RIJDEN ONDER SPANNING

Rijkert Knoppers

RIJDEN ONDER SPANNING WAARHEEN MET DE ELEKTRISCHE AUTO?

Rijden onder spanning

Rijden onder spanning Waarheen met de elektrische auto?

Rijkert Knoppers

‘ De automobiel is niet een eenmalige inventie maar een ontwikkeling, en er zijn bij elke stand van de techniek meesterwerken in aan te wijzen, voorbeelden van een ontwerp waarin alles wat op een gegeven tijdstip mogelijk was op een uitzonderlijk gelukkige wijze was verenigd.’ Rudy Kousbroek

Copyright Š 2013 – Rijkert Knoppers Niets uit deze uitgave mag op enigerlei wijze vermenigvuldigd en/of overgenomen worden zonder schriftelijke toestemming van de auteur.

ISBN/EAN 978-94-90758-03-5 Auteur: Rijkert Knoppers, www.rijkertknoppers.nl Vormgeving en opmaak: Prezns, Marco Bolsenbroek, www.prezns.nl Ontwerp omslag: Prezns, Marco Bolsenbroek, www.prezns.nl Foto auteur: Heske Knoppers Uitgeverij Siemes IJsselkade 18 7201 HD Zutphen www.uitgeverijsiemes.nl De auteur en de uitgever hebben er naar gestreefd de auteursrechten te regelen volgens de wettelijke bepalingen. Degenen die desondanks menen zekere rechten te kunnen doen gelden, kunnen zich alsnog tot de uitgever en de auteur wenden.

Selectie publicaties Rijkert Knoppers: Woestijnstroom, de belofte van Kramer Junction, Aeneas, Boxtel 2008.

Nu of nooit? Duurzame energie in Nederland, Uitgave Project Bureau Duurzame Energie, Arnhem 2004.

Een kwestie van lange adem. Geschiedenis van duurzame energie (co-auteur), Aeneas, Boxtel 2001 Openbaar vervoer ondersteboven (co-auteur), Elsevier bedrijfsinformatie, Den Haag 2001 De keerzijde van de dam (co-auteur), Novib, Den Haag/Jan van Arkel, Utrecht 1995.

Vo o rwo o r d

De toekomst is al begonnen 5

De elektrische auto werd lang gezien als iets van de toekomst, maar die toekomst is al lang begonnen. Alle grote merken en een paar exclusieve elektrische merken, hebben volledig elektrische auto’s in de showroom staan. En er zijn steeds meer mogelijkheden om die auto thuis en elders op te laden. Elektrisch rijden is niet langer toekomstmuziek maar heel normaal voor steeds meer mensen. Dat is mooi, want elektrische auto’s dragen bij aan een schoner en stiller Nederland. De toekomst is al begonnen. Of was de toekomst van de elektrische auto al langer geleden begonnen?

Dit boek laat zien dat de geschiedenis van de elektrische auto al ver teruggaat. Vanuit deze geschiedenis en met de techniek van nu neemt Rijkert Knoppers de lezer mee naar de praktijk en de toekomst van de elektrische auto.

Nederland loopt daarin voorop. Dankzij onder andere Stichting e-laad hebben we bijvoorbeeld nu al een uniek netwerk van publieke oplaadpunten. Gemeenten stellen hun parkeerplaatsen ter beschikking en de rijksoverheid stimuleert elektrisch rijden met fiscale voordelen. Het maakt overstappen op elektrisch heel eenvoudig. Ik ben er van overtuigd dat velen van u dat ook gaan doen en daar enthousiast over zullen zijn.

De vraag is niet zozeer of, maar wanneer een grote groep Nederlanders elektrisch gaat rijden. Daarbij helpt een boek als dit om een goed beeld te vormen.

Op een toegankelijke manier beschrijft Knoppers de geschiedenis, techniek, praktijk en toekomst van elektrische auto’s. Voor iedereen die iets met elektrische auto’s heeft of wil, is dit boek een absolute aanrader.

Maar hoe mooi, fraai en volledig dit boek ook is, u kunt het het beste zelf ervaren: elektrisch rijden, wanneer stapt u in? Ga met ons mee op weg naar een schoner en stiller Nederland.

Ton Rombouts, Voorzitter Stichting e-laad, Duiven januari 2013.

Inhoudsopgave 6

Voorwoord:

De toekomst is al begonnen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

HOOFDSTUK 1:

Een kwestie van kiezen?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

HOOFDSTUK 2: Elektrisch rijden: het begin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 De accuauto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 De brandstofcelauto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 HOOFDSTUK 3: Elektrisch rijden: een impressie van recente ontwikkelingen . . . . 35 De accuauto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 De brandstofcelauto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 HOOFDSTUK 4: De techniek van de elektrische auto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 De accuauto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 De brandstofcelauto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

R i j d e n o n d e r s pa n n i n g

HOOFDSTUK 5: Hoe schoon rijdt de elektrische auto?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 De accuauto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 De brandstofcelauto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 HOOFDSTUK 6: Hoe veilig zijn elektrische auto’s?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 De accuauto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 De brandstofcelauto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 HOOFDSTUK 7: De actieradius: hoe ver kom je?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 De accuauto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 De brandstofcelauto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 HOOFDSTUK 8: Hoe gaat de infrastructuur eruit zien?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 De accuauto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 De brandstofcelauto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 HOOFDSTUK 9: Beeldvorming rond de elektrische auto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 De accuauto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 De brandstofcelauto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 HOOFDSTUK 10:

Waar gaat het heen? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

Bijlage 1: Afkortingen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 Literatuur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 Kleine (internet-)bronnen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Fotoverantwoording. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

H OO F D S T U K 1

Een kwestie van kiezen?

O

p 14 juni 2012 ging in Östersund, Zweden, de Zero Rally van start, een twee dagen lang durende wedstrijd via de zogeheten Green Highway naar Trondheim, aan de westkust van Noorwegen. De Zero Emission Resource Organisation (Zero) Rally stond open voor zowel accugevoerde elektrische voertuigen, auto’s die hun energie uit brandstofcellen halen, hybride auto’s die op zowel benzine als elektriciteit rijden als voor voertuigen die biobrandstof gebruiken.

De ruim vijftig teams moesten niet alleen het 300 km lange traject zo snel mogelijk afleggen, het was ook zaak om onderweg speciale opdrachten te vervullen, zoals het beklimmen van een heuvel en het slalom rijden op een bochtig circuit.

Winnaar in de accuklasse was Mads Østberg met zijn co-driver en vriendin Veronica Engan Mads. Bij de brandstofcelklasse ging Rune Holmen met bijrijder Arild Fallan in een Mercedes-Ben B-klasse F-cel als eerste over de streep.

Een spannende wedstrijd!

Of het nu om de accuauto of de brandstofcelauto gaat, is geen eenvoudige zaak. Zo vragen beide technieken bijvoorbeeld om een totaal nieuwe infrastructuur. De elektrische accuauto heeft een zeer gedecentraliseerd netwerk van oplaadpunten nodig, waarbij auto’s vaak uren achtereen stroom moeten kunnen laden. Voor de brandstofcelauto zijn speciale faciliteiten voor de levering van waterstof gewenst. Daarnaast vraagt het ontwikkelen van betaalbare accu’s voor de accuauto en het optimaliseren van de opslagtanks voor de brandstofcelauto veel onderzoek. En dan zijn er nog de verschillende taaie en langdurige processen, zoals het standaardiseren van de stopcon-

H OO F DS T U K 1

Wie de wedstrijden wonnen is in feite niet zo belangrijk. Interessanter is, dat deze jaarlijkse wedstrijd, die in 2009 voor het eerst had plaatsgevonden, wel eens illustratief zou kunnen zijn voor wat zich momenteel binnen de autowereld afspeelt. Elke autofabrikant streeft wel naar schonere auto’s, al was het maar uit concurrentieoverwegingen of om een eventuele strengere wetgeving voor te blijven. Wie een zo duurzaam mogelijk voertuig in de markt wil zetten, komt al snel bij een elektrisch aangedreven voertuig uit. Zowel de elektrische accuauto, die de benodigde elektriciteit aan boord Mads Østberg met Veronica Engan Mads op weg naar de overwinning in accu’s meeneemt, als de brandstofcelauto, die aan boord met behulp van waterstof (H2) de elektrische stroom produceert, kan uit milieuoogpunt een flinke verbetering vormen voor de benzine- of dieselauto, omdat ze tijdens het rijden geen schadelijke emissies uitstoten. Als de benodigde elektriciteit of waterstof bovendien gemaakt is met behulp van hernieuwbare energiebronnen, is de milieubelasting tijdens het rijden tot een minimum teruggebracht.

7

tacten voor de accuauto’s of het ontwikkelen van nieuwe veiligheidsnormen voor de brandstofcelauto’s.

Juist omdat de accuauto en de brandstofcelauto onderling zo sterk van elkaar verschillen is de vraag relevant of iemand niet snel een knoop zou moeten doorhakken rond de beslissing of we in de toekomst met accuauto’s gaan rijden of misschien toch maar liever met brandstofcelauto’s. De rally is verdeeld over twee klassementen, terwijl het in werkelijkheid een wedstrijd is tussen de twee.

R i j d e n o n d e r s pa n n i n g

8

Is de tijd al rijp voor het maken van een dergelijke keuze, of is de techniek van beide varianten nog niet zo ver gevorderd dat er nu al iets te kiezen valt? De verwachtingen zijn – zeker ten aanzien van de accuauto – hoog gespannen, maar dat is niet nieuw.

‘Het elektrische voertuig komt eraan!’ schreef uitvinder en publicist Sheldon Shacket ruim 30 jaar geleden in zijn The complete book of electric vehicles. Hij voegde er aan toe dat er ‘geen macht ter wereld was die deze mogelijke ontwikkeling kan stoppen.’ En hoewel de ontwikkeling ongetwijfeld langzamer verliep dan Shacket in zijn enthousiasme voorspelde, zijn er inmiddels wel verschillende modellen accuauto’s op de markt verschenen. De brandstofcelauto loopt in dit opzicht achter, pas rond 2013 komt de eerste in serie geproduceerde brandstofcelauto, de Hyundai iX35, op de markt. Betekent dit dat de accuauto gaat winnen van de brandstofcelauto? Of heeft de brandstofcelauto in technisch opzicht zoveel meer te bieden dan de accuauto, dat deze straks een inhaalslag gaat maken, gebruikmakend van de fascinerende wet van de remmende voorsprong?

Dit boek probeert na te gaan of de elektrische auto een serieus alternatief kan vormen voor de benzine- of dieselauto’s.

Zijn de prestaties van voldoende kwaliteit, biedt de elektrische aandrijving wel genoeg milieuwinst, zijn elektrische auto’s net zo veilig als de huidige personenauto’s, dit zijn onder meer onderwerpen die hier naar voren komen. De beantwoording van dit soort vragen is mogelijk dankzij een uitvoerige analyse van een grote hoeveelheid rapporten, Een elektrische stadsauto in Londen. boeken en artikelen die inmiddels aan dit onderwerp gewijd zijn. Ook zijn er gesprekken gevoerd met verschillende deskundigen op dit gebied, variërend van wetenschappers tot ervaringsdeskundigen en van milieukundigen tot mensen die betrokken zijn bij de opbouw van de infrastructuur.

Verder zijn er diverse (inter)nationale congressen op het gebied van duurzame mobiliteit bezocht. Dit alles om een antwoord te krijgen op de uiteindelijke vraag: wie gaat deze ‘rally’ winnen? Welke van de twee soorten voertuigen gaat straks als eerste over de eindstreep? En hoewel het te verwachten is dat de winnaar dankzij de voortdurende technologische en maatschappelijke ontwikkelingen nog wel enige tijd onbekend zal blijven, is de strijd de moeite waard. Er valt immers veel potentiële milieuwinst te behalen en de (maatschappelijke) consequenties van de uiteindelijke uitslag zouden wel eens zeer ingrijpend kunnen zijn. {I-429} {I-432} [45] {I-899} [234] Rijkert Knoppers ’s-Hertogenbosch, maart 2013

H OO F D S T U K 2

Elektrisch rijden: het begin

T

Omstreeks dezelfde periode waren er auto’s in ontwikkeling, die een fossiele brandstof als energiebron gebruikten.

De fabrikanten van stoommachines en de leidinggevenden van de spoorwegen keerden zich sterk tegen deze nieuwe techniek, en deden er alles aan om de komst van de auto tegen te houden.

‘Het is zelfs zo dat de opkomst van de auto wellicht 30 jaar is vertraagd door de opzettelijke belemmeringen welke onder druk van de spoorwegen voor alle soorten wegvervoer werden ingesteld. De beruchte wet (uit 1865, RK) die voorschreef dat alle motorvoertuigen in Engeland moesten worden voorafgegaan door een man met een rode vlag in zijn De Detroit Electric reed met 40 km/uur net zo snel als een benzineauto. hand, werd pas in 1896 ingetrokken, waardoor de ontwikkeling van de inwendige verbrandingsmotor een zaak werd van landen als Frankrijk en Duitsland, die op het punt van technische ervaring de mindere waren van Engeland.’ Zo schrijft historicus J. D. Bernal in zijn Sociale geschiedenis van de wetenschap. [248]

9

H OO F DS T U K 2

ot ver in de negentiende eeuw was voor het afleggen van grote afstanden het gebruik van paard en wagen, de fiets of de stoomlocomotief het meest gangbaar. Naarmate de steden zich uitbreiden nam ook de behoefte aan transport toe, en zeker aan comfortabel vervoer.

Volgens de eerder genoemde Shacket vereisten de grote steden alternatieven voor de luidruchtige en vervuilende stoomlocomotieven en door paarden getrokken stadsrijtuigen. Amerikanen bezaten meer dan 25 miljoen paarden en het belangrijkste persoonlijke vervoermiddel was de veiligheidsfiets, volgens Shacket ‘een mechanisch wonder’. Tien miljoen fietsen gaven Amerikanen een nieuwe vrijheid – de vrijheid om geen paard te hoeven voeden en onderhouden. De fiets zette een technologische revolutie in gang waarbij geplaveide wegen werden aangelegd en de toegepaste kennis op het gebied van metaalkunde, lagers, wielen en krachtoverbrengingen toenam. [45] Door deze ontwikkeling groeide de interesse voor allerlei vormen van mechanisch transport. De allereerste particuliere voertuigen, die onafhankelijk van menskracht reden, gebruikten stoom voor de aandrijving. In Nederland experimenteerde Sibrandus Stratingh, hoogleraar in de algemene, toegepaste en farmaceutische scheikunde aan de universiteit van Groningen, met een eigen ontworpen stoomrijtuig, waarmee hij in 1834 een proefrit maakte.

10

Ondanks de opkomst van de auto met een verbrandingsmotor nam met name in Amerika het gebruik van stoomauto’s in de tweede helft van de 19e eeuw toe. Dat had alles te maken met de aantrekkelijke eigenschappen van stoommotoren. ‘Stoomauto’s overleefden de woeste aanval van interne verbrandingsauto’s in de eerste tien jaar van de twintigste eeuw en merken als Stanley, Locomobile en White hadden veel bewonderaars, die hielden van de stille werking van de auto’s, de actieradius en de afwezigheid van een krukashandel (een noodzakelijk accessoire in de dagen voor de elektrische startmotor). Dit laatste voordeel (…) was een belangrijke overweging in een tijdperk, waarin het op een verkeerde manier aanzwengelen van een krukas je arm kon breken,’ aldus journalist Jim Motavelli in zijn boek Forward drive. [35] Tegelijk met de stoom- en de verbrandingsauto kwam ook de accuauto in opkomst, maar lang niet altijd ontwikkelde deze zich in elk land in hetzelfde tempo. ‘Tot nog toe schijnt Frankrijk voor het automobilisme het beloofde land te zijn. Alleen te Parijs zijn namelijk niet minder dan 3000 elektrische automobielen in gebruik. Van de overige landen zijn het voornamelijk Italië, Engeland, en de Verenigde Staten, waar de motorwagens zich burgerrecht begint te verschaffen.’ Zo meldt De Kampioen van 28 oktober 1898. Het blad had in de zomer van datzelfde jaar geconstateerd dat: ‘het (…) te voorzien (is), dat het vervoermiddel der toekomst voornamelijk door elektrische drijfkracht zal worden bewogen.’ [113] {I-871}

R i j d e n o n d e r s pa n n i n g

De accuauto De ‘zelfbeweegende wagens’ vormden al veel eerder voor velen een uitdaging. Na de stoomwagen bouwde de eerder genoemde Stratingh samen met zijn medewerker Becker in 1835 een kleinschalig elektromagnetisch wagentje, dat als voorloper van de elektrische auto valt te beschouwen. Overigens is er discussie gaande wie als eerste de elektrische auto bouwde, naast Stratingh en de verderop genoemde Davenport komt ook de naam van de Hongaarse uitvinder Ányos Jedlik naar voren, die volgens sommige bronnen zelfs al in 1828 de eerste elektrische auto zou hebben uitgevonden.

Sibrandus Stratingh, hoogleraar scheikunde en technologie (1785-1841) Sibrandus Stratingh werd in 1785 geboren in Adorp, waar reerd door de proeven van Moritz Jacobi, die in 1838 met zijn vader predikant was. Op veertienjarige leeftijd ging een dergelijke boot op de Russische Neva rivier voer. Volgens historicus Gijs Mom, die in 1997 op het Stratingh studeren aan de Academie te Groonderwerp ‘elektrische auto’ promoveerde, is de ningen. In 1824 werd hij benoemd tot hoogleraar boot een aantrekkelijke keuze als het gaat om in de algemene, toegepaste en pharmaceutische nieuwe transporttechnologie, vooral omdat bij scheikunde. Tijdens zijn hoogleraarschap onteen dergelijke toepassing het gewicht geen wierp hij een stoomrijtuig, later construeerde belangrijke rol speelt. Stratingh kon zijn experiStratingh samen met zijn instrumentmaker menten met elektromagnetische voer- en vaarBecker een elektromagnetisch aangedreven tuigen niet lang blijven doen, want op 15 februari wagen, de benodigde elektriciteit kwam van een 1841 overleed hij. {I-426} {I-1035} [44] set niet-oplaadbare accu’s. Ook construeerde hij Hoogleraar Sibrandus een elektrisch aangedreven boot, hierbij geïnspiStratingh

Omstreeks 1834 bouwde de Amerikaan Thomas Davenport een (niet-oplaadbare) elektrisch accuvoertuig. Davenport was in 1823 een smederij begonnen, maar hij interesseerde zich sterk voor de ontwikkelingen van elektriciteit en magnetisme. Samen met zijn vrouw Emily bouwde hij de eerste gelijkstroom elektromotor ter wereld, waar het U.S. Patent Office in 1837 patent op verleende. Davenport gebruikte de

gelijkstroommotor voor de aandrijving van een tram, die reed op een cirkelvormige baan. De benodigde elektriciteit kwam van een stationaire accu, een uitvinding die een logisch vervolg was op de Zuil van Volta, die Alessandro Volta in 1800 demonstreerde. De rails zorgde voor de geleiding van de stroom. Technologisch was de motor een spectaculair succes. Commercieel gezien sloeg het voertuig niet aan, omdat de stoommachine op dat moment veel effectiever en efficiënter was. Na verkoop van zijn eerste motor gebruikte Davenport in 1844 een elektrische motor om een eigen krant te kunnen drukken. {I-24} [44] {I-70} {I-71} {I-222} {I-943} [242]

Oplaadbare accu

[43] [44] {I-512} {I-513} {I-514}

Revolutie van de rem

Een grote technische verbetering bij de accuauto vond in 1897 plaats, toen de Fransman M. A. Darracq bij zijn voertuig een regeneratief remsysteem ging toepassen. De energie die normaal gesproken tijdens het remmen als warmte verloren ging, was met dit systeem te gebruiken om de accu op te laden.

In dezelfde periode ontwikkelde de Camille Jenatzy in zijn elektrische raceauto Belg Camille Jenatzy een elektrische raceauto onder de naam La Jamais Contente (‘De nooit tevredene’). Met dit aërodynamische gevormde voertuig wist Jenatzy op 29 april 1899 met een snelheid van 105,88 km/uur het wereldsnelheidsrecord op zijn naam te zetten, het oude was gevestigd door de graaf Gaston de Chasseloup-Laubat, die bijna twee maanden daarvoor in een elektrisch aangedreven Jeantaud een snelheid van 92,78 km/uur had behaald.

Deze proefnemingen met elektrische accuauto’s gebeurden in dezelfde tijd dat de benzineauto steeds meer in beeld kwam.

‘Rond de eeuwwisseling stond het in het geheel niet vast dat de moderne automotor – de viertaktmotor van Otto met inwendige verbranding – het pleit van zijn rivalen

11

H OO F DS T U K 2

Hoewel Stratingh zich nog moest behelpen met niet-oplaadbare accu’s, was de oplaadbare accu rond die tijd ook al in ontwikkeling. De Duitse Johann Wilhelm Richter had in 1802 al een accu ontworpen, die bestond uit om en om opgestapelde koperen en kartonnen schijven, die doorweekt waren van zout. Later, in 1854, bouwde Johann Sinsteder voor het eerst een loodzuuraccu, vijf jaar later volgde Gaston Planté met een vergelijkbare accu. In het laatste geval bestond de accu uit twee vellen van lood, met daartussen rubberen strips, die in een spiraalvorm waren opgerold. In 1881 verbeterde Camille Alphonse Fauré de accu door loden platen toe te passen. Hierdoor lag massafabricage van de accu onder handbereik.

Ondertussen ontstond ook in Frankrijk en Engeland belangstelling voor de elektrische accuauto. Zo bouwde de Fransman Gustave Trouvé in 1881 een elektrisch aangedreven auto, die hij tentoonstelde op de International Exhibition of Electricity in Parijs. De driewieler, die was voorzien van niet-herlaadbare batterijen, woog samen met de bestuurder ongeveer 160 kilo. Trouvé zou ongeveer vijftig van dergelijke auto’s verkopen. De Parijse ingenieur en koetsenbouwer Charles Jeantaud voorzag eveneens in 1881 een koets van een elektrische motor. In Londen bouwden de wetenschappers William Ayrton en John Perry een jaar later een elektrische driewieler.

R i j d e n o n d e r s pa n n i n g

12

zou winnen. In 1900 werden er in de Verenigde Staten 4192 auto’s gebouwd: 1681 stoom-, 1575 elektrische en slechts 936 benzineauto’s,’ constateert George Basalla, Amerikaans historicus.

De verbrandingsmotor kende veel technische problemen: het rijden was niet erg comfortabel, de motor maakte veel lawaai en vertoonde veel storingen, en het starten was lastig. Voor veel toepassingen, met name in de steden, leek de elektrische auto in het voordeel te zijn. Toch hadden ook elektrische auto’s hun nadelen: ze reden te langzaam en de actieradius was te beperkt. ‘Elektrische voertuigen waren ideaal voor het doen van boodschappen in de stad,’ stelt historicus Douglas Brinkley, ‘ze werkten bevrijdend voor vrouwen in het bijzonder omdat ze zelfstandig overal naar toe konden gaan.’ Of de elektrisch aangedreven accuauto succes had, verschilde van land tot land.

Was de elektrische auto bijvoorbeeld erg populair in de Verenigde Staten, in Nederland was de belangstelling rond de eeuwwisseling nog mondjesmaat. In oktober van het jaar 1900 waren er in ons land 257 automobielen, aldus het blad De Kampioen.

Hiervan waren onder meer 58 Benzs, 16 Peugeots en 6 auto’s van Hollandse constructie. Slechts 3 auto’s hebben elektriciteit als drijfkracht. Hierbij zal ongetwijfeld hebben meegespeeld dat op dat moment de elektrificatie in Nederland nog maar net van de grond was gekomen.

Eind 1883 ging in Rotterdam de eerste elektriciteitscentrale van ons land in bedrijf.

Twaalf jaar later draaiden er in ons land zes. Het aantal centrales was niet indrukwekkend, zeker niet in vergelijking met Duitsland waar in 1895 al 180 centrales stonden.

Het opgesteld vermogen was gering. Pas na 1898 zou de bouw van de centrales in ons land op gang komen. [49] [58] [71] [75] [113] [140]

Benzine krijgt de overhand

Tot aan de Eerste Wereldoorlog was de accuauto nadrukkelijk aanwezig in het wegverkeer: in die periode was een derde van alle voertuigen ter wereld elektrisch. Tussen het einde van de negentiende eeuw en 1940 waren er veertig fabrikanten van elektrische auto’s, waaronder Ford en General Motors (GM). De auto met de interne verbrandingsmotor won snel terrein, onder meer doordat de kwaliteit van het wegennet verbeterde, wat vooral gunstig was voor de benzineauto die een groter bereik had dan de elektrische auto. Daarnaast was ruwe olie ontdekt in Texas, waardoor de benzineprijzen daalden. Ook de uitvinding van de elektrische startmotor in 1911 door Charles Kettering droeg bij aan het succes, want dat maakte dat de bestuurder de auto niet met de hand hoefde aan te slingeren.

Een onverwachte factor die ook wel eens een rol zou hebben kunnen spelen, is dat de elektrische auto misschien wel veel te goed werkte. De benzineauto vormde juist een uitdaging voor de man die van avontuur hield, zo concludeert Gijs Mom. ‘In de beginperiode van de brandstofauto kon de automobilist nog opscheppen over hoe hij de motor weer aan de praat had gekregen. De elektrische auto had veel minder mankementen,’ aldus Mom in zijn proefschrift Geschiedenis van de auto van morgen.

In de loop van de tijd kwamen er steeds meer signalen die erop wezen dat de elektrische accuauto terrein aan het verliezen was. Tegen het jaar 1925 waren verschillende autofabrikanten die voorheen elektrische accuauto’s produceerden, overgeschakeld op het maken van benzineauto’s. Rond die tijd rolden er in de Verenigde Staten jaarlijks 20 miljoen benzineauto’s van de band. Er reden nog wel elektrische auto’s voor speciale doeleinden, maar na 1935 kwam daar ook een eind aan. In Japan was de situatie anders. Door de Tweede Wereldoorlog lag daar het gebruik van benzine aan banden, waardoor de belangstelling voor de elektrische accuauto bleef bestaan. In 1949 waren er in Japan nog 3299 elektrische voertuigen in gebruik, ongeveer 3 procent van het nationale wagenpark. Zo was Tachikawa Airplane Company (later omgedoopt tot de Prince Motor Company en nog later tot Nissan) in mei 1947 met de Tama elektrische

vierpersoonsauto gekomen. De auto, die was opgebouwd uit een houten frame met staal, had een maximumsnelheid van 35 km/uur, de actieradius lag op 65 km. Met de latere Seniorversie van de auto uit 1949 kon de bestuurder 200 km rijden op één acculading.

Dat het elektrische voertuig nooit geheel van het toneel verdween bleek bijvoorbeeld uit de situatie in Groot Brittanië, waar het aantal elektrisch aangedreven melkbestelauto’s vooral na de Tweede Wereldoorlog sterk toenam. Zo reden er in 1950 3227 elektrische melkbestelauto’s in Groot Brittanië rond, in 1951 waren het er 8500. ‘Dat was 77 procent van alle door coöperaties toegepaste melkbestelauto’s en 31 procent van alle De Tama haalde een snelheid van 35 km/uur. door coöperaties gebruikte bestelauto’s überhaupt,’ schrijft Mom. ‘Deze bloei werd begunstigd door wetgeving, die het laten draaien van de motor als men de auto verliet verbood.’ [44] [62] [64] [68] [108] {I-181}

13

Hernieuwde belangstelling

H OO F DS T U K 2

Niet de rijeigenschappen of de degelijkheid van de elektrische auto zorgden er later voor dat de accuauto weer hoger op de agenda kwam te staan, maar een heel ander argument: het milieu. Dat speelde vooral na 1960, toen wereldwijd de bezorgdheid over de mondiale vervuiling toenam. De luchtvervuiling door benzineauto’s was daarbij een van de onderwerpen, die om aandacht vroeg. Een aantal bedrijven concentreerde zich dan ook op de uitdaging om auto’s te ontwikkelen, die tijdens het rijden geen vervuilende emissies voortbrachten. Dit gebeurde meestal door conventionele auto’s om te bouwen tot elektrische accuauto’s, iets wat in diverse landen tot vandaag de dag populair is. Eureka-Williams Corporation in het Amerikaanse Illinois was daar als eerste mee begonnen in de periode 1959 tot 1961. Het bedrijf fabriceerde ongeveer 120 Henney Kilowatt elektrische accuauto’s, gebaseerd op de vierdeurs Renault Dauphine.

In Engeland begon de Enfield Company met de constructie van een elektrisch aangedreven personenauto. Het voertuig woog 975 kg, de maximumsnelheid was 64 km/uur en de actieradius lag tussen 40 en 90 km. In 1976 stopte de productie, op dat moment waren er 112 auto’s verkocht.

In het midden van de jaren 60 van de vorige eeuw trok GM 15 miljoen dollar uit voor de ontwikkeling van elektrische auto’s, met als resultaat de van accu’s voorziene Electrovair I uit 1964 en –zoals verderop bij de geschiedenis van de brandstofcelauto aan de orde komt- de elektrisch aangedreven Electrovan uit 1966 met brandstofcellen.

De Electrovair I was gebaseerd op een vroeg model van de Corvair Monza sedan, het betrof de lichtste in productie zijnde auto van GM. Voor de opslag van elektriciteit zorgden zink-luchtaccu’s. Vanwege de vele problemen met het elektrisch aandrijfsysteem besloot GM later tot de bouw van een geheel nieuwe auto, de Electrovair II, die in 1966 voor het eerst op de autoshows in de Verenigde Staten te zien was. De Electrovair II had zilverzinkaccu’s, die een spanning van 532 volt leverden. De opslagcapaciteit was efficiënt maar de accu’s waren duur en na 100 keer opladen waren ze uitgeput.

De ingebouwde 100 pk wisselstroom inductiemotor zorgde voor een topsnelheid van ongeveer 140 km/uur, de actieradius lag op 60 tot 120 km. De auto was door het aanwezige accupakket 360 kilo zwaarder dan de Corvair. {I-12} {I-69} {I-99} {I-517} [64]

R i j d e n o n d e r s pa n n i n g

14

De oliecrisis van het jaar 1973 bracht de nodige koerswijzigingen op het gebied van energie teweeg, waardoor ook de elektrische auto opnieuw op veel belangstelling mocht rekenen, met name van de kant van de autofabrikanten. De crisis zorgde ervoor dat de olieprijzen sterk omhoog gingen; tussen 1972 en 1974 verviervoudigde de prijs van ruwe olie van ongeveer 3 $ tot meer dan 12 $ per vat.

Als gevolg van deze ontwikkeling begonnen Amerikaanse autofabrikanten steeds meer te experimenteren met de ontwikkeling van schone auto’s. In 1974 kwam Ford met een elektrisch aangedreven stadsauto, de Comuta, geschikt voor twee volwassenen en twee kinderen. In feite was het een aangepast model van de CitiCar, een succesvolle elektrische stadsauto die gebouwd was naar aanleiding van de oliecrisis van 1973 en waarvan er ongeveer 2300 zijn geproduceerd. Net als de CitiCar had ook de Comuta 48 Volt loodzuur accu’s, hoewel er ook Comuta’s rondreden met 60 Volt accu’s. De maximumsnelheid van deze stadswagen was beperkt tot 60 km/uur. Bij een gemiddelde snelheid van 40 km/uur had de Comuta een actieradius van ongeveer 60 km.

Na 1960 was Ford overigens aan de slag gegaan met natriumzwavelbatterijen, die het bedrijf tot in de jaren ‘80 bleef gebruiken. Zo was ook de, op een Ford Escort gebaseerde, EXT-1 uit ongeveer 1980 uitgerust met deze accu’s.

‘Voor het globale wereldsysteem leidde de olieschok van 1973 en die van zes jaar later tot een bijzondere scherpe richtingsverandering. Gedurende de jaren vijftig en zestig daalden over het algemeen de energieprijzen en het energieverbruik nam in golfbewegingen toe. Ruwe voorraden van goedkope olie dienden als voedsel voor zowel de industrie als het transport, en de wereldwijde aardolieconsumptie verdubbelde elke tien jaar.

Hoge en steeds groeiende niveaus van energieverbruik stonden in die tijd synoniem voor het economische succes van de twintigste eeuw. Toen al die vooronderstellingen plotseling wegvielen moesten de energieplanners gedwongen Een elektrische auto van het in Nieuwegein gevestigde Alco terug naar de tekentafel,’ schrijven Christopher Flavin en Nicholas Lenssen in hun ‘gids voor de volgende energierevolutie’ Power surge uit 1995.

In de Verenigde Staten waren stijgende olieprijzen zowel voor de industrie als voor de overheid aanleiding om meer geld aan onderzoek naar de elektrische auto te besteden. Twee jaar na de oliecrisis van 1973 richtte het Congres het federale Energy Research and Development Administration (ERDA) op, dat later opging in het in 1978 gevormde U. S. Department of Energy (DOE). Het DOE begon in die tijd met de financiële ondersteuning van een Near-Term Electric Vehicle Program (NTEV), dat als doelstelling had om binnen vijf jaar een commerciële elektrische accuauto op de markt te brengen. {I-14} [44] [62] [85] [86] [108] [192]

Witkar

15

H OO F DS T U K 2

Ook in Europa ontstond toenemende belangstelling voor elektrische auto’s, wat onder meer bleek uit de oprichting van AVERE (The European Association for Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicles) in 1978. De organisatie is tot vandaag de dag actief met het promoten van allerlei vormen van elektrisch vervoer, onder meer door het organiseren van congressen, het doen van onderzoek en het gericht benaderen van politici. Het gaat daarbij, zoals de naam al aangeeft, om zowel de accuauto, de hybride auto als de brandstofcelauto.

Een paar jaar daarvoor had ons land al kennisgemaakt met elektrisch aangedreven auto’s, al kwamen de hier geïntroduceerde voertuigen weinig overeen met gangbare personenauto’s. Het ging in Amsterdam om een kleine stadsauto, de Witkar, die rond 1968 was ontwikkeld door provo en gemeenteraadslid Luud Schimmelpennink. De Witkar was een tweepersoonsvoertuig, waarbij een 24 volt elektromotor van 2 kW voor de aandrijving zorgde. Het karretje woog 452 kilogram, de topsnelheid bedroeg 30 km/uur, op een volle acculading kon het cilindervormige voertuig een afstand van 15 kilometer afleggen. ‘De Witkar De Witkar was te huur op vijf stations in Amsterdam was een schijnbaar eenvoudig elektrisch autootje met alle problemen die daarbij hoorden, en die waren in de tijd van kleine accu’s en zeer schaarse computers erg groot,’ vertelde Schimmelpennink later in 2009: ‘Ik heb me met dergelijke problemen als ontwerper altijd graag beziggehouden. Hoe verhield de beperkte capaciteit van de accu zich tot de actieradius van de auto? Nu, dat bleek oplosbaar: stadsverkeer beperkt zich gemiddeld tot tochtjes van hooguit twee kilometer en onze accu’s van toen waren klein, maar laadden voldoende snel op.’ De Witkar was te huur bij vijf stations in de binnenstad. Een rit moest ook op één van de stations eindigen, waar het opladen van de accu’s automatisch in ongeveer 7 minuten gebeurde. In 1976 had de gebruikerscoöperatie 4000 leden. Het project bleef echter met 5 Witkarstations en 25 karren steken in een te kleine systeemomvang. In 1986 besloot de vereniging zichzelf op te heffen omdat de doelstelling – 25 stations en 125 voertuigen – niet haalbaar bleek. Overigens mocht Schimmelpennink eind 2011 in Amsterdam een vergelijkbaar project onder de naam Car2go openen, waar in eerste instantie 170 elektrische Smarts aan meededen. Begin 2013 zijn er inmiddels 300 elektrische deelauto’s beschikbaar. Het project borduurt overigens voort op een initiatief dat drie jaar daarvoor door Daimler in Duitsland is opgezet, en dat daarna onder dezelfde naam ook onder meer in Wenen, Hamburg, Lyon, Vancouver en Austin van start is gegaan. {I-251} [198] {I-949} {I-950} In Engeland had uitvinder Clive Sinclair met overheidssteun een goedkope elektrisch aangedreven ligfiets ontwikkeld, die in januari 1985 op de markt kwam. Deze Sinclair C5 was uitgerust met een 250 W motor, een loodzuuraccu zorgde voor de opslag, de driewieler had een maximumsnelheid van 24 km/uur. De bestuurder was slecht beschermd tegen slechte weersomstandigheden, bovendien viel er ook uit veiligheidsoverwegingen wel het een en ander op het voertuig aan te merken. Daarnaast bleek de kwaliteit van de toegepaste accu onder niveau te zijn. Er zijn ongeveer 10.000 van deze karretjes gebouwd, maar toen de fabriek al na enkele maanden na de start in oktober 1985 sloot, waren er nog 6000 exemplaren onverkocht. ‘De C5 is niet te

R i j d e n o n d e r s pa n n i n g

16

beschouwen als een serieus elektrisch voertuig dat in staat is om een vergelijkbare prestatie als een conventionele auto te leveren,’ zo constateert Michael Westbrook in zijn boek The electric car. [64] {I-378} In 1987 organiseerde de vereniging van steden met belangstelling voor elektrisch vervoer Citelec voor het eerst een ‘Twaalf elektrische uren’ wedstrijd in België. Verschillende elektrische auto’s legden in Brussel temidden van het gewone verkeer een vastgestelde route af. Het draaide bij deze competitie onder meer om de totaal afgelegde afstand, het energieverbruik en de relatieve prestaties per aantal afgelegde kilometers en het gewicht van het voertuig. Ook in ons land heeft dit evenement later plaatsgevonden en wel op 29 oktober 1993 in ’s-Hertogenbosch en -na Grenoble (1994), Oxford (1995) en Turijn (1996)- in 1997 in Rotterdam. [110] {I-649} Zweden wilde in die tijd, als het ‘Californië van Europa’, het voortouw nemen op het gebied van het terugdringen van emissies van het autoverkeer. Tijdens de International Dedicated Conference on Electric, Hybrid & Alternative Fuel Vehicles in 1994 in Aken wees Karin Kvist erop, dat de automarkt in Zweden met een totaal aan 3,7 miljoen auto’s en een jaarlijkse verkoop van 120.000 tot 200.000 auto’s zo klein is, dat technische oplossingen vanuit Zweden niet te verwachten zijn. Toch bestond er destijds een Zweeds Electric/Hybrid Car Consortium, waaraan 43 organisaties en bedrijven meedoen om elektrische en hybride auto’s uit te testen. Ten aanzien van de elektrische accuauto’s is er weinig ruimte voor optimisme. ‘Het belangrijkste obstakel is de tekortschietende accutechnologie en –economie, maar de veiligheid zou ook een probleem kunnen zijn,’ aldus Kvist, die als milieukundig adviseur verbonden is aan de Association of Swedish Automobile Manufacturers and Wholesalers. ‘In koudere klimaten, zoals in Zweden, is verwarming een extra belasting voor de leveringssystemen gedurende een groot deel van het jaar.’ Kvist wees er verder op dat ook de aanwezigheid van gevaarlijke en giftige bestanddelen in de accu om een technische doorbraak vraagt. [121] Naast deze professionele benadering ten aanzien van de elektrische auto’s waren er al lang amateurs actief, die zich toelegden op het zelf ombouwen van een bestaande benzineauto tot een elektrische accuauto. Zo waren er in Frankrijk omstreeks 1988 een paar honderd elektrische auto’s in gebruik, meestal ging het om een omgebouwde versies van een Peugeot 205 of een Citroën C15 bestelauto. In verschillende landen bestonden er ook verenigingen op dit terrein, zoals de Electric Auto Association (EAA), met niet alleen afdelingen in de Amerikaanse steden San Francisco, Sacramento en Bakersfield, maar ook in Oostenrijk en bijvoorbeeld Australië. Daarnaast was er bijvoorbeeld de Electric Vehicle Society in het Italiaanse Venetië en de -tot vandaag de dag bestaande- Battery Vehicle Society (BVS), opgericht in 1973 en naar eigen zeggen de oudste zelfbouwersclub in Engeland. Sheldon Shacket heeft in zijn The complete book of electric vehicles uit 1979 een, naar eigen zeggen, lang niet complete inventarisatie gemaakt van het aantal zelfgebouwde elektrische auto’s binnen de Amerikaanse afdeling van de EAA rond die tijd. Hij komt op ruim honderd omgebouwde auto’s, variërend van een N.S.U. Prinz, diverse VW’s, een Saab stationwagen, een Ford Model T en een Kharman Ghia. [64] [45] In ons land was Sietz Leeflang waarschijnlijk één van de eerste zelfbouwers, die zich vanuit zijn stichting voor alternatieve technieken De Twaalf Ambachten (DTA) in 1995 samen met een werkgroep toelegde op het ombouwen van gangbare benzineauto’s tot elektrische accuauto’s. ‘Onze conclusies na bijna 15 jaar experimenteren – we rijden nog steeds met één van de vier auto’s die we ombouwden – is dat een omgebouwde auto op accu’s het meest geschikt is voor vervoer in en om de stad voor afstanden van dagelijks niet meer dan 50-80 kilometer. En dan met een snelheid van niet meer dan 50-60 km/u,’ aldus de website van DTA in 2010. Leeflang heeft vanwege deze beperkingen de zelfbouw accuauto met gevoel voor realisme op voorhand omschreven als een ‘matige snelheids auto’ (MSE). {I-341}

In dezelfde periode dat DTA met een zelfbouwexperiment begon, kwam het bericht dat een proef van energiebedrijf Nuon met kleine elektrische auto’s is mislukt. Omstreeks 1992 kocht het energiebedrijf zes eenpersoonsauto’s. De maximumsnelheid van de voertuigen bedroeg vijftig kilometer per uur, maar er waren veel technische problemen. Als vanwege de weersomstandigheden de lichten en de ruitenwissers aan moesten, kwam het karretje bijna niet meer vooruit, schrijft het Noordhollands Dagblad van 23 juli 1996. ‘We rijden deze zes gewoon af, maar we vervangen ze niet meer,’ aldus een woordvoerder van Nuon. Toch blijft het nutsbedrijf geloven in elektrische auto’s: Nuon gaat een nieuw model aanschaffen, dat groter is en meer vermogen heeft.

Commercialisatie

17

H OO F DS T U K 2

Nog voor de tweede oliecrisis van 1979 was GM met de mededeling gekomen dat het bedrijf een elektrische stadsauto wilde ontwikkelen, maar dan een voor bepaalde marktsegmenten. ‘Ons doel is een elektrische auto te maken met een actieradius van ongeveer 160 kilometer en met een topsnelheid van zeg maar 80 kilometer per uur,’ zo vertelde GM’s president E. M. Estes in februari 1977. ‘Als we dat konden bereiken in een lichtgewicht tweezitter met overvloedige ruimte achterin voor boodschappen en dergelijke, geloven we dat veel gezinnen in de stad hem zouden gebruiken als tweede of derde auto.’ Tijdens de Iraanse revolutie tussen 1979 en 1981, toen de olieprijzen opnieuw stegen, begon GM met het ontwerp van de Electrovette, een omgebouwde ‘electric-battery powered’ Chevette met wisselstroommotor en zinknikkel accu’s. Toen de olieprijzen later weer kelderden verminderde de belangstelling van GM voor dit concept, dat wegens te hoge kosten ook nooit op de markt is verschenen. [62] In 1984 besloot een aantal nutsbedrijven in de Verenigde Staten tot oprichting van de Electric Vehicle Development Corporation (EVDC). De doelstelling van de organisatie was om in Noord-Amerika een commerciële markt rond de elektrische auto op gang te brengen. De strategie van EVDC bestond uit vier onderdelen: het demonstreren van voertuigen, het tot stand brengen van de infrastructuur, de ontwikkeling van de markt en het verbeteren van relaties met de overheid en de industrie. De eerste concrete actie was de introductie in Noord-Amerika van de Griffon, een elektrisch bestelbusje van GM. De bestelbus was gebaseerd op een Engelse Bedford, de fabricage vond ook in Engeland plaats. Gedurende drie jaar gebruikten 11 elektriciteitsbedrijven 32 van deze auto’s, in totaal legden de busjes 640.000 km af. De reactie van de gebruikers waren erg positief, zo was op het 9th International Electric Vehicle Symposium van 1988 in Toronto te beluisteren. Het project leidde tot een serie aanbevelingen voor het ontwerp van de auto. Hieronder vielen het verbeteren van het verwarmings- en ventilatiesysteem en de installatie van een airconditioning. {I-647} Ondanks de eerder gesignaleerde aarzelende houding van GM ten aanzien van de elektrische accuauto kreeg het bedrijf later opnieuw belangstelling voor deze techniek. Zo presenteerde de autofabrikant eind 1990 de GM-Impact, een tweepersoons sportwagen met twee 43-kW AC inductiemotoren, die in 8 seconden naar 100 km/ uur accelereerde. De topsnelheid lag op 165 km/uur, de actieradius was 190 km bij een gemiddelde snelheid van 85 km/uur. De auto is uitgerust met 32 loodzuur accu’s van 10-volt, die thuis aan het stopcontact in drie uur op te laden waren. De auto was voorzien van geluidsarme banden van Goodyear, die ten opzichte van normale banden een twee keer zo hoge bandenspanning hadden, wat maakte dat de rolweerstand bijna de helft minder was.

Wedstrijd rijden op zonne-energie

R i j d e n o n d e r s pa n n i n g

18

Voor de ontwikkeling van de elektrische auto spelen wed- die buiten de eerste twee klassen vielen. De Silberpfeil was strijden een belangrijke rol. Van 25 tot en met 29 juni 1985 de winnaar in de zonneklasse. De 180 kilo wegende wagen vond bijvoorbeeld in Zwitserland voor het eerst de Tour de is gebouwd door Mercedes Benz en Alpha-Real, een Zwitsers bedrijf op het gebied van zonneSol plaats, een wedstrijd over vijf en windenergie.

De 21-jarige etappes van totaal 368 km. Aan de bestuurder Peter Bauer won de rit met race deden 58 deelnemers mee, die een tijd van 9 uur, 41 minuten en 12 tussen het gewone verkeer meereden. seconden, de gemiddelde rijsnelheid Er waren drie klassen: voertuigen die was 38 km per uur. De benodigde elekalléén op zonne-energie reden, waarbij triciteit was afkomstig van 432 AEG ze een maximum van 6 vierkante zonnecellen op een totaal oppervlak meter aan zonnepanelen of een totaal van 4,32 vierkante meter. Het piekverpiekvermogen van 480 Watt mochten De Silberpfeil wint de Tour de Sol 1985 mogen van de installatie lag op 480 W, hebben, voertuigen die zowel zonneenergie als trapperkracht gebruikten en een vrije categorie 2 gelijkstroommotoren van 900 W zorgden voor de aandrijvoor voertuigen op trapperkracht en met zonnepanelen, ving, de maximum snelheid bedroeg 71 km per uur. [244]

Geïnspireerd door de prestaties van de GM-Impact besloot de California Air Resources Board (CARB) tot het nemen van een verstrekkende maatregel. De 7 grootste Amerikaanse autofabrikanten kregen te horen dat, als zij in Californië nog auto’s zouden willen blijven verkopen, 2 procent van de door hen geproduceerde auto’s in 1998 emissieloos zou moeten zijn. Het zou dan om ongeveer 40.000 Zero Emission Vehicles (ZEV) gaan. Onder een ZEV viel overigens zowel de elektrische accuauto als de brandstofcelauto. De CARB wilde op deze manier vooral de luchtkwaliteit in Californië verbeteren, die op dat moment aanzienlijk slechter was dan de luchtkwaliteit van de andere 49 staten.

Ook de landelijke overheid bleek onder de indruk van deze aanpak. In november 1990 ging de nieuwe Clean Air Act Amendments in werking, met als grote voorbeeld het amendement van de CARB. Hoewel de federale wet op bepaalde punten milder was dan de regelgeving van CARB, was het voor alle staten in de VS toegestaan de strengere eisen van CARB over te nemen.

Sinds die periode is het beleid in Californië verschillende keren gewijzigd, maar nog steeds blijft het streven naar emissieloze voertuigen een belangrijk middel om de luchtvervuiling te verminderen en de doelstelling rond het terugdringen van broeikasgassen te halen. Om een indruk te geven van de inspanningen: in 2008 waren er in Californië 250 brandstofcelauto’s, 4800 elektrische accuauto’s en 28.000 elektrische stadsauto’s verkocht. [54] {I-72} {I-648} Vanaf die tijd lijkt de elektrische auto in de VS in opkomst te zijn. Een van de particuliere initiatieven betrof de aanleg van een corridor van snellaadstations voor elektrische auto’s langs de Highway 101. In november 2009 kwamen de betreffende stations gereed, ze bevinden zich bij vier Rabobanken op het 600 km lange traject tussen San Francisco en Los Angeles: bij Salinas, Atascadero, Santa Maria en Goleta. Bij één van de laadstations, Santa Maria, komt de benodigde elektriciteit van een 30 kW installatie met fotovoltaïsche (PV) zonnepanelen, wat garandeert dat de benodigde elektriciteit duurzaam is opgewekt. Voor de elektrische auto’s was de stroom voorlopig gratis. De snellaadstations zijn in staat om in een derde van de gebruikelijke tijd accu’s vol te laden. Het project was een initiatief van zonne-energiebedrijf SolarCity, autofabrikant Tesla Motors en de Rabobank. [216] {I-518} Om de ontwikkeling van elektrische auto’s te stimuleren stelde president Barack Obama in augustus 2009 2,4 miljard dollar beschikbaar. Het geld is bedoeld voor 48

verschillende projecten op het gebied van onder meer accu’s, elektrische aandrijfcomponenten en demonstratieprojecten, elektrische accuauto’s en de bijbehorende infrastructuur.

De brandstofcelauto

19

H OO F DS T U K 2

Ook de ontwikkeling van voertuigen die op waterstof rijden begon in de 19e eeuw, al bleven de proefnemingen tot halverwege de 20e eeuw beperkt tot het gebruik van waterstof in verbrandingsmotoren. Een van de eerste geslaagde proefnemingen op dit gebied was die van Francois Isaac de Rivaz. In 1813 legde hij met een 6 meter lange wagen een afstand van 100 meter af. De Rivaz verstookte waterstof in een verbrandingsmotor, die hij tijdens dit experiment 25 keer handmatig ontvonkte. Zeven jaar later beschreef W. Cecil, verbonden aan het Madgalen College en de Cambridge Philosophical Society, hoe waterstof een machine zou kunnen laten bewegen. Dit zou mogelijk zijn door de druk van de atmosfeer te gebruiken in combinatie met een vacuüm, veroorzaakt door exploderend waterstofgas. Het principe van deze motor was volgens Cecil gebaseerd op de eigenschap, dat waterstof gemengd met lucht na een ontsteking zou exploderen. Hierbij zou ‘het gasmengsel in de ruimte expanderen tot meer dan drie keer het originele volume,’ aldus Cecil. {I-532} [3] {I-368} In dezelfde periode experimenteerde Samuel Brown in Londen met een voertuig voorzien van een interne verbrandingsmotor op waterstof. De motor was gebaseerd op een oude Newcomen stoommotor en had aparte cilinders voor de verbranding en voor het leveren van arbeid. De motor, waar Brown in 1823 en 1826 patent op had aangevraagd, had een capaciteit van 8800 cc en een vermogen van 4 pk. Op 27 mei 1826 testte hij de motor uit met een voertuig, waarmee hij onder grote belangstelling de 130 meter hoge Shooter’s Hill in Zuid-Londen op reed.

Maar waterstof is niet alleen in een verbrandingsmotor te gebruiken, het kan ook in een brandstofcel. In 1838 ontdekte de Zwitserse chemicus Christian Friedrich Schönbein het principe van dit apparaat. Kort gezegd komt de werking erop neer dat waterstof met zuurstof reageert waarbij een membraan de beide stoffen gescheiden houdt.

Door de chemische reactie ontstaat elektriciteit. Het proces werkt geluidloos, er komt daarbij alleen waterdamp vrij.

William Robert Grove, onder meer advocaat, rechter en natuurkundige, was evenals zijn vriend Schönbein in die tijd op zoek naar een manier om waterstof te gebruiken voor de productie van elektriciteit. Zijn huwelijksreis rond 1837 was niet alleen een romantisch gebeuren, Grove gebruikte de gelegenheid ook om een verhandeling over het maken van elektriciteit uit waterstof te schrijven. In 1839 resulteerde zijn onderzoek in het ontwerp van een nieuw model batterij. Bij deze zogenaamde Grove cell zijn twee elektroden van zink en platina, door een poreuze keramische bloempot gescheiden, in verdund zwavelzuur (de elektrolyt) opgehangen. Een elektrolyt is bij accu’s en brandstofcellen het medium dat de verbinding vormt tussen de anode en kathode. Bij de ene elektrode vindt toevoer van waterstof plaats, bij de andere elektrode zuurstof. Vervolgens begint er een elektrische stroom tussen beide elektroden te stromen. In 1842 ontwikkelde Grove een gas voltaïsche batterij, die elektriciteit opwekte uit waterstof en zuurstof, waarover hij een jaar in het Philosophical Magazine and Journal of Science publiceerde. Grove stond later bekend als de ‘vader van de brandstofcel’, hoewel de term brandstofcel pas tegen het eind van zijn leven is bedacht. {I-26} {I-101} {I-533} {I-534} {I-658}

R i j d e n o n d e r s pa n n i n g

20

Tegelijk ging ook de ontwikkeling van een voertuig met een interne verbrandingsmotor op waterstof door. Omstreeks 1860 experimenteerde Etienne Lenoir met een 1-cilinder interne verbrandingsauto, waar hij patent op aanvroeg. Zijn tweetakt Hippomobile reed op een mengsel van kolengas en lucht. Later, in 1863, gebruikte hij tijdens een testrit van Parijs naar Joinville-le-Pont waterstof als brandstof. Met een topsnelheid van ongeveer 9 km/uur deed de Hippomobile ongeveer drie uur over de betreffende afstand van nog geen 12 kilometer.

In 1889 presenteerden twee onderzoekers, Charles Langer en Ludwig Mond, een apparaat, dat vergelijkbaar was met dat van Grove. Zij gebruikten zuurstof en steenkoolgas als brandstof (ook wel Mondgas genaamd, naar Ludwig Mond), en ze gaven het apparaat de naam ‘brandstofcel’. [49] {I-536} {I-537} De Duitse ingenieur Rudolf Erren bewandelde later een ander pad, door zich toe te leggen op het gebruik van waterstof in een injectiemotor. Zijn octrooiaanvraag GB364180 uit 1930 beschreef een verbeterde verbrandingsmotor, die een mengsel van waterstof en zuurstof als brandstof kon gebruiken. De zogeheten Errenmotor had een nieuw injectiesysteem, waarbij het waterstof direct in de cilinder kwam, zodat er geen carburator nodig was. De motor bleef overigens ook geschikt voor koolwaterstoffen, het omzetten van een schakelaar binnen het voertuig was voldoende. {I-538} De Engelse ingenieur Francis Bacon hielp de ontwikkeling van de brandstofcel een stuk verder door in 1932 een exemplaar te demonstreren, dat met basische elektrolyten en nikkelen elektroden was uitgerust in plaats van met de zure elektrolyten van Grove.

Een elektrolyt van kaliumhydroxide (KOH) heeft als voordeel dat deze minder corrosief is, bovendien is het materiaal goedkoop. Een ander verschil was dat Bacon gasdiffusie elektroden toepaste in plaats van vaste elektroden, zoals Grove had gebruikt.

Door een groot aantal technische tegenvallers kon Bacon pas in 1959 met succes een in de praktijk goed functionerende brandstofcel met een vermogen van 5 kW demonstreren. De Bacon brandstofcel bestond uit 40 cellen, die met een rendement van 60 procent een lasmachine van stroom voorzag. [49] [52] Aardig te melden is, dat omstreeks die tijd in ons land ook onderzoek plaatsvond naar de brandstofcel. Dit gebeurde aan de gemeentelijke universiteit te Amsterdam, onder auspiciën van het Centraal Technisch Instituut TNO te Den Haag. Naar aanleiding van de vinding van Bacon vertelde de Nederlandse onderzoeker ir. A. H. de Haas van Dorsser van TNO in 1959 tegen een ANP-redacteur: ‘Want Bacon heeft er waarschijnlijk niet bij gezegd hoe duur zijn cel komt en wat voor een levensduur die heeft,’ aldus Van Dorsser, ‘Wat ons betreft kan ik zeggen dat wij in Amsterdam een cel met een vermogen van 20 watt hebben gemaakt die een half jaar aan een stuk door heeft gedraaid, dag en nacht.’ Het maken van een grote brandstofcel zou slechts een kwestie zijn van het aaneenschakelen van een serie kleine cellen. Het Nederlandse onderzoek op dit gebied was op het moment van het interview ongeveer tien jaar bezig. {I-909} In oktober 1957 demonstreerde Harry Karl Ihrig, een ingenieur bij het Amerikaanse Allis-Chalmers Manufacturing Company, een brandstofcel met een vermogen van 15 kW, die in staat was een tractor met een vermogen van 20 pk van stroom te voorzien. De brandstofcel was opgebouwd uit 112 eenheden van elk 9 cellen, de brandstof bestond uit een mengsel, waaronder vooral propaan. Wereldwijd was dit het eerste elektrische voertuig dat reed met behulp van een brandstofcel.

Vloeibare zuurstof

In dezelfde periode dat de brandstofcel voor mobiele toepassingen in gebruik kwam, ging het apparaat ook een rol spelen binnen het Amerikaanse ruimtevaartprogramma.

Pratt & Whitney, ontwikkelaar van brandstofcellen voor de Apollovluchten, had in 1959 de patenten van Francis Bacon gekocht. Ook General Electric begon gedurende het begin van de jaren zestig brandstofcellen te maken voor het ruimtevaartpro-