artikel

Mercedes eVito en eSprinter: Past een elektrisch ‘busje’?

Techniek Premium 1341

Elektrisch rijden vraagt aanpassing. Niet van de gebruiker. Die wil met zijn nieuwe elektrische bedrijfsvoertuig alles kunnen wat zijn vorige voertuig deed. Wel voor de aanbieder, die moet niet alleen een voertuig op maat bieden, maar ook de laadinfrastructuur en digitale diensten. Hoe dat werkt? Mercedes laat het zien bij zijn nieuwe eVito en eSprinter.

Mercedes eVito en eSprinter: Past een elektrisch ‘busje’?
Geen nieuwe busjes, maar een nieuwe aandrijflijn. Bij welke bedrijfsvoering past die?

Vijf jaar na de Nissan e-NV200 elektrische besteller volgen nu de andere merken. Volkswagen heeft een elektrische Transporter aangekondigd en op de komende IAA voor bedrijfswagens (20-27 september in Hannover) presenteert Mercedes zijn eVito. De levering van dat elektrische ‘busje’ begint in Duitsland direct daarna. Wij moeten nog wachten tot begin 2019. Tegen die tijd komt ook de grotere Sprinter met dezelfde elektrische aandrijflijn beschikbaar. Daarna brengt Mercedes ook een elektrische Citan.

Onder de vloer, tussen de assen, stevig aan het chassis bevestigd, een frame met drie dozen van ieder 150 kg. Samen goed voor 41,4 kWh. De nieuwe S-Klasse Hybrid heeft één zo’n doos. Om de accucellen erin te beschermen, zijn ze opgetrokken uit 3 mm dikke plaat. Mercedes garandeert dat het batterijpakket nooit het laagste punt van het voertuig kan zijn.

Wat die aandrijflijn betreft: vermogen 84 kW, koppel 300 Nm. “Die waarden zijn gelijk aan die van de instapdiesel van de Sprinter”, zegt Mercedes Benz Vans. De eVito heeft een 41,4 kWh-batterijpakket. Dat bestaat uit drie parallel geschakelde 365 V, 37,8 Ah-batterijen uit de S-Klasse Hybrid. Die vloeistofgekoelde batterijen wegen ieder 150 kg en zijn samengebouwd in een frame onder de laadvloer. De eVito komt er 150 km ver mee, belooft Mercedes.

De Sprinter heeft voor diezelfde actieradius nog een vierde batterij nodig, maar wordt ook leverbaar met het pakket van drie voor 115 km actieradius. Het batterijgewicht heeft natuurlijk invloed op het laadvermogen. In het basismodel van de eVito is dat 1.073 kg, in de lange versie 1.048 kg. Door hun positie onder de vloer blijft het laadvolume wel volledig intact: 6,0 respectievelijk 6,6 m3. Voor de eSprinter geldt hetzelfde. Laadvolume maximaal 10,5 kuub, laadcapaciteit 1.040 kg. En dat is dan voor de versie met de kleine actieradius.

Actieradiusvergroters

Voor een optimaal compromis tussen actieradius en gebruiksmogelijkheden kan de koper (of leaser) van deze bedrijfsvoertuigen kiezen uit drie topsnelheden: 80, 100 of 120 km/uur. Mocht dat nodig zijn, dan kan achteraf in de werkplaats met de diagnosetester voor een andere topsnelheid gekozen worden. Behalve bij de aanschaf kan ook tijdens het rijden de actieradius geoptimaliseerd worden.

De batterijen zijn vloeistofgekoeld. Ze zijn parallel geschakeld en individueel gemonitord. Gaat er iets mis in één van de drie, dan wordt die afgeschakeld en kan de rit worden voortgezet op de andere twee.

Dat merken we tijdens een rondje met een eSprinter over een afgesloten circuit en tijdens een typische stop-and-go-rit door Hamburg in een eVito. Als chauffeur beschik je over peddels links en rechts achter het stuur waarmee je het terugwinniveau van remenergie in kunt stellen. Met andere woorden, hoe sterk gaat de elektromotor als generator werken bij gas loslaten. Standaard is instelling D. Bij gas loslaten vertraagt de besteller dan met 1,0 m/s2. Eén maal de rechter peddel bedienen en het terugwinniveau gaat naar standje D+. Een beetje verwarrend, maar daarmee verlaag je het remenergieterugwinniveau. Bij gas los vertraag je nu met 0,5 m/s2. Dat komt overeen met remmen op de motor in een reguliere dieselvan.

Nog een keer met rechts ‘peddelen’ en je wint helemaal geen remenergie terug. Op D++ rolt de auto uit alsof hij in zijn vrij staat. In het drukke stadsverkeer, waar deze bestellers voor bedoeld zijn, rijdt D- het lekkerst. Bij gas loslaten remt hij nu met 1,5 m/s2 af op de elektromotor. Op deze manier hoef je het rempedaal nauwelijks te gebruiken. Eigenlijk alleen op de laatste meters voor een stoplicht om de auto helemaal tot stilstand te brengen. En bij een noodstop natuurlijk. Tja, en als je de mechanische remmen niet gebruikt, kom je verder op een batterijlading.

Bereik of comfort?

Onder de motorkap, een motor. Samengebouwd met de (eentraps)transmissie, het differentieel, de aircocompressor en de nodige elektronica. Ook hier een robuust stalen frame. Vermogen en koppel komen overeen met dat van de basisdiesel in de Sprinter.

Een tweede manier om achter het stuur de actieradius te optimaliseren loopt via de drie ‘snelheid-en-comfortstanden’. De default is de E-modus. Die E staat voor ‘Optimized Efficiency’. Weliswaar zijn de 84 kW en 300 Nm volledig beschikbaar, maar ze komen er meer geleidelijk in. Bovendien doen verwarming en/of airconditioning het iets rustiger aan. In standje E+ gaat dat nog wat verder. Nu moet je het doen met maximaal 70 kW en 270 Nm. In het stadsverkeer van Hamburg merken we dat je met een onbeladen Vito ook daarmee prima uit de voeten kunt.

Wie niet inzit over actieradius, energieverbruik én bandenslijtage gebruikt de C-modus. De klimaatvoorzieningen werken nu op volle kracht en de elektromotor is vanaf stilstand zeer accuraat bij de les.

Interieurwarmte uit de batterij

Het rendement van een verwarming op ‘haarföhn’-basis kan nooit groter zijn dan 100%. Een warmtepomp maakt geen warmte, maar verplaatst warmte. Daarmee kun je wel meer warmte-energie de cabine inkrijgen dan dat toevoert aan de pomp. Extra hulp komt van de afvalwarmte uit de batterij en het recirculeren van een deel van de cabinelucht.

Overigens zijn die binnenklimaatvoorzieningen een verhaal apart in een elektrische auto. Een verbrandingsmotor produceert behalve beweging ook erg veel warmte. Zo belandt er ruim voldoende afvalwarmte in het koelsysteem om er via een interieurkachel de cabine ook ’s winters lekker warm mee te houden. De batterijen en de motor van een elektrische auto zijn eveneens vloeistofgekoeld. Maar de hoeveelheid afvalwarmte die daarin terecht komt, is niet voldoende voor een volwaardige interieurverwarming.

Behalve afvalwarmte is er in een elektrische auto dus een extra warmtebron nodig. Omdat die extra bron een beroep doet op de schaarse energie die in de batterij zit, moet hij daar zo zuinig mogelijk mee omspringen. Om een idee te geven, een interieurkachel kan tot wel 5 kW aan warmte onttrekken aan het koelsysteem. Als die energie allemaal uit de 41,4 kWh batterij van de eVito zou moeten komen, zou die na acht uur leeg kunnen zijn, zonder dat de auto ook maar een kilometer gereden heeft.

Meer dan 100% rendement

In de Mercedes eVito en eSprinter vind je geen elektrische verwarming van het type ‘haarföhn’; een gloeispiraal en een ventilator. In plaats daarvan gebruikt Mercedes een zogenoemde warmtepomp. Een airco-installatie verplaatst warmte van de verdamper in het interieur naar een condensor in het front van de auto. Zo’n warmtepomp doet het omgekeerde, die verplaatst de warmte juist van buiten naar binnen. Zolang het buiten niet veel kouder is dan een circa 4 °C, kan het koudemiddel nog warmte opnemen uit de buitenlucht.

Kortom, een warmtepomp verplaatst warmte, een ‘föhnverwarming’ maakt warmte. Voor dat verplaatsen is energie nodig. Dat is de energie die de aircocompressor (of warmtepomp) opneemt. Maar in principe kun je daar ook (afval)warmte voor gebruiken. Hoe dan ook, daardoor kan het rendement van een warmtepomp vele honderden procenten zijn, terwijl dat van een verwarming op haarföhnbasis beperkt is tot maximaal 100%. Bovendien gebruikt Mercedes de afvalwarmte uit het koelsysteem van de batterij en wordt een flink deel van de cabinelucht via de warmtepomp gerecirculeerd. “Dankzij deze maatregelen gaat er bij veel voorkomende bedrijfssituaties 2 kW aan warmte het interieur in, terwijl de aandrijving van de warmtepomp minder dan 1 kW kost”, claimt Mercedes ontwikkelaar Jörg Kleemann.

Stoelverwarming

Past een elektrisch aangedreven besteller bij mijn bedrijfsvoering? Mercedes ontwikkelde een TCO-tool voor grote ondernemingen en een actieradius-app voor kleinere bedrijven.

Heel goed, maar deze voertuigen zijn bedoeld voor korte ritjes in de stad. Een pakketjesbezorger stapt om de haverklap in en uit. En iedere keer als de deur opengaat, verdwijnt een flink deel van de cabinewarmte richting winterse buitenlucht. Daarom is het nog veel efficiënter om de warmte niet via de cabinelucht aan de chauffeur over te dragen, maar direct via het ‘auto-chauffeurcontact’. En dus hebben deze voertuigen standaard stoelverwarming. Dat vraagt niet meer dan 150 watt, terwijl het bij cabineverwarming al snel over kilowatts gaat. “Dankzij de stoelverwarming kunnen we de cabinetemperatuur ietsje verlagen zonder dat de chauffeur zich onbehaaglijk voelt”, weet Kleemann.

Vóór de rit op temperatuur

In de zomer verplaatst de warmtepomp warmte van binnen naar buiten en werkt hij dus als een reguliere airco-installatie. Ook dan weer wordt een deel van de cabinelucht gerecirculeerd. En omdat die (door het gebruik van de warmtepomp als airco) koeler is dan de buitenlucht, spaart dat energie die anders uit de batterij zou moeten komen.

Datzelfde gebeurt ook al voorafgaand aan de rit door het zogenoemde preconditioneren. Als de chauffeur in de app opgeeft dat hij om zeven uur vertrekt, zorgt dit preconditioneringssysteem dat de auto tegen die tijd lekker afgekoeld of juist opgewarmd is. Het systeem berekent aan de hand van de buitentemperatuur hoe laat het daarmee moet beginnen. Omdat de auto dan nog aan de lader staat, vertrekt de chauffeur dan in een behaaglijke cabine met de volledige actieradius nog tot zijn beschikking.

Gebruikers aan het woord

De stroom gaat door de kern, daaromheen een stalen mantel die EMC-problemen (ElektroMagnetische Compatibiliteit) voorkomt. De flexibele buis eromheen beschermt tegen marters.

Oké, zo’n voorgekoelde of -verwarmde cabine is lekker, en de elektrische aandrijving staat garant voor stil en trillingsarm rijden. Het ‘one-pedal-driving’ in de D- remenergieterugwinmodus maakt het rijden nog eens extra comfortabel. Maar toch, 150 km actieradius, of zelfs maar 115, en een beperkt laadvermogen, is dat niet behelpen? Voor sommige toepassingen wel, voor andere helemaal niet.

Welke niet? We maken kennis met twee voorbeelden. De eerste is Hermes Parcel Logistics. Dat bedrijf bezorgt pakketjes door heel Europa en experimenteert al tien jaar met meer duurzame opvolgers voor zijn dieselbestelbusjes. “Zo’n voertuig rijdt niet veel kilometers. Met 100 tot 150 kilometer kunnen wij prima uit de voeten”, zegt een woordvoerder. “Wij hebben dus geen actieradius van 400 km nodig.” Waar het perfecte voertuig voor de ‘last mile’ wel aan moet voldoen? “Het moet compact en wendbaar zijn, zodat het zich vlot door het dichte stadsverkeer kan bewegen. Pakketjes zijn over het algemeen volumineus, maar niet zwaar. We hebben dus laadvolume nodig, laadvermogen speelt geen rol. Verder is het belangrijk dat de chauffeur zich lekker voelt in zijn auto. Dat zit wel goed, veel chauffeurs zijn erg enthousiast over het rijden in elektrisch aangedreven vans.” En dan is er nog een belangrijke voorwaarde: “De TCO (Total Cost of Ownership) van de auto, de laadinfrastructuur en alles wat erbij hoort, mag zeker op de wat langere termijn niet hoger zijn dan die van een diesel.”

Het tweede voorbeeld is een veel kleiner bedrijf, Raff Sanitair. “Wij Installeren en onderhouden verwarmings- en airco-installaties”, zegt Thomas Raff, vooral bij particuliere klanten.” Ook bij Raff heeft een bestelauto in principe geen grote actieradius nodig. De onderhoudsmonteur moet er zijn klanten mee kunnen bereiken en er moeten onderdelen en gereedschap mee. Daar zijn in de regel geen heel grote dagelijkse afstanden mee gemoeid. Raff heeft twee eVito’s besteld, Hermes Parcel Logistics bestelde 1.500 eVito’s en -Sprinters.

Digitale adviestools

Waar zit de serviceplug? Hoe neem je die uit? Hoe stel je het voertuig veilig als je niet bij de plug kunt? Het antwoord op deze en nog veel meer relevante vragen voor hulpverleners vind je op de reddingskaarten. Waar je die vindt? Op het bestuurdersportier zit een QR-code.

Hoe Mercedes deze ondernemers overtuigde om voor elektrische bestellers te kiezen? “Kleinere ondernemers zoals Raff zijn vaak onzeker over het bereik van een elektrisch voertuig”, legt ontwikkelingsingenieur Simona Kugel uit. “Is dat wel genoeg voor mijn dagelijkse praktijk? Om dat transparant te maken, ontwikkelden wij de eVan Ready-app.”
Die app trackt je dagelijkse ritten en geeft antwoord op de vraag of je die ook met een Mercedes eVan had kunnen doen. De app houdt daarbij rekening met de buitentemperatuur. En als je wilt, kun je die zelf aanpassen: hoe zou het zijn als ik de ritten van vandaag bij -10 °C gereden zou hebben? Of als ik de middagpauze in kan zetten voor snelladen?
“Voor grote ondernemers als Hermes speelt die onzekerheid over de afstand geen rol. Voor hen zijn de kosten veel belangrijker”, weet Simona Kugel.

Dus ontwikkelde Mercedes voor hen een TCO-Tool. Daarmee vergelijk je alle kosten van zo’n elektrische besteller met die van een dieselvan. De Duitse Ecobonus, het lage elektriciteitstarief voor grote bedrijven en een scherp leasetarief hielpen bij Hermes om de vergelijking in het voordeel van de eVans te laten uitpakken. Behalve die digitale adviestools doet Mercedes nog veel meer om voor bedrijven de overstap naar elektrische bestellers aantrekkelijk te maken.

Simona Kugel spreekt zelfs van een ‘compleet ecosysteem’. Concreet: Mercedes helpt ondernemers met een intelligente laadinfrastructuur, met connectiviteit van het elektrische wagenpark, met mobiliteitsconcepten inclusief huurauto’s voor drukke periodes en zelfs rijtrainingen speciaal voor elektrische voertuigen. Kortom, het heeft er alle schijn van dat het Mercedes-Benz ernst is met de elektrische besteller.

Tweede én nulde leven voor autobatterijen

Actieve opslag van batterijmodules in Elverlingsen. De voorraad vervangingsbatterijen dient als stroombuffer.

Mercedes garandeert dat zijn batterijen na acht jaar of 100.000 km nog minstens 70% van hun oorspronkelijke capaciteit hebben. Mooi, maar op den duur loopt de capaciteit van zo’n li-ion-batterij, en daarmee de actieradius van de auto, toch te ver terug. En dan? Recycling? Nog niet. Allereerst omdat het recyclingproces van li-ionbatterijen nog in ontwikkeling is. Remondis, een wereldwijde specialist in recycling en partner van Daimler-Benz, zet alles op alles om dat voor elkaar te krijgen. Maar er is nog een reden waarom de batterijen van elektrische Mercedessen en smarts nog niet gerecycled worden. Na hun leven in een auto kunnen ze namelijk nog een jaar of tien mee in stationaire toepassingen. Zo kunnen ze bijvoorbeeld dienen als opslagbuffer.
Nu een steeds groter deel van onze elektriciteit uit sterk fluctuerende bronnen als zon en wind moet komen, ontstaat er in rap tempo meer behoefte aan die buffers. Mercedes richtte er een apart bedrijf voor op, Mercedes-Benz Energy, en dat beschikt samen met partners Getec en The Mobility House inmiddels over drie van die buffers. We lopen ze even langs. De eerste en oudste staat in het plaatsje Lünen. Sinds eind 2016 dempen daar duizend oude batterijsystemen uit de tweede generatie smart fortwo de pieken en dalen in het stroomaanbod. Samen bieden ze een capaciteit van 13 MWh. Dat is genoeg om 2.300 huishoudens een dag lang van stroom te voorzien.

Actieve opslag

Begin dit jaar kwam daar de buffer in Hannover bij. Die is goed voor 17,5 MWh en biedt plaats aan 3.240 batterijmodules. Maar die zijn niet allemaal bedoeld voor batterijen die aan hun tweede leven bezig zijn. Integendeel, 1.800 plaatsen zijn gereserveerd voor splinternieuwe batterijen. “Als je li-ion-batterijen op voorraad zet, kunnen ze door diepe zelfontlading defect raken. Als je ze regelmatig gecontroleerd laadt en ontlaadt, voorkom je dat. En dat is precies wat we doen”, legt specialiste Madeleine Herdlitschka uit.
Sinds juni beschikken de energiepartners over een derde stroombuffer. Deze stroomopslag in Elverlingsen, goed voor 9,8 MWh, bestaat in zijn geheel uit batterijmodules voor de vervangingsmarkt. Samen zijn de 1.920 batterijmodules hier straks goed voor de energieopslag in meer dan 600 elektrische auto’s.

 

E-drive 2.0: elektrisch rijden op waterstof

Europa door op waterstof! Oké, je hoeft midden in het bos niet op zoek naar een stopcontact voor je koffiezetapperaat, maar je moet af en toe wel een waterstofstation zien te vinden.

Ook Mercedes-Benz Vans realiseert zich best dat een actieradius van 150 of 115 kilometer niet iedereen past. Behalve met de eVito en eSprinter maken we daarom ook kennis met de Concept Sprinter F-Cell.

De brandstofceltechniek noemt Mercedes: “Elektrisch rijden 2.0”. Met waterstoftanks, een brandstofcel-stack, een kleine HV-batterij en een elektromotor aan boord komt een Sprinter wel zo’n 600 km ver. Daarna gaat tanken bijna net zo snel als bij een diesel. Bovendien weegt zo’n aandrijving maar zo’n 200 kg meer dan een dieselaandrijving, zodat ook het laadvermogen nauwelijks beperkt wordt. Kortom, voor die toepassingen waar de BEV (Battery Electric Vehicle) niet voldoet, is de FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) inzetbaar.

Het hele pakket, bestaande uit stack, vermogenselektronica en alles wat nodig is voor de aanvoer (en bevochtiging) van lucht en waterstof onder de motorkap, drie 700 bar gasflessen en een 9,2 kWh batterij onder de vloer, achteras met elektromotor.

Voor de gelegenheid is de techniek ingebouwd in een camper. In het vooronder ligt een stack van 412 brandstofcellen, samen goed voor 75 kW aan vermogen. De elektromotor in de achteras kan echter meer dan het dubbele daarvan naar de achterwielen sturen. Een relatief kleine (c) batterij met een vermogen van 105 kW helpt dat verschil te overbruggen

en zorgt ervoor dat de brandstofcel zo constant mogelijk belast wordt.

En eventueel nog een vierde waterstoftank in de bergruimte achter de achteras.

Onder de vloer van de camper liggen drie tanks die samen 4,5 kg waterstof bevatten. De extra tank in de bergruimte achter de achteras is goed voor nog eens 2,9 kg. Bij elkaar 7,4 kg. Dat lijkt niet veel, maar bedenk wel dat zo’n grote zware camper niet meer verbruikt dan 1,5 kg H2 per 100 km.

 

Een kwart eeuw waterstofbusjes

Wat voor motor dit is? De stroomfabriek van de Concept F-Cell Sprinter. Onder de motorkap van de GLC-F-Cell die na de IAA in productie gaat, ziet het er vrijwel net zo uit.

Mercedes meldt trots dat het al in 1994 een MB100-besteller met de naam Necar 1 liet rijden op een brandstofcelaandrijving. Heel goed, maar toch een beetje teleurstellend dat de F-Cell Sprinter nu nog steeds een conceptmodel is dat niet in productie gaat. Ho ho, niet te pessimistisch, de GLC F-Cell gaat na de IAA in Frankfurt wel degelijk in productie. De aandrijflijn van die suv is vrijwel identiek aan die in deze Concept F-Cell Sprinter.

Als het voor de Sprinter ook zover komt, dan kun je met een camper als deze door Europa trekken, zonder fossiele brandstof te verbruiken en zonder lokaal vervuilende uitlaatgassen achter te laten. Ontwikkelaar Franziska Schwerer schetst een beeld van zo’n vakantietrip: “En als je dan in het bos koffie wil zetten hoef je niet meer op zoek naar een stopcontact.” Heel mooi natuurlijk, maar na een dikke 500 km moet je wél op zoek naar een waterstoftankstation. En die zijn er 24 jaar na die Necar 1 nog steeds nauwelijks. “Dat gaat veranderen”, belooft Schwerer,

Een verbrandingsmotor zuigt lucht aan, een brandstofcel-stack doet dat niet. Die moet je er dus in pompen. Dat doet deze elektrisch aangedreven turbocompressor. Als de uitlaatgassenstroom (bestaande uit zuurstofarme lucht en water) sterk genoeg is, helpt het turbinewiel (links) mee. De compressor heeft een variabele nozzle. De as draait op luchtlagers. Zelfs in kleine heveelheden is olie al fataal voor brandstofcellen.

“In Duitsland hadden we begin dit jaar 45 openbare waterstofstations, dat moeten er in 2023 negen keer zoveel zijn.”

Niet alleen aan de infrastructuur wordt nu gebouwd, ook de brandstofceltechniek in de auto ontwikkelt zich gestaag verder: “Sinds de B-Klasse F-Cell uit 2010 hebben we grote stappen gezet. De Fuel Cell-stack bevat nu 90% minder platina dan toen. En de luchtcompressor is inmiddels een variant op een elektrische turbo. Die verbruikt daarmee minder energie. Behalve op dat gebied hebben we ook in de ‘packaging’ grote stappen gezet. Het hele pakket, bestaande uit stack, vermogenselektronica en alles wat nodig is voor de aanvoer van lucht en waterstof past nu onder de motorkap van een GLC. En ik denk dat het in de komende jaren nog compacter gaat worden.”

Reageer op dit artikel