Waarom de elektromotor qua efficiency de beste is

Of het nu gaat om een benzine- of een dieselmotor, om een auto met elektromotor of een auto met een waterstof-aandrijflijn, voor alle aandrijfsystemen geldt hetzelfde: een deel van de in de brandstof opgeslagen energie kan niet voor de aandrijving worden gebruikt, maar gaat verloren. Iedereen die heeft opgelet bij de lessen natuurkunde weet dat energie niet verloren kan gaan. Het grootste deel ervan wordt echter omgezet in ongewenste bestanddelen. Bijvoorbeeld in wrijvingswarmte in lagers. En er gaat veel warmte verloren via de uitlaatgassen en de koeling. Vooral conventionele verbrandingsmotoren zijn hier in het nadeel. Reden: wanneer een brandstofmengsel in de verbrandingskamer wordt ontstoken, wordt er veel warmte opgewekt. Veel meer dan de motor thermisch aankan. Zodoende moet de motor worden gekoeld. De warmte vloeit dus min of meer ongebruikt weg via het koelwater en het uitlaatsysteem.

Bij benadering

Uiteindelijk heeft een benzinemotor een rendement van ongeveer 29 procent; bij een dieselmotor ligt dat iets hoger, namelijk 32 procent. Een elektrische motor die wordt aangedreven door een waterstof-brandstofcel, komt tot ongeveer 40 procent. Dit zijn allemaal waarden die een stuk lager liggen dan die van elektrische auto's met een accupakket. Als de elektriciteit uit accu’s komt, is de efficiencygraad ongeveer 80 procent.

Alle bovenstaande waarden zijn overigens bij benadering. Het werkelijke rendement hangt uiteindelijk van vele factoren af. Een benzinemotor kan bijvoorbeeld een rendement halen tussen 25 en 40 procent in het deellast- en vollastbereik. Het optrekken met lage toerentallen is bijzonder inefficiënt. Dan daalt de efficiencygraad tot slechts tien procent.

Well-to-wheel

Tot dusver hebben we het echter alleen gehad over de efficiëntie in de auto. De experts noemen dit tank-to-wheel. Als je het in zijn geheel wilt bekijken, moet je een stap verder zetten – en kijken naar de efficiëntie vanaf de energiebron tot het gebruik in de auto. Dit wordt well-to-wheel genoemd. Hier verliezen elektriciteit en waterstof het meer van fossiele energiebronnen. Vooral waterstof is complex om te produceren, wat de balans verslechtert.

Al met al haalt de brandstofcel een rendement van 27 procent, bij de benzinemotor is dat 20 procent en bij de EV met accupakket ongeveer 64 procent. Tussen haakjes: wat de CO2-balans betreft, presteren de verschillende energiebronnen ongeveer hetzelfde, zie tabel hieronder. De laagste CO2-uitstoot, als we kijken naar de gehele toeleveringsketen tot aan het gebruik in de auto aan toe, komt op het conto van EV’s. Voorwaarde is dan wel dat er groene stroom wordt gebruikt.

De elektromotor is qua efficiency simpelweg onverslaanbaar, zo is gebleken. Als je groene stroom gebruikt om de accu’s op te laden, zijn ook de prestaties wat betreft de CO2-uitstoot onovertroffen. Zo doet de batterij-elektrische auto dus echt iets goed voor het milieu.

Dit artikel verscheen eerder in AutoWeek 28