Bijna een week lang hebben ijskoude temperaturen van Chicago tot Noord-Texas het leven pijnlijk gemaakt voor eigenaren van elektrische voertuigen, met een verminderd rijbereik en urenlang wachten bij laadstations.
In Oak Brook, Illinois, vlakbij Chicago, ontdekten televisieverslaggevers maandag dat de Tesla’s zonder sap raakten terwijl ze in lange rijen stonden te wachten om aan te sluiten bij een Supercharger-station. De temperatuur was zo laag als -9F (-23C).
Buiten Ann Arbor, Michigan, werden woensdag Tesla’s aangesloten op zes van de acht laadstations terwijl de wind huilde met een temperatuur van -14 C. Minstens één chauffeur verloor bijna zijn baan.
Het is bekend dat elektrische voertuigen een deel van hun actieradius verliezen in de kou, vooral bij temperaturen onder het vriespunt, zoals die welke deze week in het midden van het land troffen. Uit onderzoek is gebleken dat het bereikverlies varieert van 10% tot 36%. EV’s laden ook niet zo snel op bij extreme kou. Sommige Tesla-bezitters in de buurt van Chicago vertelden verslaggevers dat hun auto’s helemaal niet kunnen worden opgeladen.
Deskundigen geven toe dat koud weer zwaar kan zijn voor elektrische voertuigen, maar zeggen dat eigenaren met een beetje planning en enkele aanpassingen redelijk normaal zouden moeten kunnen reizen.
In EV-batterijen passeren lithiumionen een vloeibare elektrolyt en produceren elektriciteit. Maar ze reizen langzamer door de elektrolyt als deze afkoelt en geven niet zoveel energie vrij. Hierdoor wordt de actieradius kleiner en kan de batterij sneller leeglopen.
Andersom gebeurt hetzelfde. Omdat de elektronen langzamer bewegen, kan de accu niet zoveel elektriciteit van de laadstekker accepteren. Dit vertraagt het opladen. Het probleem is dat wanneer de temperatuur daalt, de batterijen warm genoeg moeten zijn om de elektronen te laten bewegen. En bij snellaadstations zoals die van Tesla moeten ze nog heter zijn.
“Vrijwel alles wat een chemische stof is, vertraagt als het een lage temperatuur bereikt”, zegt Neil Dasgupta, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde en materiaalkunde aan de Universiteit van Michigan. “Het is gewoon iets dat de natuur ons heeft gegeven en daar moeten we mee omgaan.”
Bij een Supercharger-station in de stad Pittsfield, Michigan, ten zuiden van Ann Arbor, had de batterij in de Tesla van Ankita Bansal slechts 7% lading. Hij ging aan, maar de auto kreeg geen elektriciteit. In plaats daarvan zei het scherm dat de batterij aan het opwarmen was. Zodra hij de juiste temperatuur heeft bereikt, duurt het een uur en 50 minuten om volledig op te laden, aldus het scherm.
“Ik heb nog een lange weg te gaan”, zegt Bansal, een afgestudeerde student aan de Universiteit van Michigan die volledig wilde opladen omdat ze thuis geen laadstation heeft.
Bruce Westlake, president van de Electric Vehicle Association of Eastern Michigan, zei dat de meeste elektrische voertuigen zijn geprogrammeerd om de batterij op te warmen als de bestuurder het navigatiesysteem van het voertuig vertelt dat er een route naar een laadstation is.
Veel van degenen die denken dat hun auto niet kan worden opgeladen, zijn nieuw bij elektrische voertuigen en weten niet hoe ze hun batterijen moeten ‘voorconditioneren’, zegt Westlake, eigenaar van twee Tesla’s.
‘Ze leren alleen maar,’ zei hij. “En Tesla is niet zo goed in het uitleggen van dingen.” Er werd een bericht achtergelaten met het verzoek om commentaar van Tesla.
Bij koude temperaturen kan het een half uur duren voordat de batterij is opgewarmd en klaar is om te worden opgeladen, aldus Westlake. Het voorconditioneren van de batterij kost enige actieradius, hoewel dit meestal maar een paar kilometer bedraagt, zei hij.
Bansal, die haar Tesla nog maar een week heeft, wist niet hoe de auto vooraf moest worden geconditioneerd voordat ze werd opgeladen, maar nu doet ze dat wel.
Een paar stallen verderop laadde de Tesla Model 3 van Kim Burney net iets langzamer op dan normale temperaturen. Ze reed woensdagochtend verder dan ze had gedacht tijdens een ritje naar haar tandarts in Ann Arbor en wilde volledig opgeladen zijn voor de rest van de reis van de dag.
Dus vertelde ze de auto dat ze naar het laadstation ging en dat deze klaar was tegen de tijd dat ze daar aankwam en de stekker in het stopcontact stak.
Net als Westlake zei Burney dat EV-rijders vooruit moeten plannen, vooral bij koud weer. De auto, zo zei ze, vertelt je waar de laadpalen zijn en hoeveel actieradius je nog hebt. “Hoe meer je ermee rijdt, hoe gemakkelijker het is om te weten hoe ver je kunt gaan en hoeveel je moet opladen”, zei ze. Burney zei dat ze bij koud weer ongeveer 15% tot 20% van haar batterij verliest, maar het wordt dramatisch erger bij koude momenten zoals deze week.
Op de korte termijn zullen autofabrikanten waarschijnlijk betere manieren bedenken om de levensduur van de batterij te beschermen en deze op te warmen voor opladen, aldus Dasgupta. Er worden ook nieuwe batterijchemie ontwikkeld die beter bestand is tegen koud weer.
Op de korte termijn, zei Dasgupta, zullen naarmate meer consumenten elektrische voertuigen kopen en meer autofabrikanten de markt betreden, modellen gaan ontwikkelen die gebruik maken van de bestaande lithium-ionchemie die zijn aangepast aan koudere klimaten. In sommige gevallen moet het totale bereik enigszins worden opgeofferd om betere prestaties bij koud weer te krijgen, zei hij.
Miljoenen worden geïnvesteerd in nieuwe batterijtechnologie die beter presteert in de kou en zijn weg zal vinden van militaire, ruimte- en onderwatertoepassingen naar elektrische voertuigen, zei Dasgupta.
“Je kunt een bestuurder van een elektrische auto zijn in een koud klimaat”, zei hij. “Wees optimistisch en enthousiast over wat de toekomst brengt, want vanaf nu wordt het alleen maar beter.”