Koeling bij elektrische voertuigen

Koeling bij elektrische voertuigen

Net zoals een wagen met een traditionele verbrandingsmotor, dient ook ‘het hart’ van een elektrische wagen gekoeld te worden. Dit zijn voornamelijk de batterij en de elektrische motoren. Daarnaast dienen ook bepaalde elektronica-componenten voorzien te worden van koeling.   Koeling bij elektromotoren kan met lucht of met een vloeistof zoals water gerealiseerd worden. Doordat de warmtegeleiding van water ongeveer 25 keer hoger ligt dan die van lucht, wordt vaak voor waterkoeling gekozen. Water kan veel meer warmte afvoeren op dezelfde tijdspanne bij eenzelfde warmtewisselend oppervlak als lucht. Daarnaast is het ook noodzakelijk dat de batterijen gekoeld worden. Tijdens het rijden moet een auto vaak accelereren en remmen, waardoor de batterij veelvuldig oplaadt en ontlaadt. Bij dergelijke cycli wordt warmte gegenereerd. Hoe meer men optrekt en remt, des te meer warmte er ontwikkeld wordt. Batterijtechnologie evolueert voortdurend, met een hogere energiecapaciteit per volume tot gevolg. Daarom is koeling van essentieel belang, om oververhitting te vermijden. Het gewicht van de wagen speelt een belangrijke rol bij de actieradius van het voertuig. Ook wensen autoconstructeurs technologie zo efficiënt, compact en gestroomlijnd mogelijk in te bouwen. Fabrikanten trachten daarom de koeling van wagens optimaal te dimensioneren. Traditioneel worden koelingscomponenten met een vaste structuur ontworpen. Deze bestaan uit koelvinnen of koelpennen, die op gelijke onderlinge afstand gedimensioneerd worden. De koelingscomponent wordt tegen de te koelen wand gemonteerd. Er zal warmteoverdracht plaatsvinden tussen de opgewarmde wand en de component. Op zijn beurt zal de koelingscomponent de warmte afgeven aan het koelmiddel. De mate waarin de warmteafgifte plaatsvindt, is afhankelijk van het ontwerp van de koelstructuur. Door de steeds grotere vraag naar compactere en efficiëntere ontwerpen,...
Lithium-ion batterijen

Lithium-ion batterijen

De Nobelprijs voor de Chemie is dit jaar uitgereikt voor het uitvinden van de lithium-ion batterij. Wat is deze batterij en waarom is deze zo significant? Op 9 oktober besliste het Nobelprijscomité om de prijs voor Chemie uit te reiken aan het drietal John B. Goodenough van de University of Texas in Austin, M. Stanley Whittingham van de Binghamton University en Akira Yoshino van de Meijo University. Zij werkten gedurende de jaren ’70 en ’80 aan de ontwikkeling van de lithium-ion batterij en slaagden erin om – voortbouwend op elkaars werk – dit van een louter theoretisch concept naar een werkende toepassing te brengen. Maar wat is nu datgene wat de lithium-ion batterij zo bijzonder maakt? Wel, het antwoord is relatief kort: hij is overal. Smartphones, laptops, gereedschap, elektrische wagen… zelfs tot in de Mars Curiosity Rover. Lithium-ion batterijen zijn alomtegenwoordig. Hoe werkt zo’n batterij nu? Een batterij bestaat steeds uit twee delen: een anode (het positief geladen gedeelte) en een kathode (het negatief geladen gedeelte). Als de batterij wordt gebruikt, bewegen er geladen lithiumdeeltjes van de anode naar de kathode en ontstaat er een stroom  door de verbinding. Dit gaat zolang door totdat alle lithiumdeeltjes zich aan de kathode bevinden. Bij een niet-herlaadbare batterij zou dit nu het einde zijn. Een lithium-ion batterij is echter oplaadbaar dus als deze aangesloten wordt aan een stopcontact, bewegen de lithiumdeeltjes weer de andere richting uit en kan hij nog eens gebruikt worden. De verdienste van het laureatenteam was dat zij erin geslaagd zijn om het lithiumion (wat zeer reactief is en wel eens zou kunnen leiden tot explosies) stabiel te omvatten....
De verborgen uitstoot van zonnepanelen

De verborgen uitstoot van zonnepanelen

Zonne-energie wordt momenteel gezien als één van de drie belangrijkste bronnen van hernieuwbare elektriciteit samen met wind- en bio-energie. Momenteel is 32% van de groene stroom in Vlaanderen afkomstig van zonne-energie. Kunnen we er zomaar van uitgaan dat groene stroom minder CO2-uitstoot heeft dan bijvoorbeeld de stroom van een nieuwe gascentrale? Zon- en windenergie stoten geen CO2 uit als ze operationeel zijn, maar wel via hun grondstoffen, productie, transport, installatie en afbraak. Er is al veel onderzoek gedaan naar de klimaatimpact van zonnepanelen en uitkomsten verschillen van 30 tot meer dan 100g CO2-equivalent per kilowattuur. Windenergie presteert op dat vlak duidelijk beter dan de meeste andere fossiele technologieën, bij zonne-energie is het verschil kleiner. Waar komt de spreiding van de resultaten onder de verschillende onderzoeken dan vandaan?   Om de klimaatverandering aan te pakken stelde de EU de 20-20-20 doelstellingen in die tegen 2020 gehaald moeten worden. Dit houdt in dat er over heel Europa 20% minder broeikasgassen uitgestoten mogen worden, 20% van de energie moet van hernieuwbare afkomst zijn en er moet 20% meer energie-efficiëntie zijn ten opzichte van 1990. Om in zijn opzet te kunnen slagen, gaat men ervan uit dat hernieuwbare energie wel degelijk een significant lagere CO2-uitstoot heeft dan andere technologieën. Het is daarom wel interessant om dit onder de loep te nemen. Een algemeen aanvaarde methode voor het kwantificeren van de impact op het milieu van een bepaald product is de life cycle assessment (LCA). De ‘impact’ omvat de uitstoot van broeikasgassen, maar ook uitstoot van stikstofoxiden, waterverontreiniging, verzilting, uitstoot van fijnstof, … . Dit artikel zal enkel de broeikasgassen bekijken voor  verschillende elektriciteitscentrales...
Waterstof: van hype naar hoop

Waterstof: van hype naar hoop

Waterstof is al vaker verkocht als één van de meest beloftevolle technologieën in de transitie naar een duurzame economie. Toch blijft een grote doorbraak uit. Is een grootschalige introductie van waterstof in onze economie realistisch? Wat zijn de voordelen en nadelen van waterstof? Een korte introductie. Ten eerste is het belangrijk om te weten dat waterstof een energiedrager is en dus geen energiebron (zoals bv. steenkool). Er is waterstof in overvloed op de wereld, het komt echter steeds voor in combinatie met andere elementen zoals bijvoorbeeld in water. Daarom moet het via een speciaal proces afgesplitst worden. Naargelang welk proces hiervoor gebruikt wordt, onderscheidt de World Energy Council (WEC) 3 verschillende soorten: groene, blauwe en grijze waterstof. Groene waterstof wordt geproduceerd door een proces genaamd elektrolyse: hierbij wordt water gesplitst in waterstof en zuurstof, door gebruik te maken van hernieuwbaar geproduceerde elektriciteit. Het ontleent zijn naam aan het feit dat er geen koolstof uitstoot is. Blauwe en grijze waterstof worden via hetzelfde proces geproduceerd door het hervormen (‘reforming’) van stoom, maar deze stoom wordt opgewekt met fossiele brandstoffen (bv. gas of olie). Dit process stoot daarom ook CO2 uit, bij grijze waterstof wordt deze losgelaten in de atmosfeer en bij blauwe waterstof wordt 80% tot 90% van de CO2 gecapteerd en opgeslagen. Na productie kan waterstof als brandstof gebruikt worden, in een verbrandingsmotor of om elektriciteit te maken. Een belangrijk aspect van waterstof is dat er bij gebruik, ongeacht de productiemethode, geen koolstofuitstoot vrijkomt. Waterstof kent verschillende interessante toepassingen. Ten eerste kan het gebruikt worden als opslag voor elektriciteit. Batterijen zijn momenteel namelijk enkel geschikt voor korte termijn opslag,...
Hoe fast chargers elektrische bussen mogelijk maken

Hoe fast chargers elektrische bussen mogelijk maken

Ze zijn u misschien al opgevallen, de nieuwe palen die aan de bushalte van Heverlee campus uit de grond rijzen. Hoewel ze letterlijk in de schaduw staan van de imposante autogarage van Imec en KU Leuven, zijn deze constructies minstens even interessant. Het gaat namelijk om fast chargers, snelle laadpalen voor elektrische en hybride bussen, die een klassieke verbrandingsmotor (met diesel of benzine) combineren met een elektrische motor en batterij. Een belangrijk struikelblok voor elektrisch rijden is de laadtijd. Hier heeft elektrisch aangedreven openbaar vervoer minder last van dan elektrische privé voertuigen. Aangezien een bus regelmatig stilstaat, hetzij aan een halte tijdens het in- en uitstappen, hetzij aan een terminus tussen twee ritten, ontstaan er automatisch gelegenheden om de batterijen op te laden. In deze sector heet dit opportunity charging. Volgens dit principe laadt een bus altijd kleine beetjes op om zo het volgende laadpunt met zekerheid te kunnen bereiken en dit zonder extra tijdverlies of dus vermindering van oplaadefficiëntie. De fast chargers bieden hiervoor een vermogen tot 600kW. Ter vergelijking: een tank van 30 liter diesel vullen op twee minuten komt overeen met een thermisch vermogen van ongeveer 9MW. Ondanks de veel grotere efficiëntie van elektrische motoren ten opzichte van verbrandingsmotoren, moet een bus dus wel wat langer of vaker aan de laadpaal hangen dan een gemiddelde tankbeurt. De fast chargers in Heverlee maken deel uit van ambitieuze plannen die De Lijn heeft in Leuven en de rest van Vlaanderen. Leuven heeft reeds de meest groene busvloot van Vlaanderen, met een percentage hybride bussen groter dan 60 percent. Vanaf dit najaar krijgt Leuven ook de eerste volledig elektrische...