Inmiddels twijfelt bijna niemand er meer aan dat de auto van de toekomst een elektrische is. Nederland telt inmiddels zo’n 37.000 laadpalen. In juni van 2016 opende Shell het grootste tankstation ter wereld. Dat staat in Berchem (Luxemburg) en telt maar liefst 51 brandstofpompen. 27 daarvan zijn voor personenwagens, de overige 24 voor vrachtwagens. Hoe zo’n laadstation er uit zien als we nu al allemaal elektrisch zouden rijden? Een denkoefening.
TANKEN IN LUXEMBURG
Het grootste station ter wereld staat niet toevallig in Luxemburg. De brandstof is daar zo veel goedkoper dat het loont om er een stukje voor om te rijden. De eerste vraag die dan oprijst is of een dergelijk station straks goedkoop stroom (of waterstof) gaat leveren. Om het niet ingewikkeld te maken, gaan we er nu van uit dat dit station dermate aantrekkelijk blijft, dat dezelfde hoeveelheid verkeer blijft komen.
CAPACITEIT
We kijken eerst naar de personenwagens. 27 pompen die bij permanente bezetting gemiddeld elke vier minuten een auto kunnen voltanken. Elke pomp kan dan 360 auto’s aan. Alle 27 pompen kunnen dan 9.720 auto’s bedienen.
Wat betekent het als er elke dag 9.720 elektrische auto’s komen laden? Om die capaciteit te kunnen berekenen moeten er twee factoren bekend zijn:
- De (gemiddelde) hoeveelheid te laden energie
- Het vermogen waarmee deze energie beschikbaar kan worden gesteld.
HOEVEELHEID ENERGIE
Als we kijken naar wat er nu op de markt is aan auto’s waarmee je een goede lange afstand wilt afleggen, dan variëren de batterijgroottes van 60 (Kona, e-Niro, Leaf) tot 100 kWh (Tesla, I-PACE, e-tron). Voorlopig gaan we eens uit van gemiddeld 60 kWh wat per auto wordt bijgeplust.
HOEVEEL VERMOGEN
Dit bepaalt hoe lang een EV aan de stekker moet blijven hangen. Op dit moment is het gros van de EV’s geschikt om bij te laden met 50 kW. Tesla’s kunnen meer aan (ca 125 kW) en de nieuwste generatie EV’s kan laden met 100 kW. Voor de toekomst worden laadvermogens tot 350 kW voorzien. En the sky is natuurlijk the limit: stel je voor dat er nieuwe batterijen worden uitgevonden met een veel hogere capaciteit. En die met nog veel hogere vermogens kunnen worden opgeladen.
Toelichting
Bij een laadvermogen van 50 kW kost het ongeveer 72 minuten om 60 kWh bij te laden. Dat heeft flinke impact op het aantal benodigde snelladers. Dat zouden er bijna 500 moeten zijn om hetzelfde aantal auto’s te kunnen bedienen.
Als we in de toekomst met 350 kW kunnen laden, betekent dat een laadtijd van nog maar 10 minuten. En dan zijn er nog maar 67 snelladers nodig om per dag net zoveel auto’s te kunnen ‘bijtanken’.
Voor het totaal benodigde vermogen maakt het niet uit of er 500 50kW-palen worden geplaatst of 67 van 350 kW. Het complete tankstation moet voor de afdeling personenauto’s 24,3 MW kunnen leveren.
Een interessantere vraag is: 500 snelladers? Hoeveel ruimte neemt dat in beslag? Denk aan parkeren en manouvreren. En hoe besteden de autoreizigers hun wachttijd?
TRUCKS
We hebben nu alleen gekeken naar de afdeling personenauto’s. Voor de afdeling vrachtwagens kunnen we ook zo’n rekensom maken. Shell heeft er alles aan gedaan om de capaciteit te verhogen door de tanktijd met maar liefst 50% te reduceren tot 6 minuten.
Een rekensommetje leert dat er bij een gemiddelde tanktijd van 6 minuten theoretisch maximaal 5760 vrachtwagens kunnen komen tanken in 24 uur. Als we de gemiddelde capaciteit op 240 kWh zetten, zijn er bij een vermogen van 50 kW maar liefst 1152 snelladers nodig. De vrachtwagens staan dan gemiddeld bijna 5 uur stil. Er is geen transporteur die daar aan wil beginnen.
Bij een vermogen van 350 kW per laadpaal zijn er nog steeds 41 minuten per truck nodig. Om op 1 dag 5760 vrachtwagens te bedienen, zijn er 165 350 kW-palen nodig.
Het benodigde vermogen voor de truckafdeling is 57,6 MW.
CONCLUSIE
Dit blijft natuurlijk theoretische rekenarij. Maar het maakt wel duidelijk dat er nog een aantal zaken verder ontwikkeld moeten worden voordat batterij elektrisch geschikt is voor lange afstandsvervoer voor de massa.
Het goede nieuws is dat die stappen gezet worden: Tesla kan al met laadvermogens van 250 kW overweg. En de Porsche Taycan kan al met 270 kW overweg. Al moet daarbij worden opgemerkt dat dit gedurende een beperkte tijd is. Naarmate de batterij verder is opgeladen daalt de laadsnelheid.
Lange afstandsvervoer vraagt om grotere batterijen die met hoge vermogens moeten kunnen worden opgeladen. En om een fijnmazige infrastructuur met snelladers. Er is nog een ander goedje dat dezelfde voordelen heeft als benzine of diesel: tanken in 4 minuten en weer honderden kilometers actieradius. Waterstof maakt het mogelijk. Ook daar gelden uitdagingen: er moeten meer en goedkopere voertuigen op de markt komen. En het aantal beschikbare tankstations moet omhoog.
AANVULLING
Ik publiceerde deze blog eerder op LinkedIn. Daar kwamen veel reacties op van EV-rijders die opmerkten dat er heel veel wordt thuisgeladen en dat snelladers amper nodig zijn. Mijn berekening is niet voor dagelijks woon-werk verkeer bedoeld, maar voor lange afstanden. Heel erg actueel: dit weekend was Schwarze Samstag: met enorme wachtrijen voor de snelladers en Superchargers.
