De Chinese EV-gigant BYD heeft de wereld van elektrische mobiliteit in beroering gebracht met de onthulling van zijn nieuwe ‘flash charging’-technologie, die tot 1,5 megawatt vermogen levert en het mogelijk maakt om in ongeveer vijf minuten van ruwweg 10% tot 70% op te laden, oftewel oplaadtijden die in de buurt komen van die van het tanken van een benzineauto.

De aankondiging heeft geleid tot een golf van speculaties over de vraag of supersnel opladen het verwisselen van accu's zou kunnen ondermijnen, een model dat voornamelijk wordt verdedigd door de Chinese EV-fabrikant NIO. Als opladen bijna net zo snel wordt als het verwisselen van een batterij, heeft dat laatste dan nog wel zin?

De werkelijkheid is genuanceerder

Laden met megawatt is technisch haalbaar en komt steeds meer binnen handbereik. BYD's systeem maakt het naar verluidt mogelijk om onder optimale omstandigheden in minder dan tien minuten op te laden van 10% tot 97% en het bedrijf is van plan om een groot netwerk van ultrasnelle laders in China op te zetten.

Rapporten suggereren dat BYD tot 20.000 stations in eigen land wil bouwen, met overzeese expansie in Europa en de VS vanaf ongeveer 2026.

Dergelijke vermogens zijn aanzienlijk hoger dan die van de meeste openbare laadinfrastructuur vandaag. Typische DC-snelladers in Europa leveren tussen 150 en 350 kW, terwijl zelfs de snelste huidige systemen zelden meer dan 500 kW leveren. Een lader die 1,5 MW kan leveren, betekent dus een grote verandering in laadprestaties.

Belangrijke technische uitdagingen

Een van de grootste obstakels is warmte. Het opladen van een grote batterij in slechts een paar minuten kan aanzienlijke thermische ladingen genereren in de cellen.

Om degradatie of veiligheidsrisico's te vermijden, vereisen accu's geavanceerde koelsystemen en celontwerpen die geoptimaliseerd zijn voor extreem hoge laadsnelheden. Zelfs dan is piekvermogen meestal slechts beschikbaar voor een kort gedeelte van de laadcurve.

Een andere beperking ligt in de oplaadhardware zelf. Voor het leveren van megawattvermogen zijn vloeistofgekoelde kabels en hoogspanningsarchitecturen nodig, meestal in het 800- tot 1000-volt-bereik of hoger.

Auto's moeten ook speciaal ontworpen zijn om zulke extreme laadsnelheden aan te kunnen, met versterkte batterijpakketten, geavanceerde koeling en krachtige elektronica.

Dit betekent dat in eerste instantie alleen voertuigen die gebouwd zijn op speciale platforms van de volgende generatie, zoals het nieuwe Super e-Platform van BYD, het opladen met megawatt zullen ondersteunen en dat de extra hardware naar verwachting enkele honderden tot mogelijk enkele duizenden euro's zal toevoegen aan de kosten van een voertuig.

De connectoren en infrastructuur lijken meer op die van het Megawatt-laadsysteem dat momenteel wordt ontwikkeld voor elektrische vrachtwagens dan op die van conventionele laders voor personenwagens.

Meer dan honderd huizen

Misschien wel de meest over het hoofd geziene uitdaging is het elektriciteitsnet. Eén lader van 1,5 MW kan evenveel stroom verbruiken als meer dan honderd huishoudens. Een station met meerdere van zulke laders tegelijk kan netaansluitingen op industriële schaal vereisen.

Om dit aan te pakken, vertrouwen veel ultrasnelle oplaadontwerpen, waaronder de ontwerpen die BYD naar verwachting zal implementeren, op grote stationaire accu's die in het oplaadstation zijn geïntegreerd.

Deze batterijen fungeren als energiebuffers. In plaats van stroom van megawatt rechtstreeks van het elektriciteitsnet te halen, laadt het station zijn eigen accu langzaam op met een lagere snelheid. Wanneer een auto de stekker in het stopcontact steekt, ontlaadt de batterij van het station zich snel en wordt deze gecombineerd met de netstroom om de hoge laadpiek te leveren.

Met deze aanpak kunnen stations extreem hoge vermogens leveren zonder dat er even grote netaansluitingen nodig zijn, maar het voegt wel kosten en complexiteit toe aan de infrastructuur.

Hoe zit het dan met het verwisselen van batterijen?

In de praktijk pakken megawattlading en verwisselen vergelijkbare problemen aan - het minimaliseren van de uitvaltijd voor EV-gebruikers - maar ze doen dat op verschillende manieren.

Ultrasnel opladen verkort de wachttijd drastisch en kan het gemak van het tanken van een voertuig met verbrandingsmotor benaderen. Bij het verwisselen van accu's wordt de lege accu binnen enkele minuten vervangen door een volledig opgeladen accu.

Het verwisselen van accu's biedt ook voordelen die het laden niet helemaal wegneemt. Het garandeert elke keer een volledig opgeladen batterij, voorkomt herhaaldelijk ultrasnel opladen dat de slijtage van de batterij zou kunnen versnellen en kan bijzonder aantrekkelijk zijn voor commerciële wagenparken die de stilstandtijd tot een minimum moeten beperken.

Naast technologie is een andere belangrijke vergelijking tussen ultrasnel opladen en het verwisselen van accu's de doorvoercapaciteit - hoeveel auto's elk systeem kan bedienen.

Het omwisselen van accu's heeft hier een duidelijk voordeel. Een modern NIO Power Swap Station kan een verwisseling in ongeveer 144 seconden voltooien en tot ongeveer 480 voertuigen per dag per station verwerken onder optimale omstandigheden.

In China heeft het landelijke netwerk van NIO zijn schaalbaarheid bewezen door meer dan 150.000 batterijwissels per dag uit te voeren op alle stations tijdens drukke reisperiodes.

Megawatt laden verkleint deze kloof, maar maakt er geen einde aan. Een oplaadsessie van vijf minuten maakt theoretisch zo'n twaalf voertuigen per uur per oplader mogelijk, of ruwweg 250 voertuigen per dag bij continu gebruik.

In de praktijk zal de doorvoer lager zijn door wachtrijen, betalingstijd en het feit dat ultrasnelle laadsnelheden meestal slechts gedurende een deel van de sessie worden aangehouden.

Meer voertuigen per dag

Met andere woorden, hoewel megawatt laden de wachttijden drastisch verkort in vergelijking met de huidige snelladers, kan een enkel wisselstation nog steeds meer voertuigen per dag verwerken dan een enkel oplaadpunt.

Dat gezegd hebbende, vergt het omwisselen van infrastructuur een ander soort investering. Stations moeten tientallen batterijpakketten opslaan, complexe robotica onderhouden en vertrouwen op gestandaardiseerde batterijformaten voor meerdere voertuigmodellen.

Ultrasnel laden daarentegen werkt met conventionele voertuigarchitecturen en kan voor veel merken worden gebruikt zolang de laadnormen compatibel zijn.

Megawatt laden zou daarom het praktische voordeel van het verwisselen van accu's voor privérijders kunnen verminderen, vooral als de laadtijd de vijf minuten nadert. Voor veel automobilisten kan een paar minuten inpluggen bijna net zo handig zijn als het vervangen van een accu.

Toch behoudt het verwisselen van accu's voordelen in specifieke gebruikssituaties. Wagenparkbeheerders, taxi's en logistieke voertuigen kunnen nog steeds profiteren van gegarandeerd volledig opgeladen batterijen en uiterst voorspelbare omlooptijden. In dichtbevolkte stedelijke markten waar thuisladen beperkt is, kan gecentraliseerd batterijbeheer ook aantrekkelijk blijven.