Hoe duurzaam is een elektrische auto/oldtimer?2018-10-24T11:05:07+00:00

In mijn geval is de drijfveer achter de ombouw ook nieuwsgierigheid, willen combineren van nieuw en oud, maar zeker ook duurzaamheid en toekomst bestendige mobiliteit in een oldtimer.

Dat roept echter wel de vraag op:

Hoe duurzaam is een elektrische auto/oldtimer?

elektrische-oldtimerDe eerste reactie en eentje die ook vaak als pluspunt van een geheel elektrisch aangedreven auto genoemd wordt is: “Het is toch een heel schone auto zonder CO2 uitstoot?”

Dat is echter maar ten dele waar. In belangrijke mate is het het verleggen van de CO2 uitstoot. Het is dus van belang om het volgende mee te nemen:

  • Op wat voor manier wordt de elektriciteit waar de auto op rijdt opgewekt?
  • Hoeveel kost de productie van een elektrische auto meer?
  • En in mijn geval: Hoe snel ligt het break-even point voor het ombouwen naar elektrisch versus doorrijden als auto met verbrandingsmotor

Op deze pagina ga ik gedurende mijn project inzichten bundelen en samenvatten. Input is dus erg welkom in een reactie hieronder of per e-mail. Hoewel ik tijdens mijn studie Chemische Technologie wel Levens Cyclus Analyses (LCA) heb gemaakt, ben ik niet van plan om zelf tot dat detail niveau te gaan maar te volstaan met een overzicht van bronnen op dit vlak en dan zo een beeld vormen.

Mijn (tussen) conclusie

  • Een elektrische auto is uit CO2 emissie oogpunt duurzamer dan een vergelijkbare benzineauto zelfs als je de hele levenscyclus meeneemt;
  • Mits je de elektrische auto veel gebruikt (160.000+ km);
  • Batterijen dragen nu nog significant bij aan de grotere CO2 footprint
  • Uitgaande van een CO2 uitstoot van 240 gr/km van mijn combi (1 op 10 op benzine) zal het omslagpunt van mijn ombouw naar verwachting wat lager liggen dan die 160.000 km omdat de auto zelf al geproduceerd is en ik grip heb de elektriciteit mix voor opladen
  • Door upcycling zijn “versleten” batterijen nog prima een hele tijd te gebruiken
  • Een Tesla kan op één accupakket 780.000 km halen voordat de cellen ‘op papier’ versleten zijn (lees nog 80% resterende batterijcapaciteit hebben)
  • Een elektrische auto rijdt zo schoon als de energie die je erin stopt. Bij een auto met brandstofmotor verandert dit niet meer.
  • …wordt vervolgd…

Overzicht bronnen

Union of Concerned Scientists (2015)
Een Youtube filmpje waarin de conclusie wordt getrokken dat de elektrische auto schoner/duurzamer is, ook als je de hele levenscyclus bekijkt (gespot via E-race).

Met het hele, weliswaar Amerikaanse, onderzoek van november 2015: Cleaner Cars from Cradle to Grave ofwel How Electric Cars Beat Gasoline Cars on Lifetime Global Warming Emissions.

Ze gaan bij grotere auto’s uit van een break-even onder de meest ongunstige omstandigheden (auto opladen met energie afkomstig uit kolencentrales) van 3 jaar of bij een schoon oplaad scenario van slechts een half jaar. Ik vraag me hierbij wel af in hoeverre ze de LCA van deze schone energiebronnen weer hebben meegenomen. Met andere woorden de hoeveelheid energie die de productie van bijvoorbeeld een zonnepaneel of windmolen gekost heeft.

Norwegian University of Science and Technology in Trondheim (2012)
In het onderzoek uit 2012 met als titel Comparative Environmental Life Cycle Assessment of Conventional and Electric Vehicles (volledig rapport als PDF) was de traditionele auto bij de Europese energie mix uit die tijd en een aangenomen 150.000 km nog schoner, maar bij 200.000 km al niet meer. Dat de in het onderzoek als modelauto genomen Nissan Leaf maar 3 jaar ofwel 150.000 mee zou gaan vind ik nogal conservatief. Dit onderzoek heeft overigens de energie die het kost om bijvoorbeeld een windmolen te bouwen meegenomen in de CO2 uitstoot van de gebruiksfase van een elektrische auto.

Als je dit vertaalt naar nu is een elektrische auto naar mijn verwachting wel degelijk schoner. De accu’s die ik gebruik gaan bijvoorbeeld 6000 a 7000 cycli mee. Stel dat je uitgaat van 6000 en 50 km per cyclus kom je al op 300.000 km.

Adviesbureau Ricardo-AEA in opdracht van de Britse denktank CCC (2013)
CO2-productie-elektrische-autoOmvangrijk onderzoek, ook buiten de transport sector “Current and Future Lifecycle Emissions of Key „Low Carbon‟ Technologies and Alternatives” (volledige PDF) Zij concluderen dat de productie van een elektrische auto (battery electric vehicle (BEV)) meer CO2 uitstoot dan de productie van een auto met een verbrandingsmotor. De batterijen vormen hierbij verreweg de belangrijkste factor maar dit zal de komende jaren sterk afnemen.

Als je echter ook het gebruik meeneemt (onder de aangenomen energie mix en CO2 footprint daarvan) dan is de overall CO2 uitstoot lager. In 2010 al maar in 2050 naar verwachting helemaal.

CO2-uitstoot-auto-LCA-2010-2050

TNO en CE Delft in opdracht van Ministerie van Infrastructuur en Milieu (2014)
Samenvatting op basis van bestaande literatuur voor het vergelijken van conventionele, semi-elektrische en elektrische auto’s. Uiteengezet in het rapport “Indirecte en directe CO2-uitstoot van elektrische personenautos” (volledige rapport). Zij concluderen:

Over de hele levenscyclus resulteert het gebruik van een volledig elektrische auto in ca. 35% lagere CO2-emissies, in vergelijking met een benzineauto. De relatief hogere emissies bij de productie van de elektrische auto en de batterij worden volledig gecompenseerd tijdens de gebruiksfase van de auto. De CO2-winst zal in de toekomst nog groter worden doordat het aandeel hernieuwbare bronnen bij de opwekking van elektriciteit steeds verder zal toenemen.

CO2-emissies-LCA-auto

Als levenscyclus wordt echter weer slechts 160.000 km gehanteerd. Technisch maar ook praktisch moet dat toch een stuk hoger liggen? En ook daardoor gaat een geheel elektrisch aangedreven auto al beter scoren. In het rapport wordt dit ook wel aangegeven. Maar waarom zo conservatief inschatten? Een elektrische auto is ook nog eens veel minder onderhoudsintensief.

Wel weer schokkend dat de zo fiscaal gesponsorde plug-in hybrides zo slecht scoren als je ze in de praktijk vrijwel als benzineauto inzet.

Upcycling van de batterijen

Veel gehoorde vorm van kritiek is dat de batterijen zo vervuilend zouden zijn. Het is zeker waar dat deze een extra (energie) investering vergen bij de productie van een elektrische auto. Het omslagpunt hiervan ligt zoals uit bovenstaand verhaal blijkt al bij 60.000 bij opladen met duurzame energie.

Een aanvullende mogelijkheid is om de batterijen op een gegeven moment een nieuwe bestemming te geven. Dit is ook een van de redenen waarom ik toch nu al instap in om mijn Volvo Amazon combi uit 1967 om te bouwen naar volledig elektrisch. Eigenlijk zijn de batterijen voor de doe-het-zelf markt van nu nog te zwaar, te duur en te weinig capaciteit (dus veel euro’s voor weinig range). Over een paar jaar zal dit anders zijn. De batterijen zijn dan technisch en economisch nog niet afgeschreven. Dan maak ik van de cellen die nu in de auto gaan t.z.t. een powerwall en gaan er technologisch verder doorontwikkelde batterijen in de auto (en dus meer range door lager gewicht en grotere capaciteit).

Analoog aan de Tesla Powerwall, maar dan ‘zelfbouw’. Zie ook het filmpje op Facebook van Vincent Everts:

Tesla batterijen technologie

Er wordt steeds meer bekend over de duurzaamheid van de Tesla batterijen. Als je kijkt naar de specificaties van de CALB batterijen (LiFePO4) dan zijn die goed voor minimaal 2000 cycli (bij state of charge gebruik bandbreedte van 10% tot 90%).

Als je kijkt naar de specificaties van een Panasonic NCR 18650B cel die vergelijkbaar wordt geacht met de cellen die Tesla gebruikt zie je dat die goed zijn voor slechts 500 cycli.

Dit is echter appels met peren vergelijken. Die 500 is namelijk bij gebruik van een bandbreedte van 0% tot 100% en juist in die eerste en laatste 10% heeft de cel het meest te verduren. Gebruik je de range 10% tot 90% gaat de levensduur al significant omhoog aldus het onderzoek “Modeling of Lithium-Ion Battery Degradation for Cell Life Assessment“. De range van 25 tot 85% die veel producenten van elektrische auto’s hanteren leidt al tot meer dan 5000 cycli tot degradatie van 20% (=80% resterende batterijcapaciteit).

Ook een onderzoek van actuele gebruiksdata van Tesla rijders stemt positief. Gemiddeld resteert na 240.000 nog 92% van de originele batterijcapaciteit. Als je dit extrapoleert naar 80% (doorgaans de standaard voor de ondergrens) kom je op 780.000 km. Zelfs al zou dit maar 500.000 km zijn is het nog steeds uitstekend en bovendien met 80% accucapaciteit heb je nog steeds een prima bereik.

Lithium batterijen innovatie

De aan Tesla gelieerde onderzoeker Jeff Dahn presenteerde een innovatie in de chemische samenstelling van lithium cellen waardoor er minder snel zuurstofontwikkeling in de cellen ontstaat én ze langer meegaan, zelfs tot 1300 cycli (dus vergeleken met 500) of meer (bij ongeveer 24:30 min).

Ik heb er dus alle vertrouwen in dat mijn elektrische Amazon combi straks elektrisch nog vele kilometers kan rijden temeer omdat de auto waar mijn modules uit komen maar 9000 km op de teller had.

Hoe duurzaam is elektrisch rijden?

Onlangs verscheen er op De Correspondent een interessant en met data onderbouwd artikel:

Waarom de elektrische auto nu al groener rijdt (maar er betere argumenten zijn om over te stappen)

De conclusie van dat verhaal is:

Het produceren van de batterij voor een elektrische auto veroorzaakt eenmalig een hoop extra CO2-uitstoot. Maar zelfs als we met deze auto zouden rijden op de huidige energie-mix in Nederland, dan is de gemiddelde elektrische auto alsnog flink schoner dan de gemiddelde benzine-auto.

Daar komt bij dat een autoleven van een elektrische auto nog wel eens veel meer dan 220.000 km zal blijken te zijn. Maar in het onderzoek zitten veel aannames, dus de cijfers zijn niet perse zo hard te interpreteren als ze gepresenteerd worden en is er meer dan CO2 uitstoot, maar wat ik ten volle onderschrijf is het volgende:

Waar het om draait, is dat je in een elektrische auto groene energie kunt stoppen, wat per definitie niet kan bij een auto die rijdt op een olieproduct. Of de elektrische auto op dit moment schoner rijdt is daarom van beperkt belang.

Wordt vervolgd…

2 Comments

  1. Ben 24 november 2015 van 22:35 - Antwoorden

    De grote vraag bij elektrische auto’s en aanverwanten is natuurlijk waar de energie vandaan komt. Uit de kolencentrale of uit een écht duurzame bron. Je schrijft dat je toegang hebt tot gegarandeerd groene energie. Op dit moment kan alleen VanDeBron dat aanbieden. Alle andere is vaak alleen ‘administratief’ groen. Dan wordt in de centrale bv hout gebruikt ipv kolen en wordt daarmee een gesloten koolstofkringloop beoogd.
    Dat gezegd hebbende: je zou toch eigenlijk een Lca moeten doen. Maar ook dat is alleen van nut als je verder kijkt dan CO2. Met name op de productie en recycling (!) van de accu’s valt nog veel op af te dingen helaas.
    Als je echt iets moois wil bouwen zou je waterstof moeten gebruiken als energiedrager. Dan kun je die ellendige accu’s inclusief de bijbehorende beperkingen helemaal achter he laten.
    Ps. Ehm, wat was je vraag eigenlijk ook al weer?

    • Lars 24 november 2015 van 22:49 - Antwoorden

      Dank voor je reactie! Waar ik schreef dat ik grip had op duurzame energie bedoelde ik eigenlijk dat ik grip heb op de energie mix (maar zelfs dat is in zekere zin de vraag). Ik heb het aangepast. Idee erachter is dat die rapporten uitgaan van een bepaalde mix van ‘duurzame’ energie en kolen etcetera. Ik denk (hoop?) ten opzichte van die rapporten nog wat duurzamer te kunnen gaan zitten qua mix bijvoorbeeld door de installatie van eigen zonnepanelen.
      Die rapporten verdisconteren productie en recycling van accu’s in de CO2 footprint. Als de grondstoffen in de accu’s echter zo goed herbruikbaar zijn als we hopen, ben ik tegelijkertijd ook wel benieuwd wat de restwaarde van de accu’s is zodra ze technisch zijn versleten. Zijn ze dan net als loodaccu’s best nog wat waard of is het chemisch afval en moet je betalen om ze te laten recyclen.

      Mijn vraag is dus misschien eigenlijk: Vanaf wanneer (welk jaar) is een elektrische auto écht duurzaam en wat kun je zelf doen om te zorgen dat dat NU al zo is.

Laat een reactie achter

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: