Platform Elektrificatie: nu al kiezen voor EV-technologie, zonder zicht op winnende standaard

0

Tijdens de vierde bijeenkomst bij Terberg Special Vehicles van het Platform Elektrificatie/waterstof van Link magazine werd het ontwerp van het elektrificeren van heavy-duty voertuigen vanuit verschillende invalshoeken belicht. Aan bod kwam dat automotive-oem’ers nu al moeten kiezen voor een EV-technologie, zonder te weten wat uiteindelijk de internationale standaard wordt. Een uitdaging waarmee ook ZF wordt geconfronteerd, dat desalniettemin enorme bedragen investeert in de ontwikkeling van EV-technologie. TNO poneert dat er op de route naar zero-emissie moet worden versneld, maar ook dat EV-innovaties het verschil gaan maken, evenwel zonder een ‘winnende’ technologie aan te kunnen wijzen. En het Italiaanse Flash ging in op de waarde van het balanceren van de batterijcellen: eerder vol, minder snel leeg.

Duurzaamheid staat centraal in de missie van het familiebedrijf. En niet voor niets: grote klanten van Terberg willen reeds in 2040 een zero-emissie-bedrijf zijn.

– ‘Met ons systeem zien we uitval aankomen en weten we precies welke cel kapot is.’

– De ontwikkeling van compleet nieuwe voertuigen neemt doorgaans zes tot dertig maanden in beslag.

– Sourcingsperikelen limiteren Terberg momenteel in zijn groei, over het hele portfolio.

– Elektrificatie biedt soelaas, omdat 97 procent van alle trucks minder dan 800 kilometer per dag rijdt.

‘Dit brengt veel onzekerheden met zich mee’

Modulaire batterijen hebben zo hun voordelen. Allereerst voor de veelal kleinschalige Nederlandse automotivebedrijven, die hun batterijen moeten inkopen op een markt waarop de leverancier in de lead is: bundelen van de vraag versterkt dan de inkooppositie. Tegelijk genieten die batterijleveranciers van schaalvoordelen als ze grote series identieke batterijpakketten kunnen produceren. Die hoeven dan ook maar één keer te worden gecertificeerd, op met name de veiligheid ervan, een belangrijk onderwerp in de EV-sector, zo wordt duidelijk tijdens de bijeenkomst van het Link Magazine Platform Elektrificatie, eind april op het hoofdkantoor van Terberg Special Vehicles in Benschop.

 Balanceersysteem

Genoemde voordelen worden onderschreven door Marco Righi, een van de keynotesprekers, tevens ceo en oprichter van Flash Battery, en speciaal voor de meeting overgekomen uit Italië. Maar hij zet er ook een paar nadelen tegenover: elk batterijpakket waaruit een module kan worden opgebouwd, moet worden voorzien van eigen componenten als zekeringen, bekabeling, thermisch-management-  en pre-chargingsystemen. En soms zijn de prestaties van dit type batterijen ook minder, omdat ze minder vermogen leveren, meer laadtijd vergen of eerder leeg zijn, zo duidt hij in een zaal van het Dorpshuis, direct naast de Terberg-fabriek. Vandaar dat zijn bedrijf het innovatieve Flash Balancing System ontwikkeld en op de markt gebracht heeft.

Theo Rosendal (Terberg): ‘Wij moeten gaan kiezen uit aandrijftechnologieën waarvan we niet weten welke de winnende standaard gaat worden. Dit brengt veel onzekerheden met zich mee.’ Foto’s: Maarten Hartman. Foto Maarten Hartman.

Eerder vol, minder gauw leeg

Lithiumbatterijen, zo zet hij uiteen, presteren zo goed als de slechtst functionerende batterijcel. Een traditioneel batterijmanagementsysteem kan niet voorkomen dat een batterij stopt met stroom leveren zodra een van de cellen leeg is, ongeacht of de andere nog power bevatten. Ook het laadtempo wordt bepaald door de cel die het traagst laadt. Bij het systeem van Flash wordt vermogen van vollere cellen overgeheveld naar legere cellen, zodat ze allemaal steeds min of meer hetzelfde vermogen bevatten. En bij het laden stuurt het balanceersysteem extra elektriciteit naar de cel die het langzaamst laadt. Het betreft een online systeem, zodat de kwaliteit van batterijen op afstand kan worden bewaakt. ‘Normaal gesproken moet een kapotte batterij in zijn geheel terug naar de leverancier. Met ons systeem zien we uitval van tevoren aankomen en weten we precies welke cel kapot is. Onze servicemensen komen precies op tijd bij de klant om snel uitsluitend die ene cel te vervangen’, zo promoot Righi.

In de vrachtauto van de toekomst vormen batterijen ook de draagconstructie

Elektrificatieportfolio

De middag, die wordt voorgezeten door Johan van der Kamp, engineering manager technical projects van Ebusco, is meteen na de lunch aangevangen met een voordracht van Theo Rosendal. Hij is de operational director van Terberg Benschop, een automotivebedrijf en onderdeel van de Royal Terberg Group met de hoofdvestiging in Nederland en vestigingen in veertien landen, dat over 2022 een omzet heeft geboekt van ruim 1 miljard euro en ruim drieduizend medewerkers op de loonlijst staan, van wie zeventig werkzaam bij de engineeringafdeling in Benschop. Duurzaamheid staat centraal in de missie van het familiebedrijf. En niet voor niets: grote klanten van Terberg willen reeds in 2040 een zero-emissie-bedrijf zijn. Dus gaat veel inspanning zitten in de elektrificatie van het portfolio van Terberg. Dat bestaat uit onder meer trekkers voor het transporteren van met name containers over havenkades, direct van en op schepen (roll-on/roll-off) en voor intern transport bij grote distributiecentra.

 Louter elektrisch

Nu nog worden de meeste trekkers die in Benschop van de hoogvolume- of laagvolumeproductielijn komen uitgerust met een Cummins– of Volvo-dieselmotor. In de toekomst moeten dat louter elektrische aandrijvingen zijn, aldus Rosendal. De eerste onderscheidende ontwikkelstap was de engineering van een chassis geschikt voor zowel een diesel-, hybride of volledig elektrische aandrijving, door elkaar op één lijn te produceren. Maar daarmee zijn alle transitie-uitdagingen natuurlijk niet opgelost. Rosendal zet dan ook vraagtekens bij de haalbaarheid van het 2040-zero-emissie-doel. ‘Wij moeten gaan kiezen uit aandrijftechnologieën waarvan we niet weten welke de winnende standaard gaat worden. Dit brengt veel onzekerheden met zich mee.’

Ronald van Zoelen (Terberg): ‘Wij acteren in een nichemarkt en daarin zijn toeleveranciers van EV-componenten doorgaans ook van nicheformaat en doorlopen ze vaak ook nog een leercurve.’ Foto Maarten Hartman.
Terberg special vehicles.
www.maartenhartman.nl
Bijeenkomst van Link Magazine bij Terberg in Benschop, specialist in trekkers en grote voertuigen, steeds meer elektrisch of op waterstof.
Op de foto: Ronald van Zoelen, engineering director

YT203EV

Verre horizon

Het maken van die technologiekeuzes ligt in eerste instantie bij collega en engineering director Ronald van Zoelen, die onder meer leidinggeeft aan een team dat zich bezighoudt met de ontwikkeling van compleet nieuwe voertuigen. Daarmee is doorgaans zes tot dertig maanden gemoeid, zo vertelt hij zijn gehoor. Daarbij hanteert hij een technologieroadmap waarin hij jaren vooruitkijkt, veel verder dan de drie maanden die tien jaar geleden nog afdoende waren. ‘Door de toegenomen technologische complexiteit en de zero-emissie-doelstelling moet nu worden ontwikkeld aan technologie die pas over een paar jaar gevraagd wordt.’

Gelukkig heeft Terberg al wel de nodige ervaring met het produceren van elektrische voertuigen. Reeds in 2012 rolde het eerste exemplaar van de band, waarin de dieselmotor vervangen was door een elektromotor en waarvan er 34 werden gebouwd. Tegenwoordig is elektrificatie dus al volledig meegenomen in het ontwerp. Op basis daarvan werden vorig jaar bijna honderd stuks van de YT203EV geproduceerd, met verschillende accucapaciteiten. Tot tevredenheid van de klant, weet hij: ‘Die terminaltrekkers zijn stil en comfortabel in gebruik, hebben een lager energieverbruik dan wij op voorhand verwachtten en de levensduur van de batterij ziet er goed uit.’

Sourcingperikelen

Van Zoelens aandacht gaat momenteel in belangrijke mate uit naar het doorontwikkelen van systemen en componenten, die ook meer gangbaar zijn. Want sourcingsperikelen limiteren Terberg momenteel in zijn groei, over het hele portfolio. Tijdens de rondleiding over het forse fabrieksterrein – niet veel kleiner dan het dorp waar het middenin ligt – kan het platformgezelschap een blik werpen op een omvangrijk parkeerterrein. Daar staat een groot aantal voertuigen in afwachting van één of enkele van de plusminus duizend koopdelen waaruit ze zijn opgebouwd. ‘Wij acteren in een nichemarkt en daarin zijn toeleveranciers van EV-componenten doorgaans ook van nicheformaat en doorlopen ze vaak ook nog een leercurve’, verklaart hij.

Telematica

Ter ondersteuning van het ontwikkelproces wordt gebruikgemaakt van telematica. Die stelt de klant en Terberg in staat de voertuigen te volgen en de prestatie en conditie van systemen aan boord continu te bewaken. Dezelfde data worden ook benut voor het vullen van een simulatieprogramma waarmee onder meer een nauwkeurige inschatting kan worden gemaakt van de hoeveelheid vermogen die een voertuig bij de klant op een typische dag verbruikt. Ook kan daarmee de levensduur van de accu’s worden voorspeld.

Terberg waterstof-elektrische voertuigen YT203H2

Aldus Van Zoelen die tot slot van zijn betoog nog kort ingaat op de inzet van Terberg op het ontwikkelen van waterstof-elektrische voertuigen. Er is er momenteel één – de YT203H2 – gebouwd en in de proof of concept-fase. De ervaringen daaruit leren dat het systeem goed functioneert in Terberg-trekkers. Echter, serieproductie is op korte termijn niet aan de orde. Hét grote voordeel van waterstof is de korte tanktijd afgezet tegen de lange laadtijd. Maar in de praktijk is de beschikbaarheid van waterstof nog wel een probleem en de prijs van waterstof ligt tussen de 10 en 15 euro per kilo. ‘Deze technologie wordt economisch pas interessant rond de 5 euro’, weet Van Zoelen.

Ambitieuze missie

Na de rondleiding is het podium voor ZF Services Nederland, het servicebedrijf van het Duitse ZF. Dat is met 165.000 medewerkers en een omzet van 43,8 miljard euro (2022) bepaald geen nichebedrijf. Uit het verhaal van marketing project manager Paul Bliek en OEM sales & technical engineer Mehmet Yildiz wordt duidelijk dat een behoorlijk deel van de inspanningen van de 53.265 engineers (7,8 procent van de omzet is voor r&d) waarover de Duitse automotiveleverancier beschikt, is gericht op elektrificatie. Dit vanuit een even ambitieuze missie als die van Terberg: klimaatneutraal in 2040, in scope 1, 2 en 3.

Niet toevallig is ZF de leverancier van een lichtgewicht aandrijfas, met zeer energie-efficiënte, directe elektrische aandrijving op de wielen, die onder meer aan een Nederlandse fabrikant van EV-bussen wordt geleverd. Aan de complete EV-aandrijflijn, maar ook de EPS-stuurbekrachtiging en het volledig geëlektrificeerde power take-off system eWorx (voor het omzetten van hoogvoltage elektriciteit in mechanische of hydraulische energie) wordt volop doorontwikkeld, voor de EV-toekomst, aldus de twee ZF-managers.

Steven Wilkins (TNO): ‘Een transitie die enkele jaren geleden onmogelijk leek, nadert met rasse schreden, met uitdagingen en kansen voor iedereen.’

 Versnelling nodig

Vervolgens brengt senior research scientist Steven Wilkins van TNO onder de aandacht dat de door Terberg en ZF geformuleerde doelen weliswaar ambitieus zijn, maar niet vrijblijvend. Want ze zijn conform de Europese klimaatdoelstellingen die fabrikanten van heavy-duty voertuigen door de EU zijn gesteld: 45 procent CO2-reductie in 2030, 65 procent in 2035 en 90 procent in 2040. Voor steden gaat het daarbij niet alleen om de uitstoot van CO2 maar ook om andere vervuiling. In heel veel grote Europese steden – zoals Parijs, Rome, Brussel, Amsterdam en Rotterdam – is het na 2030 verboden er met dergelijke voertuigen met een (fossiel gestookte) verbrandingsmotor te rijden. Voor diesel gaat het verbod vaak al eerder in. Gelukkig biedt elektrificatie soelaas, omdat 97 procent van alle trucks minder dan 800 kilometer per dag rijdt. Een groot deel van het vervoer, voor regionale bezorging en het ophalen van huisvuil, kan volstaan met een batterij met een stroomopslag tot 300 kWh en depotladen. Tussentijdse openbare oplaadmogelijkheden, gecombineerd met grotere batterijen, zijn vereist voor transport over lange afstanden en zwaar bouwverkeer. Momenteel zijn brandstofcel EV (FCEV) en de verbrandingsmotor op waterstof (H2ICE) daarvoor geschikte oplossingen, met een tanktijd van hooguit een kwartier, tegenover ruim een uur voor het opladen van een batterij.

Hét grote voordeel van waterstof is de korte tanktijd afgezet tegen de lange laadtijd

 Meer capaciteit, meer vraag

Daar staat tegenover dat het vermogen dat in lithiumbatterijen kan worden opgeslagen de komende jaren naar verwachting nog zal verdubbelen, van 250 Wh/kg naar 500 Wh/kg, terwijl de prijs verder zal dalen (de afgelopen tien jaar is die gezakt van bijna 1.200 dollar/kWh naar 137 dollar/kWh). Ook worden batterijen de komende jaren compacter en lichter, en zullen er innovatieve aandrijfsystemen en elektronica op de markt komen, die het verbruik en de oplaadtijd reduceren. In de ‘native’ vrachtauto van de toekomst zullen de batterijen ook de draagconstructie vormen. Tegelijkertijd zal de wereldwijde vraag van het medium- en heavy-duty wegtransport naar batterijvermogen vertienvoudigen, naar 200 GWh per jaar. Het aantal bedrijfsoplaadpunten (fleet hubs) in Europa zal navenant stijgen, van 35.000 in 2025 naar 235.000 in 2030, waarvan vooral de trucks voor regionaal vervoer zullen gebruikmaken. Bij het toebedelen van oplaadcapaciteit wordt rekening gehouden met factoren die het aanbod beïnvloeden – zoals het weer – en die effect hebben op de vraag, waaronder de prijs en de rijschema’s van vervoerbedrijven.

 Optimaler gebruik

Wilkins besluit zijn verhaal met de resultaten van een TNO-onderzoek naar het gebruik van battery electric vehicles oftewel BEV-trucks. Door sneller laden, een betere routeplanning en een grotere betrouwbaarheid van de vrachtwagens en laadtechniek neemt het aantal kilometers dat elektrische vrachtwagens afleggen elk jaar snel toe. Optimaler gebruik van de fleet maakt het mogelijk die in te krimpen en kosten te besparen. ‘Een transitie die enkele jaren geleden onmogelijk leek, nadert met rasse schreden, met uitdagingen en kansen voor iedereen. Door al doende te leren, samen te werken en data te verzamelen en te analyseren, zal dat rendement verder stijgen’, zo verwacht Wilkins.

Link magazine juni/juli 2023. Thema: Groot maar toch wendbaar. Lees Link magazine digitaal of vraag een exemplaar op bij mireille.vanginkel@linkmagazine.nl

De middag wordt besloten in een informele setting waar met een drankje in de hand met elkaar van gedachten wordt gewisseld.

Verdubbeling low volume assembly bij Terberg

Tijdens de rondleiding over het terrein van Terberg in Benschop konden de deelnemers aan het Link-platform Elektrificatie een blik werpen op een flinke bouwplaats. De wereldwijde vraag naar Terberg-voertuigen is groot. Om klanten te voorzien, is in Benschop een uitbreiding nodig van de low volume assembly line (lva). Daartoe wordt een compleet nieuwe hal van 2.000 vierkante meter gebouwd. Eind maart heeft bestuursvoorzitter Godfried Terberg de eerste paal geslagen. De huidige lva-hal beslaat 2.200 vierkante meter, dus de uitbreiding is bijna een verdubbeling van de beschikbare ruimte. Voorts wordt er 350 vierkante meter aan kantoren, spreek- en technische ruimten toegevoegd. Om de nieuwe lva-lijn te optimaliseren, wordt ook de huidige lijn verbouwd en gerenoveerd. De verwachting is dat eind 2024 de volledige productiecapaciteit wordt bereikt.

Een van de kernwaarden van Terberg is duurzaamheid. De nieuwe lijn wordt dan ook voorzien van vloerverwarming en -koeling die wordt gevoed door een warmtepomp, een aardgasvrij alternatief. De warmtepomp wordt op zijn beurt voorzien van (groene) elektriciteit die wordt opgewekt door de zonnepanelen op het dak van de nieuwe hal. Het bouw- en renovatieproject moet ook zorgen voor een betere werkomgeving voor de werknemers.

Share.

Reageer

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.