van broeikasgas-sen in de Europese impactstudie (Impact, 2008). Bijeen kostendaling van de technologieën op lange ter-mijn zijn de reductiekosten per ton CO2 vanzelfspre-kend lager. Voor PHEV’s, in het beste geval met eenelektriciteitsproductie die weinig broeikasgassen uit-stoot, zouden ze ongeveer $ 60 per ton CO2-reductiebedragen en voor de batterij-elektrische voertuigenrond de $ 120/ton CO2.

Figuur 12: Invloed van de verschillende voertuigtechnologieën op de emissies van broeikasgassen (Messagie et al.2010).



De resultaten hangen sterk af van de context die menbeschouwt. Bij een structureel hogere olieprijs van bij-voorbeeld $ 120/vat zijn er vanuit maatschappelijkstandpunt zelfs bij de hoge kortetermijnkosten nettokostenbesparingen mogelijk door de toepassing vangeavanceerde ICE- en ICE-HEV-voertuigen. Afhanke-lijk van de technologie liggen deze besparingen tussende $ 100 en $ 3.000 over de levensduur van een voer-tuig. Bij een daling van de technologiekosten op langetermijn zou de netto incrementele kost van een EV nulbenaderen of licht negatief zijn, terwijl er, afhankelijkvan de technologie, een netto kostenbesparing totmaximaal € 5.000 zou optreden voor geavanceerdeICE’s, ICE-HEV’s en PHEV’s. De ermee gepaardgaande kost per ton CO2-reductie zou dan op langetermijn voor de meeste technologieën negatief zijn, namelijk van ongeveer -$ 20 tot - $ 250 per ton CO2-reductie.

De hypotheses die in dergelijke oefeningen gemaaktworden, hebben dus een grote invloed op de resulta-ten. Een bijkomende caveat is dat de IEA studie alletechnologieën vergelijkt met een auto met ontstekings-motor met de technologie van 2005. Indien men eenvoertuig met meer geavanceerde technologie als ver-gelijkingspunt zou nemen, zou de CO2-reductie van dealternatieven kleiner zijn en de kost per ton CO2-reduc-tie groter.

Private kostenanalyse

Men kan de technologieën ook vanuit het standpuntvan de automobilisten bekijken in een life cycle cost

(LCC) analyse. Een LCC-analyse brengt alle kostengerelateerd aan de aankoop en het gebruik van eenwagen in rekening. Dit zijn enerzijds vaste kosten,onafhankelijk van het gebruik van het voertuig zoalsafschrijving, belasting op de inverkeerstelling (BIV),verkeersbelasting (VB) en verzekering. Anderzijds zijner ook variabele kosten, afhankelijk van het gebruikvan het voertuig, zoals brandstof, onderhoud, batterij(in geval van een elektrisch voertuig), etc. Doordat devaste en variabele kosten zich op diverse momentenin de tijd situeren, wordt de actuele waarde (disconto-voet 4%) van alle kosten berekend (EPA, 2000; Pearceet al., 2006). Er wordt uitgegaan van het feit dat deconsument zijn voertuig gemiddeld 7 jaar gebruikt al-vorens hem door te verkopen, met een gemiddeldejaarlijks afgelegde afstand van 15.000 km (NIS, 2008).

Figuur 13 illustreert een LCC-analyse waarin 22 voer-tuigen met verschillende technologieën (benzine, die-sel, LPG, CNG, hybride, plug-in hybride (PHEV) enbatterij-elektrisch (EV)) met elkaar vergeleken wor-den 7. Opmerkelijk is dat voor de moderne technolo-gieën (meer specifiek voor EV en PHEV) de initiëleaankoopprijs, uitgerekend in jaarlijkse depreciatie, veelgroter is dan voor de andere technologieën. Daar -tegenover staat wel een lagere brandstofkost. De

18

balkjes in het negatieve gedeelte van de y-as stellende overheidsgebonden premies voor. Deze zijn deroetfilter premie, de premie voor voertuigen met lageCO2-uitstoot (3% en 15%) en de premie voor batterij-elektrische voertuigen (30%). De oranje balkjes illus-treren de batterijkosten. Voor sommige elektrischevoertuigen behelst dit de vervanging van de batterij(Tazzari Zero), terwijl dit voor de Renaults Fluence enZoé het maandelijkse leasingbedrag weerspiegelt. Deandere EV’s hebben geen meerkost voor de batterij,wat wil zeggen dat hun batterij gedurende de onder-zochte periode van 7 jaar en 15.000 km per jaar nietvervangen dient te worden. De LCC voor de plug-inhybride voertuigen (Toyota Prius en Opel Ampera) wer-den in twee gevallen berekend: “short distance” (SD,40 km per dag, 365 dagen per jaar, 15.000 km per jaar)en “long distance” (LD, 100 km per dag, 150 dagen perjaar, 15.000 km per jaar). De reden hiervoor ligt bij deverschillende actieradius van deze voertuigen. DeToyota kan 20 km puur elektrisch rijden, terwijl de Opelhet 60 km volhoudt.

Concluderend kan men aannemen dat in 2011 de elek-trische en plug-in hybride voertuigen voor de eigenaarsnog steeds duurder zijn per gereden kilometer. Toe-komstige schaaleffecten, betere batterijtechnologieën,meer beschikbare voertuigen met EV- en PHEV-tech-nologie, hogere olieprijzen (negatief effect voor con-ventionele voertuigen) kunnen het prijsverschil echterreduceren of zelfs elimineren.

3.4.4. Het elektrisch voertuig vanuit het standpunt van

de consument

In de komende maanden en jaren zullen de spelers indit economisch verhaal (vooral producenten maar inzekere mate ook de regulerende overheid) moeten beslissen of de potentiële markt groot genoeg en imminent genoeg is om er volop in te stappen. Eenelektrisch voertuig is immers voldoende “anders” in-zake technologie, kostenstructuur en gebruikspatroonom te kunnen spreken van een ingrijpende innovatie inde markt van de personenvoertuigen. Dit betekent datde consument uit een overvloed van vaak ingewik-kelde, en dikwijls tegenstrijdige informatie voor zichzelfzal moeten uitmaken of het elektrisch voertuig als product zijn mobiliteitsbehoefte mee kan helpen dek-ken.

Een innovatief product kan echter maar succesvolzijn indien een voldoend aantal van de volgende voor-waarden vervuld zijn in de ogen van de consument(Wunker S., 2010):

7 Gehanteerde brandstof- en elektriciteitsprijzen: benzine (€ 1,50/l),

diesel (€ 1,24/l), LPG (€ 0,54/l), CNG (€ 0,90/kg) en elektriciteit

(€ 0,15/kWh).



– Men kan een goed afgebakende niche in de marktvinden waarvoor het nieuw product aantrekkelijk is,zodat aanbieders hun marketing- en verkoopinspan-ningen kunnen focussen.

– De voornaamste technologische problemen zijn opgelost, zodat het product naadloos past in de fysieke en economische infrastructuur nodig voorzijn gebruik.

– De voordelen van het nieuwe product zijn aange-toond door “early adopters” die door de massamarktals geloofwaardig worden beschouwd.

– Het risico om het nieuwe product te proberen lijktklein.

– De aankoopbeslissing is eenvoudig gehouden.– Met het kopen van het innovatieve product zijn er

kortetermijnvoordelen te behalen die interessanterzijn dan het wachten om te zien hoe de markt zalevolueren.

De laatste keer dat men in de automobielwereldeen min of meer vergelijkbare situatie kende was in1997 met de introductie van Toyota’s Prius, de eerstemassa geproduceerde hybride wagen. Toen bleven alleandere constructeurs afwachtend toekijken, om algauw vast te stellen dat het hybride model insloeg alseen bom. Inderdaad, ondanks de hoge prijs waren ereind 2010 meer dan 2 miljoen exemplaren verkocht.

De hybride wagen is ongetwijfeld innovatief in zijntechniek, maar zijn gebruikspatroon past quasi naad-loos bij de “normale” auto’s wat betreft autonomie,prestatieprestaties en brandstof. Daarbij werkt de elek-

19

trische aandrijving ook volautomatisch – wat het gevalis voor de meeste hybride personenwagens – zodatook op het gebied van rijden de gebruiker nauwelijksenig verschil merkt t.o.v. de klassieke wagen met verbrandingsmotor. Dezelfde redenering kan men toepassen op de elektrische fiets: wordt gereden zoalseen fiets, maar met minder inspanningen, en de markt-focus ligt op de senioren: een marktniche met veel vrijetijd en voldoende koopkracht.

Voor de elektrische wagen geldt dit echter allemaalniet: de huidige technologie dwingt de gebruiker compromissen te sluiten inzake autonomie, rijbereik,laadvermogen en prestaties, wat in de eerste jaren eenwijziging in het gebruikspatroon van de wagen zal op-leggen. Deze hinderpaal zal men moeten overwinnenmet argumenten zoals: betere luchtkwaliteit, energie-zuiniger, positief voor het milieu, lagere kost per gereden kilometer, het voertuig van de toekomst, enz…Blijft nochtans de hoge aankoopprijs, die daarenbovendubbel doorweegt omdat er veel minder kilometersmee gereden zullen worden gezien de (actueel nog vrij)beperkte actieradius. Daarenboven zijn er ook nog eenaantal psychologische drempels (Chan, 2002) voor deconsument. De beperkte autonomie van de batterij, demogelijke invloed van extreme meteorologische omstandigheden op de batterij, de onzekere levens-duur van de batterij en de hoge kostprijs ervan, het aldan niet tijdig vinden van een oplaadstation en de angstom onderweg stil te vallen met een lege batterij, desnelle technologische evolutie die de eerste modellensnel uit de markt zal verdrijven, de geavanceerde

Figuur 13: Life Cycle Cost analyse voor voertuigen met verschillende aandrijfsystemen (€/jaar)

Bron: MOBI, Vrije Universiteit Brussel, 2011.



communicatiemiddelen die worden ingezet om elektri-sche voertuigen permanent te volgen, …zijn heel watelementen die de consument de indruk, of zelfs deovertuiging kunnen geven dat de aankoop van eenelektrisch voertuig een avontuur wordt.

De typische gebruikers waarop men actueel mikt val-len uiteen in de volgende twee segmenten:

– de lokale chauffeur die zijn wagen in stedelijk ver-keer gebruikt voor korte verplaatsingen, of voor eenverbindingsrit naar het openbaar vervoer. Zij rijdentypisch minder, of beduidend minder dan 15.000 kmper jaar. In deze groep bevinden zich heel wat seni-oren, die wellicht niet tot de “early adopters” mogengerekend worden;

– de werknemers die op een beperkte afstand vanhun werk wonen en dagelijks de verplaatsing heenen terug per auto maken. Of elektrisch rijden voor-delig zal zijn voor deze groep automobilisten is eenopen vraag. Het fileprobleem zal alvast niet opgelostworden door het elektrisch rijden, en meer en meerwagens beschikken over een start/stop-systeem omhet verbruik bij stilstand ook bij verbrandingsmoto-ren uit te schakelen. Het sterk verhoogde verbruik,en de corresponderende verhoogde emissies wan-neer verbrandingsmotoren niet op regimetempera-tuur zijn, worden uiteraard wel geëlimineerd doorover te schakelen op elektrisch rijden.

Rekening houdend met de zes hoger vermelde voor-waarden voor succes, kunnen onder andere volgende

20

concrete maatregelen positief inspelen op de marktont-wikkeling van elektrische voertuigen:

– De sterke groei van de elektriciteitsproductie metzonnecellen heeft aangetoond dat de Vlaamsemarkt voldoende koopkrachtige “early adopters” enmilieubewuste consumenten telt.

– Het snel voorzien van publieke laadinfrastructuur, eneen goedkope oplossing voor het thuisladen, is eennoodzakelijke voorwaarde.

– De deelname van prominente personen, en “be -kende Vlamingen” (BV’s) aan testcampagnes zalongetwijfeld een positief effect hebben.

– De organisatie van diverse ondersteunende dien-sten en initiatieven, zoals wegenwacht met reserve-batterijen, informatie over de locatie van laadpalenin GPS-systemen, reservatiesystemen voor de laad-palen, draadloze communicatie met de voertuigen,enz…, kunnen de door de consument gevreesde risico’s verkleinen.

– De hoge initiële aankoopprijs kan gereduceerdworden via subsidies, of kan gespreid worden in detijd via huurcontracten. De huurformule elimineert bijde consument ook de vrees dat hij vrij snel met eenverouderde technologie zal rijden. Door het hureni.p.v. het kopen van de batterijen kan de consumentook dat risico elimineren.

– Subsidies, lagere brandstofkosten, bepaalde voor-delen qua parkeren, specifieke rijstroken, rekening-rijden,… zijn allemaal mogelijkheden om deconsument een onmiddellijk voordeel te geven.



In dit hoofdstuk wordt een kort overzicht gegeven vande hoofdcomponenten, technologische uitdagingen enmogelijke kosteffecten van de elektrische aandrijving,evenals van uitdagingen en kansen betreffende devoertuigintegratie.

Voor het puur elektrisch rijden bestaat de aandrijflijnuit drie hoofdonderdelen: een elektrische motor (even-tueel met een multigangtransmissie), de vermogen-elektronica, en een energie-opslagsysteem. Decomplexiteit wordt verhoogd als een “range extender”of “rijbereikuitbreider” wordt toegevoegd.

4.1. Elektrische motoren

In termen van prestaties hebben elektrische motoreneen aantal voordelen tegenover traditionele aandrijflij-nen. Verbrandingsmotoren zijn niet in staat om vol-doende koppel bij lagere snelheden te genereren, enhebben meestal minstens een derde van hun maxi-maal toerental nodig om het piekkoppel te bereiken.Een grotere motor is dus noodzakelijk voor versnellingvanuit stilstand. Dit vertaalt zich in een lagere efficiën-tie. Ongeveer 10% van het motorvermogen is nodigvoor het handhaven van een constante snelheid van50 km/h, terwijl de resterende 90% alleen wordt ge-bruikt voor het accelereren of voor het rijden op zeerhoge snelheden. Een elektrische motor levert, gezienzijn werkingsprincipe, zijn maximumkoppel bij stilstand,en laat dus een vermindering in motorvermogen toe.Elektrische motoren zijn efficiënt met een uitzonderlijkhoge kracht-gewichtsverhouding en leveren een ade-quaat koppel over een breed snelheidsbereik.

De vereisten voor elektrische motoren voor voertuigenverschillen van die voor industriële elektrische moto-ren; in het bijzonder zijn zij onderworpen aan hogerebeperkingen qua gewicht en packaging, moeten eenhogere efficiëntie hebben, vereisen een superieur ver-mogen en vergen een ruimer snelheidsbereik.

Koelsysteemefficiëntie heeft een belangrijke invloedop de motorprestaties, vooral bij hogere snelheden.De motor verhit omwille van elektrische, magnetischeen mechanische verliezen, en de bedrijfstemperatuurmoet worden gecontroleerd om de output te hand -haven en om onderdelen te beschermen tegen hitte-schade. Vloeistofkoeling is aangewezen, daar zijefficiënter is en minder ruimte vereist dan luchtkoeling.

21

Kost eerder dan technologie is de reden voor deOEM's 8 om in-huis ontwikkeling van elektromotoren opte starten. Ze zijn ook gefocust op het reduceren vande inhoud aan zeldzame-aardmetalen in motoren.Zeldzame-aardelementen zoals lanthanium, neody-mium, dysprosium en terbium worden gebruikt in per-manente magneten, die kritische componenten zijn vanelektrische motoren. Zeldzame-aardelementen zijnzeer duur vanwege de moeilijkheden om ze uit ertsente extraheren. Elke baanbrekende vervanging vandeze elementen kan de kost van elektrische motorentot 25% verminderen. Bovendien is veel van de wereld-bevoorrading van deze metalen gecontroleerd doorChina, en gezien het feit dat een van de beweegrede-nen voor de ontwikkeling van elektrische voertuigeneen vermindering is van het energierisico door strate-gische afhankelijkheid van schaarse grondstoffen, ishet wisselen van olie voor zeldzame-aardmetalen in ditopzicht een minder dan aantrekkelijk vooruitzicht. Olieis echter niet recycleerbaar, maar materialen in moto-ren (en batterijen) zijn wel grotendeels recycleerbaar.

Naast het ontwerpen van de motor zelf, hebben OEM'sen toeleveranciers ook geëxperimenteerd met de in-bouw ervan en met de layout van de voertuigarchitec-tuur. In plaats van één grote motor die in eentraditionele configuratie de wielen aandrijft, hebbenOEM's variaties met wielnaafmotoren uitgeprobeerd.In deze configuraties is een elektrische motor in hetwiel geïntegreerd en drijft dit direct aan. Twee motorenkunnen dan een wielpaar voor één as aandrijven, ofook vier motoren kunnen worden ingezet, één in elke“hoek” van het voertuig. Door de invoering van viernaafmotoren kan een elektrische aandrijving wordengeconfigureerd om het effect van een 4-wiel aandrijvingte verwezenlijken.

Het integreren van de motoren in de wielen heeft alvastde volgende voordelen:

– het elimineert de noodzaak van een differentieel eneen aandrijfas (of van kettingen en tandwielen);

– het biedt controle over elk wiel afzonderlijk, wat kanleiden tot een verbeterd voertuigrijgedrag en pres-taties;

8 OEM = original equipment manufacturer.

Hoofdstuk 4

TECHNOlOGISCHE bElEMMERINGEN, MOGElIjKHEdEN EN UITdAGINGEN



– en het laat een ander voertuigontwerp toe; ontwer-pers kunnen meer ruimte aan de bestuurder en pas-sagiers geven zonder verhoging van de totaleomvang en van het gewicht van het voertuig.

Omdat elektrische motoren het meest efficiënt zijn bijhoge toerentallen, kunnen naafmotoren met directeaandrijving van de wielen echter inherent inefficiëntzijn. Derhalve worden soms ook geïntegreerde plane-taire tandwieltransmissies toegevoegd, maar dezevoeren dan opnieuw transmissieverliezen in.

Vermits wielmotoren een voertuig afremmen en ver-snellen met één enkel elektrisch/elektronisch systeem,kunnen vele actieve veiligheidsfuncties als software-extensies toegevoegd worden, in plaats van bijko-mende systemen/hardware te moeten installeren zoalsESC (Electronic Stability Control) of analoge systemen.Dit zou tot goedkopere actieve dynamische veiligheids-systemen moeten leiden voor met wielmotor uitgerustevoertuigen. Bovendien kan het nadeel van het extraniet afgeveerd gewicht benuttigd worden, door de motoren te gebruiken om de trillingen van het wiel teabsorberen. De elastisch gemonteerde motoren zelffunctioneren als trillingsdempers, doordat hun eigenafgestemde starmassatrillingen de trillingen van deweg en de banden compenseren, wat resulteert in eenbetere tractie en een beter rijcomfort.

Anders dan bij batterijen is de keuze van technologievoor elektrische motoren beperkt. In wezen kunnen zeworden onderverdeeld in DC- (Direct Current – gelijk-stroom) en AC- (Alternating Current – wisselstroom)motoren, hoewel met variaties bij beide, wat ze meerof minder geschikt maakt voor EV-toepassingen.

Gezien de vereisten voor elektrische motoren voorvoertuigen, in het bijzonder wat betreft compactheiden vermogendichtheid, gebruiken de meeste auto -

22

fabrikanten nu vooral permanente-magneet-synchronemotoren (PMSM’s). De gehele stroomtoevoer kan wor-den gebruikt om het statorveld te genereren, waardoorzij meer koppel per ingangsvermogen leveren danasynchrone motoren, vooral bij lage motorsnelheden.PMSM’s hebben echter ook nadelen zoals hogere productiekosten (te wijten aan de dure permanentemagneten en het meer complexe fabricageproces),een lagere efficiëntie bij hogere snelheden (te wijtenaan ongewenste stromen in de stator veroorzaakt doorde permanente magneten) en een hoog remmomentin geval van kortsluiting. Stroomgeëxciteerde syn-chrone motoren zijn een alternatief voor PMSM’s,waardoor het gebruik van permanente magneten wordtvermeden.

Naast asynchrone motoren en PMSM’s, de twee be-langrijkste motortypes momenteel gebruikt bij automo-biel-toepassingen, onderzoeken ingenieurs momenteeleen aantal andere soorten elektrische motoren. De ge-lijkstroommotoren worden over het algemeen niet meerweerhouden voor voertuigtoepassingen, gezien hunlaag specifiek vermogen, beperkte efficiëntie en be-hoefte aan onderhoud wegens de aanwezigheid vanborstels. Twee andere motortypes zijn momenteel nogin ontwikkeling, namelijk de geschakelde reluctantie-motoren (SRM’s) en de transversale fluxmotoren(TFM’s).

SRM’s hebben zeer lage productiekosten, zelfs lagerdan bij asynchrone motoren. Dit is te danken aan hunzeer eenvoudige rotorstructuur en het ontbreken vanpermanente magneten. SRM’s gebruiken magnetischereluctantie om koppel te genereren. Het stator magne-tisch veld veroorzaakt een magnetische flux doorheende speciaal ontworpen rotor. Om het pad van de ge-ringste magnetische weerstand (d.w.z. magnetische re-luctantie) te volgen, begint de rotor te bewegen engenereert koppel. Het reluctantiefenomeen veroorzaakt

Figuur 14: wielmotoren

Bron: Mitsubishi Motors.



echter ook microbewegingen binnen de structuur vanhet rotorijzer, waardoor ze vrij lawaaierig worden enhoge koppelschommelingen vertonen.

TFM’s vertonen soortgelijke lawaai- en koppelfluctua-tieproblemen, maar ze presteren beter dan SRM’s intermen van specifiek vermogen en efficiëntie. Helaasis het motorontwerp zeer complex en zijn ze momen-teel erg duur om te produceren.

De axiaalfluxmotor met permanente magneet is eenaantrekkelijk alternatief voor de cilindrische radiaalflux-motor, met zijn “pannenkoek” vorm, compacte bouwen hoge vermogensdichtheid, en is daarom bijzondergeschikt voor EV’s. Bij een centrale motoropstellingkan de rotor zijn ingebed in de transmissiecomponent,om inbouwvolume, massa, vermogentransmissie enassemblagetijd te optimaliseren. Bij EV’s met inge-bouwde wielmotoren ligt het voordeel in een eenvou-diger elektromechanisch aandrijfsysteem, een hogereefficiëntie en lagere kosten.

Een kritiek ontwerpnadeel bij wielmotoren is het nietafgeveerd gewicht. Vermits buitensporig niet afgeveerdgewicht tot een minder dan optimaal voertuigwegge-drag kan leiden, hebben verschillende recente wielmo-torontwerpen de elektrische staalinhoud van de motorgeminimaliseerd door gebruik te maken van een kern-loos ontwerp, met Litzdraadspoelwindingen om dewervelstroomverliezen te reduceren.

Het optrekken van de O&O-budgetten zal leiden totverdere vooruitgang in het specifieke vermogen van

23

alle motortypes. Tegelijkertijd zal een hogere markt -penetratiegraad de kost van een standaard 50 kWelektromotor (permanent vermogen) duidelijk onder€ 1.000 drukken. Hierdoor wordt de productie van der-gelijke motoren uiterst concurrentieel in vergelijking metICE’s 9.

4.2. Vermogenelektronica

De vermogenelektronica van een elektrische aandrijflijnbestaat uit vier hoofdcomponenten: een tractieomvor-mer om de elektromotor te controleren en het van debatterij vereiste vermogen te leveren, een batterijladerom de batterij via een externe stroomvoeding op teladen, een DC/DC omvormer om het vereiste vermo-gen voor het standaard elektrische systeem in het voer-tuig te leveren, en een generator plus omvormer indienin de wagen een range extender wordt gebruikt voorhet bijladen van de batterij tijdens het rijden.

Tractieomvormer

De elektrische motoren gebruikt in voertuigtoepassin-gen zullen voornamelijk AC motoren zijn. Daarom moeteen tractieomvormer de DC hoogspanning uit de batterij omzetten in AC voor de motor. Een elektroni-sche motorcontroller vertaalt het door de bestuurder(met het gaspedaal) gevraagde vermogenniveau naar

9 ICE = internal combustion engine (klassieke interne-verbrandings-

motor).

Figuur 15: Vermogenelektronica in een EV met range extender

Bron: Roland Berger, Powertrain 2020 – The future drives electric, Study 09/2009.



de nodige niveaus van stroomamplitude en frequentievoor elk van de drie AC fasen naar de motor.

De eigenlijke controle van de stroom die naar de statorwikkelingen wordt gestuurd, wordt uitgevoerddoor drie elektronische schakelingen, één voor elkeAC fase, waarin halfgeleiderschakelaars (IGBT's 10 ofMOSFET's 11) en hoogvermogencondensatoren sleu-telcomponenten zijn.

De tractieomvormer is ook verantwoordelijk voor hetomzetten in DC van de elektrische energie die tijdenshet remmen door de elektrische motor wordt op -gewekt. Deze wordt vervolgens gebruikt voor het heropladen van de batterij.

Het meeste onderzoek richt zich vandaag op het ontwikkelen van compactere en kostenefficiëntere ontwerpen. Dit zal op lange termijn waarschijnlijk leiden tot speciaal voor de auto-industrie gemaaktetractieomvormers die duidelijk minder dan 10 kgwegen en veel minder dan € 500 per stuk kosten.

batterijlader

Wanneer een EV of PHEV is aangesloten op het ex-terne stroomnet, zet een acculader de enkel- of drie-fasige wisselstroom om in een gelijkstroom om debatterij te laden. Laders variëren aanzienlijk inzakesysteemspecificaties, gewicht en kosten. Kleine laderskunnen amper 2,5 kg wegen, terwijl grote laders metmeer dan 4,5 kW vermogen ongeveer 11 kg aan hettotale voertuiggewicht kunnen toevoegen.

Inspanningen zijn momenteel aan de gang om de laad-mogelijkheden van de tractieomvormer met de batte-rijlader te combineren in een enkele component, endaardoor dus zowel kosten als bouwruimte uit te spa-ren.

dC/dC omvormer

De tractiebatterij in EV’s en PHEV’s levert ook vermogen aan het standaard elektrische systeem inhet voertuig. De DC/DC omvormer gebruikt half -geleiderschakelaars, vergelijkbaar met die in de trac-tieomvormer.

Uiteindelijk zal de DC/DC omvormer een "normale"lood/zuur starteraccu overbodig maken, aangezien hijhet gepaste vermogen kan leveren om de motor testarten en het interne stroomnet van het voertuig tevoeden. Afhankelijk van de spanningen en de exactesysteemspecificatie, kan het gewicht van de DC/DComvormer variëren van ongeveer 2 tot 4 kg.

Generator-omvormer

Elektrische voertuigen met een ICE-gebaseerde range

extender hebben een aparte generatoromvormer

24

nodig om de AC die tijdens het rijden door de generatorwordt geproduceerd, te converteren in de DC voor het opladen van de batterij. Omdat de generatoromvor-mers feitelijk slechts in één richting werken, bieden zijgewichts- en kostenvoordelen ten opzichte van tractie-omvormers.

Om samen te vatten: de vermogenelektronica voor au-tomobieltoepassingen staat nog in haar kinderschoe-nen. Zij toont nog aanzienlijke ruimte voor verbeteringinzake prestaties, grootte, gewicht, integratie en pro-ductiekosten.

4.3. batterijen en Energieopslag

Om een nog grotere penetratie van EV’s te realiseren,zijn vooral belangrijke ontwikkelingen nodig bij dederde zeer belangrijke component van elektrische aan-drijfsystemen, het batterijsysteem.

Batterijen voor automobieltoepassing moeten niet alleen een hoog vermogen en hoge energie-inhoudbieden. Ze worden ontladen in minder dan een uur, invergelijking met enkele uren of dagen voor typischeconsumententoepassingen. Ook is een lange levens-duur vereist van ten minste 10 jaar, wat sterk verschiltmet de vereisten in de consumentenmarkt zoals laptops of mobiele telefoons, die om de 2 à 3 jaar ver-vangen worden. Bovendien moeten de batterijcellengebruikt voor een autobatterijsysteem een verhoogdemisbruiktolerantie vertonen. De gebruikelijke auto -mobielindustrienormen moeten worden gehaald metbetrekking tot omgevingstemperatuurbereik, schokken,trillingen en kwaliteitsspecificaties. Ook moet de batterijworden ontworpen voor een kosteneffectieve onder-houdbaarheid. Ten slotte is een compleet systeem metgeïntegreerde thermische en elektrische regeling ver-eist om aan de milieu-invloeden te weerstaan. Dit toontaan dat batterijsystemen voor voertuigen fundamenteelvan batterijsystemen voor consumententoepassingenverschillen.

Energie- en vermogensdichtheid

De meest kritieke kwesties die vandaag de batterijont-wikkeling betreffen zijn de kostgerelateerde energie-en vermogensdichtheid. De relatie tussen specifiek vermogen en energiedichtheid wordt geïllustreerd inonderstaande figuur, waaruit blijkt dat de momenteeloverwegende lithium-iontechnologie nog steeds aan-zienlijk potentieel tot verdere verbetering heeft.

Energiedichtheid is de hoeveelheid energie die is op-geslagen per massa-eenheid (gravimetrische dicht-heid) of volume-eenheid (specifieke dichtheid) in een

10 IGBT = insulated-gate bipolar transistor.11 MOSFET = metal-oxide-semiconductor field-effect transistor.



energie-opslagapparaat. Elektrische energie-eisenvoor hybride elektrische voertuigen verschillen van dievoor batterij-elektrische voertuigen (EV’s), en deze ver-eisten beïnvloeden het cel - en batterijontwerp.

Voor EV’s moet een grote hoeveelheid energie kunnenworden opgeslagen om het voertuig over een accep-tabele afstand te verplaatsen. De energie die in de bat-terij is opgeslagen vervult in essentie dezelfde functieals de benzine in de brandstoftank van een conventi-oneel voertuig. Typische EV accu's slaan zo’n 25-35 kWh op, wat het equivalent is van rond de 3 literbenzine.

In het verleden gebruikten EV’s loodzuurbatterijen meteen lage specifieke energie van minder dan 90 Wh/lof 50 Wh/kg. Lithium-ioncellen kunnen vandaag wor-den vervaardigd met energiedichtheden tot 175 Wh/l(144 Wh/kg), en als streefwaarde geldt 200 Wh/kg. Hettheoretische maximum voor lithium-ion ligt bij meerdan 300 Wh/kg, maar, omwille van een aantal redenenzijn de cellen niet 100% efficiënt, en bereiken daaromdit theoretische maximum niet. Een langetermijndoel-stelling om batterijtechnologie dichter tot het niveauvan vloeibare brandstoffen te brengen is 700 Wh/kg,maar dit zal nieuwe batterijchemie vergen.

Anderzijds, voor toepassingen zoals HEV’s leveren debatterijen in essentie een “power-boost” voor snelle acceleratie. In dit geval is een hoge vermogendichtheidwenselijk, die grotendeels kan worden bereikt doormiddel van bestaande technologie zoals NiMH-batte-rijtechnologie.

25

In feite bestaan er in totaal meer dan 50 lithium-ion -gebaseerde chemische processenwanneer alle com-binaties van kathode, anode, separator en elektrolytworden beschouwd. De twee belangrijkste chemischeprocessen die momenteel voor EV’s worden ingezetzijn lithium-ijzerfosfaat (LFP) (LiFePO4) en lithium-tita-naat (LTO). Ijzerfosfaataccu's zijn in staat tot meer dan1.500 cycli en zijn beschikbaar als vermogen- en alsenergiecellen. Lithium-titanaat heeft een veel hogerelevensduur van meer dan 5.000 cycli, maar met onge-veer 30% lagere energie.

Lithium-lucht heeft het hoogste potentieel voor stan-daard batterijtypes. Een lithiumanode gebruiken meteen luchtkathode om de zuurstof te leveren, kan leidentot de hoogst mogelijke energiedichtheid in een metaal-gebaseerde batterij, en beschikt over een overvloedigeluchttoevoer, hoge milieuvriendelijkheid en een redelijkeveiligheid. Er is echter veel werk nodig om ze kosten -effectief te produceren. Een probleem met lithium-luchtis de lage vermogendichtheid, en de povere operatio-nele eigenschappen bij lage en hoge temperatuur. Decelspanning bedraagt 3,0 V. Oplaadbare versies zijnmogelijk, zodat zij als primaire en als secundaire bat-terij beschikbaar zou zijn. De hoge specifieke theore -tische energie van de Li-luchtbatterij ligt dicht bij dievan vloeibare koolwaterstoffen zoals benzine.

Elektrische dubbellaagcondensatoren

Al naargelang van de toepassing en de energie -vereiste, zijn elektrische dubbellaagcondensatoren(EDLC, meestal aangeduid met de commerciële bena-mingen “supercondensatoren” of “ultracondensatoren”)

Figuur 16: Ragone diagram: specifiek vermogen versus specifieke energie

Bron: Bosch.



energieopslagsystemen die zowel concurrerend alscomplementair zijn met batterijen.

De elektrische dubbellaagcondensator, behorend totde zogenaamde elektrochemische condensatoren,gebruikt een soort 'swiss roll' constructie, bestaandeuit een rolvormige elektrode bedekt met een laagjeactieve koolstof en ingekapseld in een klein apparaat.

Er worden condensatoren ontwikkeld voor een aantalhybridevoertuigtoepassingen. In deze toepassing zou-den de condensatoren worden gebruikt in combinatiemet batterijen. Voor andere toepassingen kunnen decondensatoren als ondersteunende energieopslag wor-den gebruikt, bijvoorbeeld voor stabilisering van hetboordnet in het voertuig. Condensatoren kunnen ookworden gebruikt als autonoom energie-opslagapparaat.

EDLCs hebben een slechte energiedichtheid, maarhun vermogendichtheid kan hoger zijn dan 25 kW/kg,veel hoger dus dan de huidige batterijtechnologieën.Ze bieden ook uitstekende prestaties over een breedspectrum van temperaturen en hebben een lage zelf -ontlading, een hoge cyclilevensduur, een uitstekendelaad/ontlaadefficiëntie en -snelheid. Bij stopstart toepassingen beweert Maxwell (bedrijf dat supercon-densatoren maakt) dat hun condensatoren meer dan700.000 starts en meer dan een miljoen regeneratieveoplaadmicrocycli kunnen bereiken. Ze zijn relatief veilig, maar kunnen worden beschadigd door over -belasting. Hoewel ze technisch goede prestaties voor

26

hybride toepassingen lijken te bieden, zijn ze duur. Leveranciers proberen de kosten naar beneden tebrengen om ze voor automobieltoepassingen geschiktte maken.

Cyclilevensduur

De cyclilevensduur is een maat voor de duurzaamheidvan de batterij op basis van het aantal laad- en ontlaad-cycli die ze kan bereiken. Kalenderlevensduur is eenaparte maat op basis van de kalenderleeftijd van debatterij. De laagste laadstatus (SOC – State of Charge)is bekend als de ontlaaddiepte (DOD – Depth of Disch-

arge). Voor EV-toepassingen is een hoge DOD vereistom het voertuigbereik te maximaliseren.

Veiligheid

Veiligheid is een kritieke zorg voor autofabrikanten.Elektrische voertuigen hebben twee grote veiligheids-zorgen, ten eerste vanwege het batterijsysteem en tentweede vanwege de hogere systeemspanning.

De veiligheid van batterijsystemen varieert sterk infunctie van het systeemtype. Al de voor EV’s geprefe-reerde lithium-ionbatterijen hebben daarom generiekverscheidene veiligheidsvoorzieningen in de cel nodig,zoals de thermische beveiliging om te hoge tempera-turen te voorkomen, de veiligheidsklep om de internedruk te verminderen of de drukaflaat te ventileren, ende thermische onderbreking om overstroom of overla-den te vermijden. Thermische stabiliteit is een grote

Figuur 17: Batterij-eigenschappen

Bron: Roland Berger, Powertrain 2020 – The future drives electric, Study 09/2009.



zorg, toe te schrijven aan het historisch voorkomenvan batterijen die exotherme oplopende reacties ver-toonden. Naast thermische stabiliteit zijn er nog eenaantal andere veiligheidskwesties zoals kortsluiting,crashweerstand, nagelperforatie en overladen. Hier-voor worden heel wat testen uitgevoerd en controle-systemen zijn ontwikkeld om ze maximaal tevoorkomen. In elk van deze omstandigheden mag debatterij niet falen: er mag geen brand ontstaan, of ermogen geen hete of schadelijke gassen vrijkomen.Zowel nieuwere chemische processen als verpakkin-gen helpen in dit opzicht. Hoge systeemspanningen,tot 400 V bij sommige EV’s, kunnen in geval van eencrash, of wanneer ondeskundige gebruikers met hetsysteem knoeien, belangrijke veiligheidsproblemencreëren. De veiligheid van de batterijsystemen is danook actueel het onderwerp van internationaal norma-liseringswerk.

Technologiekost

Huidige industrieschattingen voor de batterijkost perkWh lopen sterk uiteen. Cijfers geciteerd voor lithium-iontechnologie gaan van $ 2.000 tot slechts $ 750tegen huidige prijzen, afhankelijk van pakketgrootte enchemie. De toevoeging van controlesystemen, koelingen verpakking zou echter de kost voor een klein systeem kunnen verdubbelen. Streefcijfers voor het reduceren van de batterijkost mikken op meer dan70% vermindering bij een toename van de productie-volumes.

Twee derden van de materiaalkost van Li-ionbatterijenis momenteel toe te schrijven aan de elektroden en deseparator. Het anodemateriaal voor lithium-ion zal van-daag het meest waarschijnlijk lithium-kobalt of lithium-ijzerfosfaat zijn, en dit is de grootste afzonderlijkegrondstofkost binnen de celchemie. Deze kan boven-dien sterk variëren in functie van de heersende grond-stoffenprijzen, en betekent daarmee een significantrisico voor batterijproducenten en hun klanten. Alsgevolg hiervan zijn veel ontwikkelaars op zoek naargoedkopere anodematerialen. Kathodematerialen zijnmomenteel op vrij goedkoop grafiet gebaseerd, maarook hier zijn de fabrikanten op zoek naar betere pres-taties en kostenreductie. Niet alle kathodematerialen,gebaseerd op koolstof, silicium, of lithium-titanaat, dieworden onderzocht, zijn per se goedkoop. Een hogereenergiedichtheid kan echter een vermindering vande totale batterijkost opleveren door het verminderenvan het aantal vereiste cellen. De andere grote kost bijeen accu is de separator, die een basisvereiste voorde veiligheid van lithium-ion is.

Batterijkostenreductie is ook afhankelijk van de pro-ductiekosten. Japanse fabrikanten worden geacht eenvoorsprong te hebben in de markt, gevolgd door Chi-nese fabrikanten, omwille van de ervaring die bij niet-automobielbatterijproductie werd opgebouwd. Nu

27

worden de elektrodensamen gewikkeld en ingeslotenin een vloeibare elektrolyt. Deze processen zullen inde toekomst grotendeels worden geautomatiseerd.Er is voor automobielaccu’s ook een verschuiving geweest, weg van metalen blikken die prismatisch ofcilindrisch van vorm zijn, naar metaalpolymeer-gelami-neerde verpakkingen. Deze gelamineerde verpakkin-gen zijn gemakkelijker te produceren door er gevouwenontwerpen in te verwerken en door het aantal onder-delen te verminderen.

Op dit moment kopen Westerse batterijleveranciers demeeste van hun productie-installaties voor de vervaar-diging van Li-ionbatterijen uit hogekostenlanden zoalsde VS en Japan. Omwille van de hoge kwaliteitseisenhebben ze weinig alternatieven. Chinese concurrentenzijn echter begonnen lokaal of intern ontwikkelde ap-paratuur in te zetten voor minder kritische productie-stappen. Dankzij de lage arbeidskosten zijn zij ooksommige van de geautomatiseerde stappen aan hetvervangen door handmatige taken.

Continental heeft haar doelstellingen voor celkostver-mindering openbaar gepresenteerd, zoals geïllustreerdin bijgaande figuur. Het bedrijf streeft naar een vermin-dering van de kosten door optimalisering van de toele-verketen, celontwerp en materialen.

Verwacht wordt dat tegen 2020 de batterijkost aan -zienlijk zal dalen van het huidige niveau van ongeveer400-€ 500 per kWh naar ongeveer € 200 per kWh opcelniveau.

Zoals beschreven, bestaat er een aanzienlijk ontwik-kelingspotentieel in de belangrijkste aandrijfcomponen-

Figuur 18: Batterijcel kostvermindering doelstelling voorlithium-ion

Bron: Continental.



ten van EV’s en PHEV’s. Zoals steeds voor nieuwetechnologieën zal de eerste generatie van productengroot, zwaar en duur uitvallen. Maar met een zo krach-tige industrie als de globale automobielsector, zullende zaken waarschijnlijk snel vooruitgaan. In het bijzon-der mag worden verwacht dat in de periode tot 2020uiterst competitieve componenten ter beschikking zul-len zijn tegen aantrekkelijke prijzen.

Overheidssteunprogramma's en wereldwijde concur-rentie voor technologisch leiderschap zullen dit procesversnellen. Bedrijven moeten proberen van succes-volle prototypes in het laboratorium over te gaan naarkwalitatief hoogwaardige, massaproductie- onder -delen.

Samenvattend: de batterijtechnologie is veruit demeest kritische factor bij het bepalen van het succesvan EV’s. Recente technologische verbeteringen lijkeneen groot aantal belemmeringen voor het gebruik vanLi-ionbatterijen in voertuigen te hebben geëlimineerd.Verdere verbeteringen zijn echter nog nodig op cruci-ale punten. Om een massaproductie te bereiken zullenbedrijven enorme investeringen in zowel O&O als pro-ductietechnologie moeten doen.

Er bestaat een goede kans dat tegen 2020 een state-

of-the-art EV, met of zonder range extender, kan be-schikken over een compacte accu die niet veel meerdan 100 kg weegt. Dit zou het totale voertuiggewichtvergelijkbaar maken met hedendaagse ICE-aangedre-ven concurrenten. Dergelijk voertuig zou ook een elek-trische rijbereik van ongeveer 150 km bieden, met een

28

onderhoudsvrije aandrijflijn en superieure rijeigen-schappen. Dit alles zou mogelijk zijn met een batterij-kost van niet meer dan € 5.000.

4.4. Voertuiglay-out, - structuren en aandrijf -

integratie

Auto's met puur elektrische aandrijving vereisen eenzeer verschillende voertuigpackaging (gebruik vanaangepaste materialen) dan auto's met conventioneleaandrijving. Dit is te wijten aan de verschillende ruim-telijke en fysieke eisen inzake trillingen, lawaai, koeling,aerodynamica, enzovoort. Het compacte ontwerp vande elektrische componenten (met uitzondering van debatterij) biedt de OEMs mogelijkheden voor innovatievecarosserieconcepten, bijvoorbeeld met de invoeringvan nieuwe lichtgewicht materialen en innovatieve inte-rieuroplossingen.

Om hun voertuigen lichter te maken hebben EV-ont-wikkelingsteams zich in toenemende mate toegelegdop structuren gemaakt van met koolstofvezel versterktepolymeermaterialen (CFRP), die uitstekende sterkte-versus gewichtseigenschappen bieden. Koolstofcom-posieten zijn 50% lichter dan staal voor een gegevenonderdeel en tegelijkertijd superieur qua sterkte en stijf-heid.

Sommige onderzoekers volgen een meer radicale be-nadering voor het gewichtsprobleem van elektrischevoertuigen. Zij denken dat de oplossing ligt in hetmaken van auto-onderdelen uit koolstofgebaseerdecomposieten die ook als batterij kunnen fungeren. Dit

Figuur 19: Potentiële kostenreductie

Bron: Roland Berger, Powertrain 2020 – The future drives electric, Study 09/2009



materiaal met duale functie, gelijktijdig mechanischestructuur en energiebron, zou batterij-elektrische voer-tuigen en hybride voertuigen lichter, compacter, enenergie-efficiënter kunnen maken.

Er wordt gespeculeerd dat als de composietbatterij -structuren zoveel energie als de huidige lithium-ion -

29

batterijen zouden kunnen opslaan, alleen al het auto-dak, de motorkap en het kofferdeksel zouden volstaanom een EV een rijbereik van 130 km te geven. Dezenieuwe, gedistribueerde vermogenstechnologie zouook enigszins de uitgebreide bedrading, die nu in auto'sgebruikt wordt, kunnen verminderen.



5.1. Energie- en vermogenvraag

Na het afleggen van een rijcyclus, moeten elektrischevoertuigen aan het net gekoppeld worden om elektri-sche energie op te slaan in het batterij-energieopslag-systeem in de wagen. Eens gekoppeld aan het net, ishet elektrisch voertuig een elektrische last in het net.Het opladen van het batterij-energieopslagsysteemgebeurt in twee typische stappen (Shafiei et al., 2010).In een eerste fase gebeurt het laden aan een quasiconstant vermogen 12, op het einde van de laadcycluszal het laadvermogen gradueel of in stappen afnemenen uiteindelijk tot nul gereduceerd worden als het op-laden klaar is 13.

Het opladen van een Belgische vloot elektrische voer-tuigen zal effecten veroorzaken die in de verschillendedelen van het elektriciteitssysteem voelbaar zullen zijn.Vier factoren zijn van primordiaal belang in het bepalenvan de impact: het aantal voertuigen, het laadvermo-gen, de energieconsumptie en de gelijktijdigheid tenopzichte van andere lasten in het net.

Het effectief laadvermogen wordt beperkt door delader die gebruikt wordt. Een typische trage thuisladerkan niet meer vermogen opnemen dan wordt toege-staan door het huishoudelijke elektrische veiligheids-systeem. Kortsluitstroomschakelaars in normalehuishoudelijke circuits hebben een rating van typisch16A of 20A, wat overeenkomt met een toegestaanlaadvermogen van 3,68 kW en 4,6 kW. De oplaadtijdhangt af van de gebruikte capaciteit van het batterij-energieopslagsysteem.

De term snelladen wordt voorbehouden voor het op-laden van leeg tot 80% van de maximale capaciteit inmaximaal enkele uren (Bauer et al., 2010). Het laad-vermogen bedraagt dan in grootteorde enkele tiental-len kW. Snelladen is niet implementeerbaar bij eennormale huishoudelijke elektriciteitsaansluiting, omdathet totale vermogen van de normale huishoudelijkeaansluiting (230V, 40A of 400V, 32A) maar ongeveer10 kW is, en er ook steeds andere bijkomende elektri-sche lasten zijn.

Het opladen van voertuigen, bijvoorbeeld op piekmo-menten voor het net, kan problemen veroorzaken,maar het moet niet. Piekverbruik kan gecompenseerdworden door lokale hernieuwbare energiebronnen: bij-voorbeeld na aankomst op het werk wordt het voertuig

30

opgeladen, op het moment dat de daar aanwezige fo-tovoltaïsche installatie elektriciteit produceert. Echter,als de marges van het net klein zijn, kunnen lijnen oftransformatoren overbelast geraken ten gevolge vandie gelijktijdigheid. De hoogste lastpiek in het distribu-tienet zal men tegenkomen als men op het einde vande werkdag thuiskomt, zijn voertuig inplugt en tezelf-dertijd nog gaat koken, wassen, strijken, stofzuigen,enz… Een oplossing is dan om de laadperiode te ver-schuiven naar de nacht of de vroege ochtend.

Een voertuig dat 15.000 km rijdt aan 5 km/kWh ver-bruikt jaarlijks 3000 kWh, als elke kilometer volledigelektrisch wordt afgelegd. Het jaarlijks verbruik van eengemiddeld Vlaams huishouden dat niet elektrisch verwarmt is 3500 kWh (www.vreg.be). Een dergelijkhuishouden dat zijn elektrisch voertuig systematischelke dag thuis oplaadt, ziet zijn elektriciteitsverbruik dusbijna verdubbelen.

5.2. Impact op het transmissienet

Het transmissienet voorziet in het “lange afstand, grootvolume” transport van elektrische energie, tussen lan-den en van centrale energiecentrales naar de cabinesdie de aansluiting met het distributienet voorzien. Detransmissienetbeheerder verzekert de stabiliteit en hetefficiënt gebruik van het netwerk, en coördineert ookmet buitenlandse transmissienetbeheerders in die materie.

Twee vragen over de impact op het transmissienet worden gesteld: is er voldoende beschikbare capaciteiten blijft het systeem stabiel. Voor een Belgische PHEV-vloot in 2030, zal de bijkomende energievraag slechts5.1% betekenen (Clement et al., 2007). Als een coör-dinatiemechanisme wordt geïmplementeerd om buitende piekmomenten op het transmissienet te laden, zalde benuttiging van het transmissienet verhoogd worden. Meer energie transporteren met behulp vandezelfde infrastructuur, en dus zelfde investering, be-tekent een hogere economische efficiëntie. Het gebruikvan bepaalde netelementen zal wel veranderen. Eentransformator die overdag hoog belast wordt, moet ’snachts voldoende kunnen afkoelen. Als het gebruik ge-durende de nacht te sterk toeneemt, zullen de marges

12 Constantestroomregime bij slechts licht stijgende spanning.13 Indien slechts een beperkt deel van de capaciteit van de batterij

gebruikt wordt, kan de tweede laadfase vermeden worden.

Hoofdstuk 5

IMPACT VAN ElEKTRISCHE VOERTUIGEN OP HET ElEKTRICITEITSSYSTEEM



overdag moeten worden bijgesteld (Blumsack et al.,2008).

5.3. Impact op het distributienet

Het distributienet voorziet de levering van elektriciteitaan consumenten op het midden- (industrie), en laag-spanningsniveau (residentieel). Middenspanning duidtop spanningen van 1 kV tot 50 kV; laagspanning vertegenwoordigt alles onder de 1 kV (typisch230 V/400 V). Het middenspanningsnet begint bij deaansluiting naar het transmissienet, het laagspan-ningsnet begint aan de midden- naar laagspannings-transformator. Op deze bus worden verschillenderadiale feeders verbonden. Deze feeders, onder-grondse kabels of bovengrondse luchtlijnen, hebbenmogelijk een paar takken. Huishoudens of kleine zakelijke verbruikers worden met de feeder verbonden,maar met een veel kleinere kabeldiameter dan de feeder zelf.

De gemiddelde leeftijd van distributienetten is vrij hoog.In de jaren ’60 en ’70 werd veel van de huidige infra-structuur geïnstalleerd. Figuur 20 bovenaan toont wanneer de netgerelateerde activa van RWE in 2005werden geïnstalleerd. In het midden van dezelfde figuur wordt de evolutie van de vervangingskost vande Modern Equivalent Asset Value (rMEA) voor distri-butienetten in het Verenigd Koninkrijk getoond, en onderaan wordt de vervangingsgolf getoond zoals verwacht door een Nederlands DSO 14 als zijn corrige-rende onderhoudsstrategie verder wordt uitgevoerd

31

(Haesen, 2009). In België is de situatie gelijkaardig aandie van de besproken landen.

Deze oude distributienetinfrastructuur zal geleidelijkvervangen of versterkt worden. Technologie voorslimme netten kan meer elasticiteit brengen in dit systeem, waardoor bepaalde investeringen kunnenworden uitgesteld of vermeden. Slimme elektriciteits -meters zorgen voor een verbeterde observeerbaarheidvan het distributiesysteem en maken het mogelijk omeen exacte maandelijkse afrekening te maken. Actievevraagsturing maakt het mogelijk om de elektriciteits-consumptie bij te stellen aan de moeilijk voorspelbareproductie van wind en zon. Intelligente netgekoppeldebatterij-energieopslagsystemen kunnen spannings- encongestieproblemen oplossen alsmede de gevolgenvan het falen van een netelement beperken. Het ladenvan voertuigen intelligent coördineren, is een van demanieren om overbelasting van het lokale net te ver-mijden.

Distributienetten worden nu reeds anders gebruikt danwaar ze oorspronkelijk voor ontworpen werden (Pepermans et al., 2005). Gedistribueerde energie-bronnen, bijvoorbeeld fotovoltaïsche installaties enwarmtekrachtkoppelingssystemen, injecteren energieop laag- en middenspanningsniveaus. Laagspannings-netten hebben een resistief karakter 15 en bijgevolg

14 DSO = distribution system operator.15 Bij de kabels is de weerstand R groter dan de reactantie X.

Figuur 20: Veel distributienetinfrastructuur werd in de jaren '60 en '70 geïnstalleerd (Haesen, 2009)



gaat de injectie van energie gepaard met lokale spannings stijging. Zware lasten, zoals voertuigladers,veroorzaken dan weer een spanningsdaling.

Het laden van voertuigen in distributienetten kan dusproblemen veroorzaken maar even goed helpen ver-mijden. Op het werk kan men het voertuig bijvoorbeeldopladen met zonne-energie, op het moment dat die geproduceerd wordt, en vermijdt men zo belasting vanhet net. Bij thuisladen kunnen er spanningsproblemenopduiken. De lokale zonne-energieproductie is stilge-vallen als men thuiskomt na het werk. Als men dan zijnvoertuig begint op te laden valt dit samen met de nor-male verbruikspiek ten gevolge van alle andere, elek-triciteitsverbruikende huishoudelijke activiteiten die ookstarten. Het deskundig coördineren van de flexibiliteitdie de gebruikers hebben om de batterijen van hunEV’s bij te laden is dus ook een manier om netinves-teringen te vermijden. De gebruikers kunnen op verschillende manieren flexibiliteit aanbieden. Voor geplande korte trips is het bijvoorbeeld niet nodig omde batterij volledig op te laden. Men kan dan het volle-dig opladen uitstellen tot de volgende nachtperiode.

Het coördineren van het laden kan voordelen opleve-ren voor zowel de netuitbaters, als de producenten ende eindgebruikers. Voor producenten en netgebruikerskan de laadperiode verschoven worden naar niet piek-momenten voor het net om spanningsproblemen enoverbelasting te vermijden, en voor de eindgebruikersnaar periodes waarin de elektriciteitsprijs lager is.

5.4. Impact op de productie

De elektriciteit die de voertuigen gebruiken om te ladenmoet geproduceerd worden. De totaal geïnstalleerdeproductiecapaciteit in België in 2011 is 16,8 GW. Hier-bij zijn nucleaire, gas- en kolencentrales de belangrijk-ste bronnen. Het snel moduleren van de nucleairecentrales is moeilijk en wordt vermeden. Deze centra-les voorzien de basislast. De productie is dus onge-veer constant, seizoensvariaties en onderbreking vooronderhoud niet in acht genomen. De productie vangas- en kolencentrales wordt meer gevarieerd. Wind-en zonne-energie zijn niet controleerbaar 16, dus deproductie van andere bronnen wordt bijgesteld omde variaties hierop te compenseren. Pompcentralesworden uitgebaat om vraag en aanbod in evenwicht tebrengen. Een teveel aan elektriciteitsproductie, bijvoor-beeld gedurende de nacht, wordt gebruikt om watervan een laag- naar hoger gelegen bassin te pompen.Op momenten van grote vraag, functioneert dezelfdeinstallatie als een gewone hydraulische centrale, engenereert ze elektriciteit.

Figuur 21 toont de impact van niet gecoördineerdladen, als een functie van de penetratie van plug-inhybrides per huishouden. Het totale Belgische piek-vermogen neemt toe ten gevolge van de gelijktijdigheid

32

met de piek in residentieel verbruik. Niet coördinerenis niet haalbaar voor een penetratie van 20% of meer(Clement, 2010). Als coördinatie wordt toegepast, zaleen substantieel deel van de energievraag voor hetladen verschoven worden naar de nacht, wat lagereeisen stelt aan de productiecapaciteit. Op deze manierkan ook elektriciteit voorzien worden bij een hogere penetratie van elektrische voertuigen, zoals verwachttegen 2030 en later.

Er wordt hoe dan ook, los van de ontwikkeling van elek-trische voertuigen, een verdere toename van de vraagnaar elektriciteit verwacht. Het rapport van de GroepGemix (Dufresne et al., 2009) verwacht een groei vande bruto elektriciteitsvraag 17 van 95,6 TWh in 2007naar 112 TWh in 2020 (equivalent met 105 TWh eind-vraag). Het generatiepark zal sowieso moeten groeienom de vraag bij te houden.

De samenstelling van het productiepark evolueert con-tinu omwille van verandering van grondstoffenprijzen,mechanismen om externe kosten te internaliseren, in-ternationale marktkoppeling, enz… Door de toepassingvan een coördinatiemechanisme kan men onbenuttecapaciteit toch aanwenden. De bijhorende toename inbasislast biedt opportuniteit voor langetermijnproduc-tie-investeringen.

5.5. besluit

Het laden van een Belgische vloot elektrische voertui-gen is een haalbare kaart. Op korte termijn, voor 2020,zal er geen merkbare impact zijn, behalve op enkeleongelukkige locaties, bijvoorbeeld in lokale netten dieal op het punt stonden in problemen te komen. Op

16 mogelijk wel reduceerbaar.17 Eindvraag + gebruik pompcentrales + verliezen.

Figuur 21: Totale belasting bij ongecoördineerd laden(Clement, 2010)



langere termijn zal de impact ook beperkt zijn, zolanger enige vorm van coördinatie wordt toegepast. Demate waarin investeringen kunnen worden vermedenof uitgesteld wordt bepaald door een reeks factoren,zoals bijvoorbeeld de leeftijd van het net, de topologie,de aanwezigheid van lokale bronnen en de karakteris-tieken van de lasten. Die moeten dus net per net geanalyseerd worden.

Als elektrische voertuigen een belangrijke fractie vanhet wagenpark worden, zullen er maatregelen moetengetroffen worden om de verschillende partijen in hetelektriciteitssysteem te aligneren. Het toepassen vancoördinatiestrategieën is een gradueel proces in detijd, maar ook in complexiteit van de gebruikte techno-logie, en de elektriciteitsvoorziening die gewaarborgdmoet blijven.

33

Bijvoorbeeld, in een tijdelijke overgangssituatie zoalsbijvoorbeeld een spanningsdip, kan de medewerkingvan eindgebruikers worden afgedwongen via intelli-gente laders. Het laden kan oninteressant gemaaktworden in bepaalde periodes door middel van prijs -zetting. Aan de andere kant moeten de netbeheerdersde netsituatie beoordelen en de nodige investeringendoen, of aantonen dat er geen structurele problemenzijn. De verbeterde observeerbaarheid van de net -problematiek, dankzij slimme elektriciteitsmeters enslimme netten, kan hier nuttig worden aangewend.

Het coördineren van het laden, en de samenwerkingtussen de verschillende partijen zijn essentieel om toteen kosteneffectieve oplossing te komen. Technologi-sche innovatie en aangepast beleid kunnen de over-gang naadloos maken.



Conclusies

In de vorige hoofdstukken is duidelijk aangetoond datelektrische voertuigen wereldwijd een ‘hot topic’ zijn.De geschiedenis toont echter aan dat het niet de eer-ste keer is dat elektrische voertuigen in het straatbeeldverschijnen, en dat tal van factoren een invloed heb-ben op het al dan niet doorbreken van deze “nieuwe”technologie.

Actuele maatschappelijke problemen zoals de lucht-verontreiniging in steden, de globale klimaatverande-ring en de eindige oliereserves zorgden een paar jaarterug voor een hernieuwde interesse voor elektrischrijden. De succesvolle lancering van Toyota’s hybridePrius illustreerde het bestaan van een markt, en eenbeperkt aantal constructeurs hebben daar vrij snel opingespeeld. In 2011 bereiden alle belangrijke autocon-structeurs zich voor om hun modellen van elektrischeen/of hybride voertuigen te lanceren.

De eerstvolgende jaren zal het aantal elektrischewagens (hybride en batterij-elektrische) uiterst be-scheiden blijven, en pas vanaf 2015 merkbaar begin-nen toe te nemen. Tegen 2020 verwacht men op basisvan verschillende, soms sterk uiteenlopende progno-ses dat minimaal 2%, en maximaal 10% van de nieuwverkochte wagens elektrisch zullen zijn.

Er moet een duidelijk onderscheid gemaakt wordentussen hybride voertuigen, waarin zowel een elektri-sche motor als een verbrandingsmotor kracht leverenom de wielen aan te drijven, en batterij-elektrischevoertuigen waarin geen verbrandingsmotor aanwezigis. De hierna volgende conclusies, en het grootste ge-deelte van het rapport, hebben -tenzij anders vermeld-betrekking op batterij-elektrische voertuigen.

De belangrijkste voordelen van batterij-elektrischevoertuigen zijn:

– hoger rendement omdat elektrische motoren veelefficiënter zijn dan verbrandingsmotoren;

– remenergie wordt gebruikt om batterij bij te laden;– geen lokale emissies van luchtverontreinigende

stoffen zoals NOx, PM en NMVOS;– lage CO2-emissies zeker indien de elektriciteit van

nucleaire of hernieuwbare oorsprong is;– minder afhankelijk van aardolie door een veelheid

van mogelijke energiebronnen voor de productievan elektriciteit;

34

– tijdens het rijden weinig geluidshinder daar elektri-sche motoren praktisch geruisloos zijn;

– goedkoop rijden gezien gering verbruik en actueleelektriciteitsprijzen;

– minder onderhoud door afwezigheid oliefilters, lucht-filters, versnellingsbak, minder draaiende delen,lagere slijtage remmen;

– kan thuis of op het werk opgeladen worden;– minder trillingen en een hoog startkoppel.

De belangrijkste actuele nadelen van batterij-elektri-sche wagens zijn:

– door de dure batterij zijn ze beduidend duurder in aan-koop dan vergelijkbare benzine- en dieselwagens;

– een beperkte autonomie of rijbereik van maximaal150 km;

– de vrees om onderweg stil te vallen door een legebatterij (range anxiety);

– lange oplaadtijden (proportioneel aan batterijgrootteen rijafstand)

– impact van rijgedrag, verkeerssituatie en verwar-ming/airco op energieverbruik, en dus rijbereik, isnog onvoldoende bekend;

– het ontbreken van een publieke laadinfrastructuurom batterijen onderweg op of bij te laden (incl. snel-laders);

Aanbevelingen

In vergelijking met een aantal andere Europese landenloopt Vlaanderen met betrekking tot de elektrische mo-biliteit achter. Nochtans heeft Vlaanderen een aantalsterktes op dit vlak. De afstanden zijn klein, er zijn eenbeperkt aantal grote spelers die beslissingen over aan-kopen kunnen nemen (leasebedrijven, overheden,...),het klimaat is gunstig (niet te extreem koud of warm),het elektriciteitsnet heeft een redelijk grote capaciteit,België telt veel eengezinswoningen met garages endus mogelijkheden om te laden,…

De grootste uitdaging bij de introductie van elektrischevoertuigen ligt in de noodzaak om een brede groep

van belanghebbenden en sectoren bij het proces tebetrekken om tot succesvolle resultaten te komen. Omeen massale introductie van elektrische voertuigenin een land of regio te realiseren dienen de krachtengebundeld te worden.

Om de markt van elektrische voertuigen te stimuleren,en op deze wijze de milieuvoordelen maximaal te be-

Hoofdstuk 6

CONClUSIES EN AANbEVElINGEN



nutten, dienen de juiste beleidsmaatregelen genomente worden, zowel langs aanbodzijde als langs vraag-zijde. De dure aankoopprijs dient gecompenseerd teworden door aankoopincentives, en vrijstelling van BIVen jaarlijkse rijtaks. Voor bedrijven dienen ook de no-dige fiscale stimuli voorzien te worden. Ook specifiekevoordelen zoals gratis parkeren, toelaten tot stedelijkemilieuzones en voorbehouden rijstroken (busstroken)hebben een zeer positief effect op de aantrekkelijkheidvan elektrische voertuigen. Eveneens dient de moge-lijkheid voorzien te worden om te laden op de open-bare weg voor die personen die zelf niet over eengarage beschikken. Op langere termijn dient het ge-bruik van hernieuwbare energiebronnen voor het ladenvan de batterij van het voertuig maximaal gestimuleerdte worden om het milieuvoordeel van elektrischewagens te maximaliseren. De overheid kan ookeen belangrijke voorbeeldfunctie vervullen, door zelfelektrische voertuigen in haar vloot op te nemen envoorbehouden parkeerplaatsen te voorzien voor werk-nemers met een elektrisch voertuig. De overheid heeftook haar rol te spelen in het faciliteren van bouwver-gunningen voor laadinfrastructuur en het stimulerenvan de plaatsing van laadinfrastructuur in nieuwbouw.

Hoe kan Vlaanderen een voordeel halen uit de intro-ductie van elektrische voertuigen? Het is duidelijk dathet belang voor Vlaanderen op drie niveaus kan lig-gen: economisch, ecologisch en maatschappelijk.

Elektrische voertuigen kunnen een bijdrage leveren tothet reduceren van de luchtverontreiniging en de broei-kasgasemissies (zie hoofdstuk 3). Dit is voor Vlaan -deren belangrijk in het kader van de Europesemilieudoelstellingen en het Europees klimaat- en ener-giebeleid. Vlaanderen is een zeer dichtbevolkt gebieden elektrische voertuigen kunnen, door het reducerenvan luchtverontreiniging en geluidshinder, de leefbaar-heid in steden sterk verhogen. Elektrische voertuigenkunnen Vlaanderen dus helpen om aan de Europeseluchtkwaliteitsnormen te voldoen en om de gezondheidvan haar bevolking nog beter te beschermen.

Ook op mobiliteitsvlak bieden elektrische voertuigenopportuniteiten en uitdagingen. De beperkte actiera-dius, maar ook de goedkopere kilometers, kunnen lei-den tot een andere mobiliteit. Nieuwe mogelijkhedendienen gestimuleerd te worden waarbij elektrische wa-gens, maar ook elektrische tweewielers, in combinatiemet het openbaar vervoer gebruikt worden. Op dezemanier kan ook het fileprobleem (deels) aangepaktworden. De focus dient dus ook niet enkel te liggen oppersonenwagens. Elektrische bestelwagens kunneneen nuttige rol spelen in logistieke ketens en voorstadsdistributie, terwijl elektrische bussen kunnen in-gezet worden in het openbaar vervoer.

Maar naast het ecologisch en maatschappelijk belang,is het economisch belang voor Vlaanderen natuurlijk

35

zeer belangrijk. Elektrische voertuigen hebben een di-recte impact op minstens drie sectoren die voor Vlaan-deren zeer belangrijk zijn, namelijk de autosector, deenergiesector en de mobiliteitssector.

De Vlaamse Proeftuin Elektrische Voertuigen speeltnet in op onderzoeksvragen uit deze drie sectoren. Op15 juli 2011 keurde de Vlaamse regering, op voorstelvan minister van innovatie, Ingrid Lieten, vijf proeftuin-platformen goed met een maximaal subsidiebedragvan 16,25 miljoen euro. Deze proeftuin zal de invoeringvan elektrische voertuigen in Vlaanderen versnellen ental van onderzoeksvragen gaan bestuderen. Bedrijvenof organisaties zullen innovatieve technologieën, pro-ducten, diensten en concepten kunnen testen via eenrepresentatieve testpopulatie in hun echte leef- enwerkomgeving. Het doel is om de innovatie bij te sturenen/of te versnellen en/of om toekomstige noden tecapteren en zo innovatie uit te lokken en/of het gebruikvan elektrische voertuigen te stimuleren. De 'real life'ervaringen van de gebruikers zijn zeer belangrijk voorbedrijven en de overheid om zo de aanvaarding enverspreiding van elektrische voertuigen verder testimuleren .

Binnen deze drie sectoren heeft Vlaanderen eensterke industriële basis, aangevuld met de nodige“kennisplatformen” (universiteiten, onderzoeks-

centra, competentiepolen, sectororganisaties,…).

Vlaanderen moet het van zijn kennis hebben want datis de belangrijkste troef en ‘asset’ voor de toekomstigeeconomische activiteiten. Deze drie sectoren dienenenerzijds elk voor zich in te spelen op de uitdagingenen opportuniteiten die elektrische voertuigen met zichmeebrengen, maar anderzijds ook zoeken naar desynergie tussen de drie sectoren. Het is dus duidelijkdat al deze sectoren voor een forse transformatiestaan.

Binnen de voertuigsector staat Vlaanderen voor deuitdaging om de lokale OEMs en de talrijke toeleveran-ciers te ondersteunen in hun transitie naar milieuvrien-delijkere voertuigen. Voor de klassiekere voertuigenwordt de wereldwijde concurrentie alsmaar sterker enheeft Vlaanderen een loonhandicap. Voor de elektri-sche voertuigen ligt deze markt nog meer open en zaler een sterke behoefte zijn aan specifieke kennis.Vlaanderen dient echter ook te mikken op het opbou-wen en valoriseren van kennis binnen een, liefst volle-dige, en alleszins meer geclusterde waardeketen. Eenuitdaging waar o.a. met interesse naar gekeken wordtis bijvoorbeeld het opzetten van een lokale activiteit opvlak van batterijen voor elektrische voertuigen.

De huidige waardeketen van de voertuigindustrie kannog verder versterkt worden door rond het voertuig vande toekomst een waardenetwerk met verschillendedimensies uit te bouwen:



– Infrastructuur voor het voertuig van de toekomst;– Communicatie rond het voertuig van de toekomst;– Het voertuig van de toekomst in mobiliteitsconcep-

ten.

Het is belangrijk dat Vlaanderen onderzoek en ontwik-keling voor de transformatie van de Vlaamse auto- industrie steunt, niet enkel binnen de zuivereauto-industrie maar ook daarbuiten, waarbij we denkenaan batterijontwikkelingen, recyclageprocessen,slimme netten, en de energie- en de ICT-sector. Daar-enboven dienen de onderhouds- en depannagesecto-ren, evenals de interventiediensten, zoals brandweer,politie, en andere getraind te worden om met dezetechnologie op een veilige manier overweg te kunnen.

Tot slot dienen de nodige ontwikkelingen te gebeurenop het gebied van laadinfrastructuur. Meer specifiekbetreft het hier zowel eenvoudige, maar veilige laad-mogelijkheden thuis, als een voldoende uitgebreid net-werk van publieke laadpalen en snelladers.

Binnen de energiesector staat Vlaanderen ook voorenkele enorme uitdagingen. Om de bevoorradingsze-kerheid in de toekomst te handhaven zullen de elek-triciteitsnetten de injectie van een massale productievan hernieuwbare elektriciteit moeten aankunnen, omcontinu vraag en aanbod op elkaar af te stemmen ende eindgebruikers verder te stimuleren om hun elek-triciteitsgebruik te optimaliseren en te reduceren. Ditzal enkel mogelijk zijn met slimme netten en de bijbe-horende slimme meters. Ook op dat gebied zijn de uit-dagingen, maar ook de opportuniteiten niet gering voorVlaanderen en kunnen elektrische voertuigen een be-langrijke “actieve speler” op de energiemarkt wordenop langere termijn. De combinatie van smart grids enelektrische voertuigen zal de komende jaren beperktzijn, maar kan op termijn tot nieuwe producten en dien-sten leiden met een economische en ecologischemeerwaarde voor de Vlaamse industrie.

Referenties

Bauer P., Y. Zhou, J. Doppler & N. Stembridge (2010),Charging of electric vehicles and impact on thegrid, MECHATRONIKA, 13th International Sympo-sium, pp. 121-127, 2-4 June 2010.

Blumsack S., C. Samaras & P. Hines (2008), Long-termelectric system investments to support Plug-in HybridElectric Vehicles,” in 2008 IEEE Power and Energy Society General Meeting – Conversion and Delivery ofElectrical Energy in the 21st Century. IEEE, pp. 1-6.

Boureima F.-S., N. Sergeant, M. Messagie, V. Wynen& J. Van Mierlo (2010), Well-to-wheel analyses of newvehicle technologies for future vehicle markets, internalreport. MOBI, Vrije Universiteit Brussel.

36

Chan CC. (2002), The state of the art in electric vehicles, Proceedings IEEE, vol. 90, nr. 2.

Clement K. (2010), Impact of Plug-In Hybrid ElectricVehicles on the Electricity System. Ph.D. thesis, KU-Leuven, Oct. 2010.

Clement K., K. Van Reusel & J. Driesen (2007), Theconsumption of electrical energy of plug-in hybrid elec-tric vehicles in Belgium," EET-European Ele-DriveTransportation conference, Brussels, Belgium, 30thMay - 2nd June, 2007.

De Vlieger I., L. Pelkmans, L. Schrooten, J. Vankerkom,M. Vanderschaeghe, R. Grispen, D. Borremans,K. Vanherle, E. Delhaye, T. Breemersch & C. De Geest(2009), Transport: referentie- en Europa-scenario, Wetenschappelijk rapport Toekomstverkenning MIRA2009.

Dones R., C. Bauer, R. Bolliger, B. Burger, M. Faist Em-menegger, R. Frischknecht, T. Heck, N. Jungbluth, A.Röder & M. Tuchschmid (2007), Life Cycle Inventoriesof Energy systems: Results for Current Systems inSwitzerland and other UCTE Countries, Ecoinvent report No. 5. Dübendorf, CH: Paul Scherrer Institut Villingen, Swiss Centre for Life Cycle Inventories.

Dufresne L., D. Woitrin, M.P. Fauconnier, D. Devogelaer,J. Percebois, L. De Paoli, J. De Ruyck & W. Eichhammer(2009), Welke is de ideale energiemix voor Belgiëtegen 2020 en 2030, Report Groep Gemix, 30 Septem-ber 2009.

EC (2010), State of Play in the EU Energy Policy, Accompanying Document to “Energy 2020 A StrategyFor Competitive, Sustainable And Secure Energy”,COM(2010) 639.

EPA (2000), Guidelines for Preparing Economic Ana-lysis, United States Environmental Protection Agency.

Europese Commissie (2005), Impact assessment gui-delines, http://ec.europe.eu/governance/impact/docs/key_docs/sec_2005_0791_en.pdf, 2005.

ERTRAC Strategic Research Agenda 2010, Towards a50% more efficient road transport system by 2030

Haesen, E. (2009), Multi-Objective Optimization of theIntegration of Stochastic Distributed Energy Resourcesin Electricity Grids. PhD thesis, KULeuven, Augustus2009.

IEA (2009), Transport, Energy and CO2, Moving Towards Sustainability. IEA, Paris.

IEA (2010), World Energy Outlook.

IEA (2011), Energy statistics (www.iea.org/stats/index.asp).



IEA (2011), Technology Roadmap: Electric and plug-in hybrid electric vehicles, www.iea.org.

IMPACT (2008), Handbook on Estimation of ExternalCosts in the Transport Sector. Internalisation Measuresand Policies for All External Costs of Transport (IM-PACT). Maibach M., Schreyver C., Sutter D., vanEssen H.P., Boon B.H., Smokers R., Schroten A., DollC., Pawlowska B., Bak M., CE Delft.

Lebeau K., C. Macharis, L. Turcksin, J. Van Mierlo &B. Lievens (2011), Testing electric vehicles in real life:Living Labs in. BIVEC Congres. Namur, Belgium.

Messagie M., F.-S. Boureima, N. Sergeant, J. Matheys,L. Turcksin, C. Macharis & J. Van Mierlo (2010), LifeCycle Assessment of conventional and alternativesmall passenger vehicles in Belgium, Edition: IEEEVPPC 2010, Vehicle Power and Propulsion Confe-rence, Lille, France.

MOBI, Vrije Universiteit Brussel (2011), Trans2House– Transition Pathways to efficient (electrified) transportfor households. Intern rapport.

NIS – Nationaal Instituut voor Statistiek (2008), Statis-tieken Mobiliteit: http://www.statbel.fgov.be/figures/d37_nl.asp.

Pearce D., G. Atkinson & S. Mourato (2006), Cost benefit analysis and the environment, OECD.

Pepermans G., J. Driesen, D. Haeseldonckx, R. Bel-mans & W. D'haeseleer (2005), Distributed generation:definition, benefits and issues. Energy Policy, Elsevier,vol. 33(6), pp. 787-798, April 2005.

Shafiei et al. (2010), Plug-in hybrid electric vehiclecharging: Current issues and future challenges, Vehi-

cle Power and Propulsion Conference (VPPC), 2010

IEEE , pp. 1-8, 1-3 September 2010.

Takafumi Anegawa (2010), Characteristics of CHA-deMO Quick Charging System, EV’S25.

37

The Royal Academy of Engineering (2010), Electric Ve-hicles: charged with potential, www.raeng.org.uk.

Timmermans J-M., J. Van Mierlo, L. Govaerts, J. Ver-laak, D. De Keukeleere, S. Meyer & W. Hecq (2005),Bepalen van een ecoscore voor voertuigen en toepas-sing van deze ecoscore ter bevordering van het gebruikvan milieuvriendelijke voertuigen, studie uitgevoerd inopdracht van AMINAL, Eindverslagen Taak 1 - Taak 6,Project aminal/MNB/TVM/ECO, 31 maart 2005.

Van Mierlo J., Maggetto, P. Van den Bossche, S. Meyer,W. Hecq, J.-M. Timmermans, L. Govaerts, J. Verlaak(2004), Environmental rating of vehicles with differentalternative fuels and drive trains: a comparison of twodifferent approaches, Transportation Research Part D:Transport and Environment; Vol 9/5 pp. 387-399.

Van Mierlo J., J-M Timmermans, A. Guignard &W. Hecq (2005), Coûts financiers directs et indirectsengendrés par l’installation de systèmes d’air climatisédans les voitures particulières, eindverslag VUB-ETEC& CEESE-ULB, opdracht BIM.

VITO (2010), Energiebalans Vlaanderen 2008,www.emis.vito.be/energiebalans-vlaanderen.

VITO (2011), De combinatie van een koude diesel -motor en druk stadsverkeer is een drama op vlak vanverbruik en uitstoot. VITO-VAB-persbericht,23/03/2011.

VMM (2009a), Milieurapport Vlaanderen, Indicator -rapport 2010.

VMM (2009b), Milieurapport Vlaanderen, Indicator -rapport 2010, Kerndataset.

Wunker S. (2010), Market penetration in new markets:how fast for electric vehicles, New Markets AdvisorsBlog, mei 2010.



Bijlage: Begrippenlijst

A AmpèreBEmix Belgische mix van elektriciteitscentralesBEV Batterij-elektrisch voertuig BIV Belasting op inverkeerstelling CNG Compressed Natural GasCO2 KoolstofdioxidedB DecibelDIV Directie Inschrijving VoertuigenEhB Erasmus hogeschool BrusselERTRAC European Road Transport Research

Advisory CouncilEV Elektrisch VoertuigGWP Global Warming PotentialHC KoolwaterstoffenHEV Hybride Elektrisch VoertuigICE Internal Combustion EngineIEA Internationaal Energie Agentschapkm KilometerkWh KilowattuurLCA LevenscyclusanalyseLCC LevenscycluskostLPG Liquefied Petroleum GasMOBI Mobility and Automotive Technology

Research GroupNEDC New European Driving CycleNMVOS Niet Methaan Vluchtige Organische

StoffenNOx StikstofoxidenOEM Original Equipment Manufacturer

(voertuig fabrikant met producten ondereigen merknaam)

PHEV Plug-in Hybride Elektrisch VoertuigPM Particulate MatterSO2 ZwaveldioxideTTW Tank-To-WheelULB Université Libre de BruxellesV VoltVB VerkeersbelastingVITO Vlaamse Instelling voor Technologisch

OnderzoekVMM Vlaamse MilieumaatschappijVUB Vrije Universiteit BrusselW WattWTT Well-to-TankWTW Well-to-WheelZEV Zero Emission Vehicle

38

Leden van de Werkgroep

Ronnie Belmans, K.U. Leuven, KTW/KVABTobias Denys, VITOLudo Gelders, KTW/KVABFrederik Geth, KULeuvenJan Kretzschmar, KTW/KVABKenneth Lebeau, VUBJan Leuridan, LMSCathy Macharis, VUBInge Mayeres, VITOMaarten Messagie, VUBCarlo Mol, VITO/Smart Grids FlandersDirk Roesems, LMSPeter Van den Bossche, VUBHendrik Van Landeghem, UGent, KTW/KVABJoeri Van Mierlo, VUB


Project1_Opmaak 1 21/01/11 10:38 Pagina 1

Gedeeltelijke of volledige reproductie is toegelaten mits uitdrukkelijke vermelding van de bron.

LEDEN

Bestuur

Jan Kretzschmar, BestuurderLudo Gelders, Aftredend BestuurderJacques Willems, OnderbestuurderPaul Verstraeten, Vertegenwoordiger in de bestuurscommissie van de KVAB

Gewone leden

Ereleden

Etienne Aernoudt Guy Haemers Hendrik Van BrusselJean Beeckman Jan Jongbloet Valentin Van den BalckStanislas Beernaert Rob Lenaers Daniël VandepitteHugo De Man Roland Maes Georges Van der PerreJozef Deman Urbain Meers Jan Van KeymeulenJean-Pierre Depaemelaere Michel Naze Jacques Van RemortelHerman Deroo Marcel Soens Pierre VerbaetenDirk Frimout Stanislas Ulens Roland WissaertGilbert Froment Norbert Van BelleRobert Gobin Jean Van Bladel

Buitenlandse leden

ERELEDEN CAWET

Lucien De Schamphelaere René Jacques Paul Van der SpiegelMarc Francken Alfons Peeters

KLASSE VAN DE TECHNISCHE WETENSCHAPPEN

Guido BeazarRonnie BelmansJean BerlamontAlain BernardLuc BossynsBart De MoorWilliam D’HaeseleerDirk FransaerLudo GeldersDerrick GosselinHilde HeynenMonica HöfteJan KretzschmarPaul Lagasse

Jan LeuridanEgbert LoxChristiane MalcorpsLeo MichielsPaula MoldenaersAndré OosterlinckJohan SchoukensLuc TaerweErik TambuyzerAchiel Van CauwenbergheErick VandammeJozef VanderleydenJoos VandewalleHendrik Van Landeghem

Willy Van OverschéeJoost Van RoostIvo Van VaerenberghEric Van WallePascal VerdonckRonny VerhoevenIgnaas VerpoestWilly VerstraetePaul VerstraetenDirk WautersMartine WeversJacques Willems

Robert Byron BirdAdrianus T. de HoopAlessandro Ferrero

Iven MareelsSophie VandebroekLuc Van Wassenhove

Roland WatermanWilly Zwaenepoel

Couv. 4 -jan-2012_Couv. 4 - CAWET-january-2004 6/02/12 13:03 Pagina 1

Elektrische Voertuigen

Documents

Transcript of Elektrische Voertuigen