Elektrische auto stoot evenveel CO2 uit als gewone auto Bron 1: Elektrische auto’s zijn duur en helpen vooralsnog niets. Zet liever in op zuinige auto’s, zegt Guus Kroes. 1.
De elektrische auto is in de mode. Pers, televisie, politiek en autofabrikanten – allemaal
2.
steken ze de loftrompet op dit vervoermiddel. Op autobeurzen trekken de meest
3.
futuristische modellen aan ons oog voorbij. Sommige gemeenten willen vast beginnen met
4.
de aanleg van oplaadpunten: op naar ‘zero emission’, de CO2-vrije auto. Jammer is
5.
vooralsnog de hoge prijs, maar dat komt vanzelf goed bij massaproductie, is de gedachte.
6. 7.
Pijnlijk ontbreekt hierbij de kritische kanttekening dat in de huidige situatie de elektrische
8.
auto helemaal geen oplossing biedt voor het klimaatprobleem: de elektrische auto stoot net
9.
zoveel CO2 uit als een gewone auto. En bij grootschalige invoering brengt hij de
10.
elektriciteitsproductie in grote problemen.
11. 12.
Energie komt niet uit het niets. De elektriciteit die nodig is om elektrische auto’s voort te
13.
bewegen, moet eerst worden opgewekt. Duurzame opwekking van elektriciteit (wind, zon,
14.
biomassa) zal daaraan voorlopig nog geen substantiële bijdrage kunnen leveren. Afgelopen
15.
jaar was het aandeel duurzaam geproduceerde elektriciteit in Nederland 7,5 procent,
16.
waarvan de helft wind, 4 procent is kernenergie. Maar het merendeel van de opgewekte
17.
elektriciteit komt van fossiele brandstof, voornamelijk aardgas.
18. 19.
Wie in Nederland elektrisch rijdt, rijdt dus voor het grootste deel op fossiele brandstoffen,
20.
net als een gewone auto.
21.
Wat gaat er gebeuren als de elektrische auto massaal wordt ingevoerd? Heel eenvoudig: de
22.
vraag naar elektriciteit gaat exploderen. Rekent u even mee op de achterkant van mijn
23.
sigarendoos? Stel heel ruw het benodigde vermogen op 35 pk (25 kilowatt). Stel de
24.
gebruikstijd per dag op 1 uur, dan verbruikt die auto 25 kilowattuur. Doe dit maal 10
25.
miljoen (er zijn 10 miljoen auto’s in Nederland) en je spreekt over 250 miljoen kWh per
26.
dag. Per jaar is dat circa 90 miljard kWh. Een doorsnee elektriciteitscentrale (300 MW)
27.
produceert zo’n 3 miljard kWh per jaar, dus we spreken over zo’n 30 extra centrales om de
28.
Nederlandse auto’s elektrisch te laten rijden.
29.
Tenzij we massaal inzetten op kernenergie, zullen die extra centrales gewoon weer fossiele
30.
brandstoffen verbruiken. Die centrales zetten de brandstof met een rendement van zo’n 33
31.
procent om in elektriciteit. Daarna treedt nog ca 10% verlies op tijdens in het transport.
32.
Tot slot treedt er ook nog ca 20% verlies op tijdens de opslag en het ontladen van de
33.
batterijen. Dit leidt dan tot een totaal rendement van ongeveer 24 procent. Ter
34.
vergelijking: een doorsnee benzineauto haalt een rendement van 20 procent in de stad en
35.
een efficiënte diesel op de snelweg zelfs meer dan 30 procent.
36.
Kortom, de elektrische auto maakt geen enkel verschil, hooguit een lokale reductie van CO2
37.
(niet in de stad), maar zeker geen globale.
38. 39.
De ontwikkeling van elektrische auto’s gaat vele miljarden kosten. Ongetwijfeld zit daar
Elektrische auto-2010-02-06-hdefs
40.
weer veel overheidssteun tussen. De ontwikkeling van een wijdverbreid distributienet voor
41.
de oplaadstations, en van de benodigde extra elektriciteitscentrales, gaat ook veel geld
42.
kosten. De consument en belastingbetaler draaien daar voor op. Over de gevolgen van het
43.
gebruik van de onvoorstelbare hoeveelheid accu’s hoor je niemand. Lithium, het meest
44.
genoemde bestandsdeel, is schaars, cadmium en lood zijn giftig, enz.
45. 46.
Vooralsnog is het veel zinvoller in te zetten op zuinige auto’s. En, het beste van al blijft
47.
natuurlijk gewoonweg minder autorijden. Maar dat horen we liever niet.
Drs. Guus Kroes is natuurkundige. Hij is werkzaam als octrooispecialist in Leuven.
Bron: NRC.nl 24 september 2009
1.
(1) Leg uit wat de auteur bedoelt met ‘wie in Nederland elektrisch rijdt, rijdt dus voor het grootste deel op fossiele brandstoffen, net als een gewone auto.’ (regel 19,20)
2.
(3) Reken na met behulp van de tekst in de regels 30 t/m 33 dat het uiteindelijke rendement van een elektrische auto ongeveer 24% is.
3.
(2) De auteur van het artikel doet alsof een dieselauto veel efficiënter is dan een benzinemotor. (regel 34 en 35). Geef 2 redenen waarom je op basis van deze gegevens de rendementen niet mag vergelijken. Bij het gebruik van de elektrische auto zal hooguit lokaal de hoeveelheid CO2 verminderen, maar de globale (wereldwijde) hoeveelheid zal gelijk blijven (regel 36 en 37).
4.
(2) Leg uit hoe de elektrische auto er voor zorgt dat lokaal de hoeveelheid CO2 vermindert, maar dat de globale hoeveelheid CO2 dan gelijk blijft.
5.
(2) Geef twee redenen hoe het gebruik van de elektrische auto er desondanks voor kan zorgen dat de globale hoeveelheid CO2 lager wordt?
In het artikel worden een aantal gegevens genoemd waaruit moet blijken dat er heel veel extra centrales nodig zijn om voor voldoende energie (90 miljard kilowattuur) te zorgen om alle auto’s elektrisch te laten rijden. Stel nu dat de hoeveelheid duurzaam opgewekte elektriciteit in Nederland verdubbeld wordt. Dit betekent dat er dan 2,66 · 1010 MJ aan duurzame elektrische energie wordt geproduceerd. Tabel 1: enige gegevens over autorijdend Nederland • Om een gemiddelde elektrische auto 1,00 km te laten rijden is 2,2 MJ aan elektrische energie nodig • In Nederland rijden 9,5 miljoen auto’s. • Een auto rijdt gemiddeld 14.000 km per jaar.
6.
(3) Laat met een berekening zien dat er ruim 860.000 auto’s kunnen rijden op die extra geproduceerde duurzame elektriciteit.
Vooralsnog rijden de meeste auto’s nog op benzine, dus zal dit de grootste invloed hebben op de CO2 productie. Tabel 2: benzine • Een liter benzine levert in theorie 32 MJ aan energie. • Voor benzine wordt aangenomen dat dit volledig bestaat uit C7H16 .
Elektrische auto-2010-02-06-hdefs
7.
(3) Geef de reactievergelijking voor de volledige verbranding van benzine. De gemiddelde Nederlandse auto op benzine kan ongeveer 14,5 km rijden op 1,0 liter benzine.
8.
(3) Laat met een berekening zien dat die auto dan 50 g gram benzine per kilometer verbruikt (maak gebruik van tabel 11 in BINAS).
9.
(3) Bereken hoeveel gram CO2 er vrijkomt bij de verbranding van deze 50 g benzine. Als je stelt dat alle auto’s in Nederland op benzine rijden dan kun je met behulp van de gegevens in deze opgave berekenen dat er dan in totaal 1,6 · 107 ton CO2 wordt uitgestoten door autorijdend Nederland.
10. (2) Als alle eerder genoemde 860.000 auto’s nu eens op duurzaam opgewekte elektriciteit zouden rijden. Bereken met hoeveel ton de CO2 uitstoot dan afneemt. Tot slot een aantal gegevens/feiten met betrekking tot de opwekking van energie: • Bij een centrale is het mogelijk om de gevormde CO2 op te vangen. Bij auto’s is dat ondoenlijk. • In een accu voor een elektrische auto zitten veelal schaarse en giftige elementen. • Bij de omzetting van ruwe aardolie naar benzine is ook energie nodig en ontstaat ook al CO2. • De hoeveelheid duurzaam geproduceerde elektrische energie in Nederland neemt toe. • Voordat een windmolen energie levert, is er al veel CO2 in de atmosfeer gekomen bij de productie en het vervoer van de windmolen. • De afgelopen jaren zijn benzine- en dieselauto’s veel efficiënter (zuiniger met brandstof per km) geworden. • Olie raakt eerder op dan steenkool. • Biobrandstoffen kunnen gebruikt worden in benzine/dieselauto’s
11. (4) Geef nu aan welke van de bovenstaande gegevens/feiten de beginstelling van de schrijver (Elektrische auto stoot evenveel CO2 uit als gewone auto) verzwakken. Licht je antwoord toe.
Elektrische auto-2010-02-06-hdefs
Antwoordmodel: 1.
Maximumscore 1 punt •
2.
Maximumscore 3 punten 0,33*0,90*0,80 = 0,24, dus 24%. • • •
3.
•
•
1
Lokaal vermindert de hoeveelheid CO2, omdat de auto’s zelf geen CO2 uitstoten. Globaal maakt het geen verschil omdat de opgewekte elektrische energie vooral uit fossiele brandstoffen gehaald wordt, waarbij de totale hoeveelheid uitgestoten CO2 gelijk blijft. Het komt nu alleen niet meer uit de auto, maar uit de energiecentrale.
1
1
De benodigde elektrische energie zou ook uit duurzame energiebronnen opgewekt kunnen worden. De CO2 die bij de centrales ontstaat zou ondergronds opgeslagen kunnen worden.
1 1
Benodigde energie per auto Berekening hoeveelheid auto’s Conclusie
1 1 1
Maximumscore 3 punten C7H16 + 11 O2 Æ 7 CO2 + 8 H2O • • •
8.
1
Maximumscore 3 punten 2,2 * 14.000 = 3,08 · 104 MJ per auto. Dus kunnen er 2,66 · 1010 / 3,08 · 104 = 8,64 · 105 auto’s op rijden. Dit is meer dan 860.000 • • •
7.
een doorsnee benzineauto wordt vergeleken met een efficiente diesel het verbruik van een auto in de stad is hoger dan het verbruik op de snelweg.
Maximumscore 2 punten De benodigde elektrische energie zou ook uit duurzame energiebronnen opgewekt kunnen worden. De CO2 die bij de centrales ontstaat zou ondergronds opgeslagen kunnen worden. •
6.
1 1 1
Maximumscore 2 punten Lokaal vermindert de hoeveelheid CO2, omdat de auto’s zelf geen CO2 uitstoten. Globaal maakt het geen verschil omdat de opgewekte elektrische energie vooral uit fossiele brandstoffen gehaald wordt, waarbij de totale hoeveelheid uitgestoten CO2 gelijk blijft. Het komt nu alleen niet meer uit de auto, maar uit de energiecentrale. •
5.
Gebruik 0,33 Omrekening verlies naar wat overblijft, dus 0,90 en 0,80 Rest berekening en conclusie
Maximumscore 2 punten Een doorsnee benzineauto wordt vergeleken met een efficiente diesel en het verbruik van een auto in de stad is hoger dan het verbruik op de snelweg. • •
4.
De elektrische energie die nodig is voor de elektrische auto wordt grotendeels in energiecentrales opgewekt uit fossiele brandstoffen.
Stoffen voor de pijl Stoffen na de pijl Kloppend
Maximumscore 3 punten Per km is 1,0/14,5 = 6,9 · 10-2 L benzine nodig.
Elektrische auto-2010-02-06-hdefs
1 1 1
De dichtheid van benzine is 0,72 kg m-3 ≡ 7,2 · 102 g/L. Er is dus 7,2 · 102 * 6,9 · 10-2 = 50 g Benzine verbruikt. • • • 9.
1 1 1
Maximumscore 3 punten Er is dan 50 g /100,198 g/mol = 5,0 · 10-1 mol C7H16 C7H16 : CO2 = 1 : 7, dus er is 5,0 · 10-1 * 7 = 3,5 mol CO2 3,5 mol * 44,01 g/mol = 1,5 · 102 g. • • •
10.
Berekening hoeveelheid L benzine Opzoeken dichtheid benzine en omrekening eenheden Berekening hoeveelheid gram benzine
Berekening hoeveelheid mol C7H16 Berekening hoeveelheid mol CO2 Berekening hoeveelheid gram CO2
1 1 1
Maximumscore 2 punten
860.000 * 1,6 ⋅ 10 7 = 1,5 ⋅ 10 6 ton 6 9,5 ⋅ 10 • • 11.
Notie dat dit moet berekend worden met een deel van de totale 9,5 miljoen Rest berekening
1 1
Maximumscore 4 punten De eerste stellig: Bij een centrale…. Ondoenlijk. Op deze manier kan de uitgestoten hoeveelheid CO2 verminderen en wordt de stelling van de schrijven verzakt. De vierde stelling: de hoeveelheid….. neemt toe. Meer duurzame energie betekent minder uitstoor van CO2 bij de hoeveelheid opgewekte energie. • • • •
Stelling 1 Uitleg Stelling 4 Uitleg
Elektrische auto-2010-02-06-hdefs
1 1 1 1
