Waarom batterijen slechter presteren bij kou

Waarom batterijen slechter presteren bij kou 

Dat batterijen minder goed functioneren bij lage temperaturen is geen ontwerpfout, maar een natuurkundig gegeven. De belangrijkste oorzaken zijn: 

1. Meer interne weerstand 
   Bij kou neemt de interne weerstand in batterijcellen toe. Daardoor wordt het moeilijker om energie af te geven en op te nemen. Dit heeft direct invloed op het beschikbare vermogen en de laadsnelheid.
2. Langzamere beweging van ionen 
   In lithium-ion batterijen verplaatsen ionen zich tussen de elektroden. Bij lage temperaturen verloopt deze beweging trager, waardoor de chemische processen in de batterij minder efficiënt plaatsvinden.
3. Minder beschikbare capaciteit 
   Door de hogere weerstand en tragere ionenbeweging is niet de volledige batterijcapaciteit direct bruikbaar. In de praktijk betekent dit een kortere actieradius of minder beschikbare energie, terwijl de batterij technisch gezien niet leeg is. 

Deze effecten zijn tijdelijk en omkeerbaar, maar vragen wel om aandacht om schade en onnodig prestatieverlies te voorkomen. 

Praktijkvoorbeeld uit de laadinfrastructuur 

De impact van kou op batterijen is niet alleen theoretisch, maar dagelijks zichtbaar in de praktijk. Laadnetwerken zien duidelijke seizoensverschillen in het gebruik van laadinfra. In de winter zijn individuele laadsessies vaak minder efficiënt: laden gaat langzamer en voertuigen vragen sneller opnieuw energie. 

Tegelijkertijd ligt het totale laadvolume in de zomer hoger, vooral door het toegenomen vakantieverkeer. Data uit de sector, onder andere van Fastned, laten zien dat niet de efficiëntie per laadsessie, maar het aantal gereden kilometers het seizoensbeeld bepaalt. Deze verschillen benadrukken dat temperatuur een structurele factor is in batterijprestaties en dat systemen hierop moeten zijn ingericht. 

Steeds meer toepassingen met batterijen 

Juist omdat batterijen in steeds meer sectoren worden toegepast, wordt het omgaan met kou steeds belangrijker. 

Elektrische auto’s en trucks 
Elektrisch vervoer is inmiddels niet meer weg te denken. Personenauto’s, maar ook steeds meer elektrische vrachtwagens, zijn afhankelijk van betrouwbare batterijprestaties, ook bij winterse temperaturen. 

Laadpleinen 
Op laadpleinen komen meerdere factoren samen: hoge vermogens, intensief gebruik en blootstelling aan weer en wind. Batterijen worden hier vaak ingezet voor buffering en netontlasting, waardoor prestaties bij kou direct invloed hebben op de beschikbaarheid van laadcapaciteit. 

Batterijopslagsystemen  
Batterijcontainers worden ingezet voor tijdelijke energievoorziening, netondersteuning en emissieloze bouwplaatsen. Deze systemen staan vaak buiten en krijgen direct te maken met kou, wind en vocht. 

Elektrisch zwaar bouwmaterieel 
Graafmachines, kranen en shovels worden steeds vaker elektrisch ingezet. Voor een emissieloze bouwplaats zijn deze machines essentieel, maar zij werken vaak onder de meest extreme buitenomstandigheden. Betrouwbare batterijprestaties zijn hier randvoorwaardelijk voor continuïteit. 

Peak-shaving bij bedrijven 
Batterijen worden ingezet om piekvraag binnen een bedrijfspand op te vangen. Door deze pieken lokaal op te slaan en af te vlakken, is een zwaardere en kostbare netaansluiting vaak niet nodig. Juist in de winter, wanneer de energievraag hoger ligt, is een stabiele batterijprestatie van groot belang. 

Off-grid stroomvoorziening 
Op locaties zonder netaansluiting, zoals evenementen of afgelegen bouwprojecten, zorgen batterijen voor tijdelijke stroomvoorziening. In deze toepassingen vervangen zij steeds vaker dieselaggregaten. Omdat deze systemen volledig afhankelijk zijn van opgeslagen energie, is het beheersen van prestatieverlies door kou hier extra belangrijk. 

Welke maatregelen treffen we om batterijen te beschermen tegen kou? 

Omdat kou onvermijdelijk is, ligt de oplossing niet in vermijden, maar in beheersen. Dat gebeurt met een combinatie van techniek, ontwerp en software. 

Geïsoleerde behuizingen (BESS) 

De batterijcontainers voor opslag op bouwplaatsen zijn voorzien van hoogwaardige isolatie en actieve HVAC-systemen (Heating, Ventilation, Air Conditioning). Deze systemen houden de interne temperatuur zo constant mogelijk, zodat batterijcellen ook bij koude omstandigheden binnen hun veilige en efficiënte werkgebied blijven functioneren. 

Bij Refurb Battery vormt deze temperatuurbeheersing een vast onderdeel van het ontwerp van circulaire ZHERO batterijopslagsystemen. Door batterijen onder gecontroleerde omstandigheden te laten werken, wordt niet alleen de betrouwbaarheid vergroot, maar ook de levensduur van de gebruikte batterijcellen ondersteund. 

Auto’s en trucks: warmtepomp en preconditioning 

Bij elektrische voertuigen spelen twee systemen een belangrijke rol. Warmtepompen zorgen voor efficiënte cabineverwarming door warmte te onttrekken aan de buitenlucht of aan restwarmte van motor en accu. Dit is aanzienlijk efficiënter dan een traditionele elektrische kachel, waardoor meer energie beschikbaar blijft voor de actieradius. 

Daarnaast maken veel moderne (vracht)wagens gebruik van een Battery Thermal Management System. Dit systeem conditioneert de accu vóór het rijden of snelladen tot de ideale bedrijfstemperatuur, vaak rond de 20 tot 30 graden Celsius. Hierdoor wordt voorkomen dat laadsnelheid en prestaties bij kou sterk teruglopen. 

Smart Charging Protocollen 

Wanneer batterijcellen te koud zijn, kan laden schadelijk zijn voor de interne structuur van de cellen. Met smart charging-protocollen kan de laadstroom automatisch worden gelimiteerd wanneer de temperatuur van de cellen te laag is. Dit voorkomt zogenoemde lithium-plating, waarbij permanente schade aan de batterij kan ontstaan, en verlengt de levensduur van het systeem aanzienlijk. 

Softwarematige optimalisatie (BMS) 

Naast laadbeperking speelt softwarematige optimalisatie een belangrijke rol. Het Battery Management System wordt ingezet om de State of Charge nauwkeuriger te berekenen bij lage temperaturen. Hierdoor krijgen gebruikers een realistischer beeld van de beschikbare energie en worden zij minder snel verrast door een plotseling wegvallend batterijpercentage. 

Rendement, kou en duurzame opwek 

De vraag of kou het kantelpunt vormt voor de rendabiliteit van batterijen ten opzichte van fossiele oplossingen wordt regelmatig gesteld. In de praktijk ligt dat kantelpunt vooral bij de Total Cost of Ownership. Over een heel jaar genomen zijn elektrisch aangedreven systemen vaak al gunstiger door lagere onderhouds-en energiekosten. Verbeteringen in batterijprestaties bij kou nemen vooral de laatste onzekerheden weg, zoals actieradiusverlies en laadbeperkingen in de winter, en versnellen daarmee de verdere doorbraak van elektrificatie. 

Daarbij komt dat duurzame opwek in de winter onder druk staat. Zonnepanelen leveren minder op en windmolens kunnen bij ijzel tijdelijk worden stilgezet. Juist in deze periode is efficiënt omgaan met beschikbare energie cruciaal. Energiesimulaties, juiste dimensionering en slim gebruik van opslag maken dan het verschil. 

Efficiëntie is in koude periodes geen luxe, maar een randvoorwaarde om systemen en bouwplaatsen betrouwbaar draaiende te houden.  Dit artikel laat zien hoe techniek, data en ontwerp samenkomen in betrouwbare batterijoplossingen. Binnen ESG TECH verbinden we kennis over energie, mobiliteit en opslag om duurzame systemen toekomstbestendig te maken.