Batterijen van elektrische auto's, duur en fragiel?

De prijs blijft een van de grootste obstakels voor de aankoop van een elektrische wagen. De dure batterij speelt daarbij een belangrijke rol. Bovendien wordt vaak gezegd dat batterijen complex en fragiel zijn, snel verouderen en moeilijk te recycleren vallen. Ook een elektrische tweedehandswagen lijkt hierdoor niet meteen de beste keuze ... Maar klopt die kritiek wel? Wij trokken op onderzoek uit om te zien hoe de vork in de steel zit.

In een recent nummer van Touring Magazine (nr. 273) gingen we dieper in op het rijbereik van elektrische voertuigen – ook wel EV’s genoemd. Dat rijbereik wordt grotendeels bepaald door de batterij, het hart van de wagen. De capaciteit ervan is doorslaggevend voor het aantal kilometers dat je kan afleggen. Hoe meer kilowattuur (kWh) je batterij heeft, hoe verder je geraakt … en hoe duurder de wagen wordt.

Zijn batterijen te duur?

Het kan misschien onwaarschijnlijk klinken, maar autobatterijen worden al vijftien jaar lang alsmaar goedkoper. Het Vehicle Technologies Office van het Amerikaanse ministerie voor Energie (DOE) berekende dat de prijs van lithium-ionbatterijen voor elektrische voertuigen in 2022 liefst 89% lager lag dan in 2008 (bij een constante dollarwaarde).

Bij een productievolume van minstens 100.000 batterijpakketten per jaar bedroeg de prijs in 2022 153 dollar per kWh benutbare energie. In 2008 was dat nog 1.355 dollar per kWh. Volgens dezelfde instantie hangt de daling van de kostprijs samen met de ontwikkeling van de batterijtechnologie en -samenstelling, en met de toename van de geproduceerde volumes.

Maar wat betekent dat nu concreet voor de modellen die bij ons op de markt komen? Om te beginnen moeten we vaststellen dat de prijsdaling niet weerspiegeld wordt in een dalende autoprijs. Daar zitten de kosten voor grondstoffen en personeel voor iets tussen. Het is ook niet evident om te weten te komen hoeveel de batterij op zich kost. De constructeurs lossen hier namelijk weinig informatie over.

We kunnen ons er echter wel een beeld van vormen, dankzij een Franse fiscale maatregel die meer licht op de zaak werpt. In Frankrijk kunnen bedrijven hun EV's namelijk in mindering brengen als ze de prijs van de batterij vermelden, los van de totale prijs van het voertuig. Autobladen zoals L'Argus publiceerden dan ook de specifieke prijzen voor een groot aantal modellen. De cijfers dateren van 2021, maar meer nog dan de bedragen in kwestie zijn het de verschillen tussen de merken die opvallen.

Zo kost de elektrische Renault Twingo bij ons ongeveer € 23.000. Aan de kleine batterij van 22 kWh hangt een prijskaartje van zo'n € 3.600. Met € 163 per kWh is dat het voordeligste model van allemaal. Aan de andere kant van het spectrum zien we een prijs van bijna € 600 per kWh voor de 64 kWh grote batterij van de Audi e-tron. Maar ook stadswagens als de Honda e (€ 467/kWh voor 35,5 kWh) of de Smart (€ 604/kWh voor 17,6 kWh) blijken peperduur.

Bij al die batterijen gaat het trouwens om lithium-ionexemplaren. Toekomstige technologieën zonder lithium en kobalt of met een eenvoudiger productieproces zouden de prijs flink kunnen doen zakken. Maar voorlopig is dat duidelijk nog niet het geval.

Volstaat de garantie?

De batterij is hoe dan ook een bijzonder kostbaar onderdeel van een EV. Daar koppel je dus maar beter een levensduur aan die zo lang mogelijk gegarandeerd wordt. Gelukkig duurt de garantieperiode altijd een stuk langer dan het wettelijke minimum van twee jaar.

De constructeurs hebben voor hun batterijen specifieke garantieprogramma's op poten gezet, met een bepaald aantal jaren of gereden kilometers. Daarbij wordt verzekerd dat de capaciteit minstens 70% van de beginwaarde zal bedragen op basis van de SoH (State of Health), de staat van de batterij. Die staat moet bovendien ‘objectief aantoonbaar’ zijn met behulp van een diagnosetool. Er zijn nu echter al batterijen met meer dan 200.000 km op de teller en nog altijd 90% van hun oorspronkelijke capaciteit.

Bij de eerste op grote schaal geproduceerde EV's gingen de constructeurs heel voorzichtig te werk. Zo maakte Renault indertijd gebruik van een huurcontract voor de batterij van de ZOE. Ondertussen is daar al lang geen sprake meer van. Recent pakte Lexus zelfs uit met een garantie van 10 jaar en 1 miljoen kilometer als de klant zich houdt aan het onderhoudsprogramma bij de erkende dealers.

Ondertussen bedraagt de gemiddelde garantieperiode 8 jaar en 160.000 kilometer. Tesla doet daar nog een schepje bovenop en geeft tot 240.000 km op de Model S en de Model X. Bovendien blijft de technologie evolueren. Toyota en Renault hebben bijvoorbeeld aangekondigd op middellange termijn vastestofbatterijen (all-solid-state batteries of ASSB) te willen gebruiken, wat de garantieperiodes ongetwijfeld zal beïnvloeden.

Slijtage is onvermijdelijk

Ondanks de garantie die de constructeurs bieden, gaat geen enkele batterij eeuwig mee. De capaciteit zal na verloop van tijd altijd dalen. Als gebruiker heb je daar echter invloed op. Hoe precies? Door de batterij van je EV, en dan met name het gedeelte tussen 20 en 80%, optimaal te gebruiken. Ook al is er bij lithium-ioncellen geen sprake van een geheugeneffect. In de praktijk is het heel eenvoudig om je wallbox of wagen zo in te stellen dat de batterij niet voor meer dan 80% wordt opgeladen.

Je kan de wagen nog altijd tot 100% laden als dat eens nodig is, maar dan liefst voor vertrek, aan een gewone laadpaal. Tijdens lange ritten zal je de wagen gewoonlijk opladen aan een snellaadpaal. Ook dan is het beter om een maximum van 80 of 90% in te stellen. De laadsnelheid neemt trouwens sterk af eenmaal de batterij voor meer dan 80% opgeladen is. Vermijd omgekeerd ook om de batterij bijna leeg te rijden (minder dan 10%) vooraleer je laadt, zeker aan een snellader. Tot slot helpt een rustige, anticiperende rijstijl eveneens om de levensduur van je batterij te verlengen.

Tweedehands EV's: te vermijden door de batterij?

Op zich lijkt een elektrische tweedehandswagen een slimme en betaalbare keuze, zeker voor particulieren. Het aanbod is echter nog vrij beperkt. Bovendien behoren de goedkoopste modellen soms nog tot een oudere generatie, ook al zijn ze tamelijk recent. Dat betekent echter niet dat je geen koopjes kan doen. Hou er alleen rekening mee dat het rijbereik lager zal liggen dan het oorspronkelijke WLTP-cijfer. Die waarde vind je trouwens op de Car-Pass, die vandaag verplicht is voor de technische keuring.

Het blijft natuurlijk een theoretisch cijfer dat geen rekening houdt met de staat van de batterij op het moment dat de wagen verkocht wordt. Daarom is het nuttig dat je een SoH (State of Health) vraagt van de batterij (zie hoger). Dat certificaat is verkrijgbaar bij erkende garages. Sommige gespecialiseerde verkopers bieden zelfs ‘refurbished’ batterijen aan waarvan bepaalde modules vervangen zijn. Het spreekt voor zich dat de prijs dan wel een stuk hoger ligt.

Tot slot willen we nog waarschuwen voor de beperkte betrouwbaarheid van SoH-certificaten online. Car-Pass vzw heeft dit in zijn meest recente jaarverslag nog eens beklemtoond. Uit een studie van de hogeschool Thomas More blijkt namelijk dat de precisie van SoH-berekeningen beperkt is. De hogeschool deed de test met vijf elektrische voertuigen, waarvan er enkele een beschadigde batterij hadden. De resultaten van het onderzoek wijzen uit dat de berekeningsmethodes niet voldoen. Sommige zijn heel omslachtig en vereisen dat de batterij van het voertuig volledig leeggereden wordt. Snellere methodes op basis van de gegevens van het voertuig zijn dan weer niet betrouwbaar. Bovendien bleek de uitlezing van het batterijbeheersysteem van het voertuig niet altijd de correcte waarde weer te geven. Als je zekerheid wil over de staat van de batterij in kwestie, doe je dus maar beter een beroep op een erkende garage.

Conclusie

Goed nieuws: de batterijen van de nieuwste EV's zijn een pak efficiënter geworden. Dat hangt niet alleen samen met het ontwerp, de materialen en de plaatsing van de cellen. Ook de software voor het beheer van de temperatuur, de energieoverdracht en het laadproces is sterk verbeterd.

Minder goed nieuws is dat het rijbereik na verloop van tijd onvermijdelijk zal dalen. De positieve verrassing is echter dat het effect veel minder groot is dan een decennium geleden werd gedacht. Bovendien gaat de constructeursgarantie van 8 tot 10 jaar uit van een minimum (70% van de oorspronkelijke capaciteit) dat in werkelijkheid veel hoger ligt. Verder kunnen we alleen maar hopen dat dit blijft evolueren. Op die manier worden elektrische auto’s een steeds flexibelere mobiliteitsoplossing. Schaalvoordelen en nieuwe technische oplossingen zouden de prijs in de toekomst verder moeten drukken.

Wat bij brand?

“Elektrische wagens zijn gevaarlijk. De batterij kan ontploffen en een brand is bijzonder moeilijk te blussen.” Het is een opmerking die vaak terugkomt in gesprekken over elektrische en verbrandingsmotoren. Het klopt dat het niet gemakkelijk is om een brandende batterij te blussen, al beschikt de brandweer ondertussen over de nodige kennis en uitrusting voor dergelijke gevallen. Het is ook de reden dat laadpalen in sommige ondergrondse parkings verboden zijn of beperkt zijn qua vermogen. Een eventuele ontbranding heeft immers vaak te maken met de productie van warmte tijdens het laden. Bij problemen met het koelsysteem of de interne geleiding en verbindingen van de batterij kan de temperatuur snel oplopen en een kettingreactie veroorzaken.

Ook bij een ongeval kan de batterij trouwens beschadigd raken, waardoor er kortsluiting ontstaat. Daarom is het belangrijk om de batterij te vervangen na een ernstige aanrijding. Logisch dus dat er voor EV's specifieke verzekeringscontracten afgesloten worden.

En de recyclage?

De grondstoffen die gebruikt worden voor batterijen, en dan vooral kobalt en lithium, hebben belangrijke geopolitieke en ecologische implicaties. De voorraden zijn niet onuitputtelijk en dus is recycleren een belangrijke kwestie. Vooraleer dat gebeurt, bieden (opgeknapte) EV-batterijen echter nog heel wat andere toepassingsmogelijkheden. Denk aan opslag van zonne-energie, accu, bufferbatterij enzovoort. Pas daarna kan er sprake zijn van recyclage.

Voor de batterijen van laptops bijvoorbeeld bestaan er vandaag al geavanceerde terugwinningstechnieken voor metalen en andere componenten. Het is dan ook zaak om ook grootschalige inzamel-, refurbishing- en recyclagesystemen op touw te zetten voor de batterijen van EV's.

kW voor vermogen, kWh voor energie

Door de opkomst van de elektrische wagen horen we de laatste jaren steeds vaker de termen kilowatt (kW) en kilowattuur (kWh) opduiken. En hoewel deze termen sterk op elkaar lijken, verwijzen ze naar verschillende concepten. De kilowatt (kW) is de eenheid voor het meten van vermogen, of de maximale kracht die een motor kan uitoefenen. Dit geldt trouwens niet alleen voor elektrische, maar ook voor verbrandingsmotoren, waar het vermogen wordt uitgedrukt in kW of – op de ouderwetse manier – in pk (paardenkracht). De omrekening is trouwens niet moeilijk. Vermenigvuldig de paardenkracht met 0,74 om de waarde in kW te krijgen, en de kW met 1,36 voor de waarde in paardenkracht.

Kilowattuur (kWh) is dan weer de energie die door de accu aan de motor geleverd wordt, en dus de hoeveelheid kW die de batterij kan leveren in één uur gebruik. Merk ook op dat de W van Watt altijd met een hoofdletter geschreven wordt. Ze verwijst immers naar de beroemde Schotse ingenieur James Watt (1736-1819), die met zijn verbeteringen aan de stoommachine de toenmalige industrie voorgoed veranderde.