Range extender: de kleine motor die elektrisch rijden minder eng maakt
Stel je voor: je rijdt volledig elektrisch, maar onderweg raakt de accu bijna leeg en er is nergens een laadpaal in de buurt. Een range extender (letterlijk: actieradiusverlenger) lost dat probleem op door een klein extra motortje in de auto te bouwen dat niet de wielen aandrijft, maar stroom opwekt zodra de accu leeg dreigt te raken. De auto blijft dus eigenlijk gewoon een elektrische auto rijden, alleen krijgt de batterij onderweg bijtanken in plaats van alleen bijladen.
Het idee is te vergelijken met een fietser die een vriend met een dynamo meeneemt: zolang de beenspieren (de accu) genoeg energie hebben, trapt de fietser zelf door. Raakt hij vermoeid, dan springt de dynamo-vriend bij en zorgt voor extra energie, zodat de tocht kan doorgaan zonder dat er ergens gestopt hoeft te worden om uit te rusten. Zo neemt een range extender de rol van noodgenerator over: hij rijdt niet zelf, maar houdt de elektromotor aan de gang.
Wat is het precies?
Een auto met range extender is in de kern een elektrische auto: er zit een accupakket in en een of meer elektromotoren die de wielen aandrijven. Het verschil met een gewone EV (electric vehicle, elektrische auto) is de aanwezigheid van een kleine verbrandingsmotor, meestal op benzine, die niet is verbonden met de wielen.
Zodra de accu onder een bepaald percentage komt, start deze motor automatisch op. Hij drijft een generator aan, die op zijn beurt stroom levert aan de elektromotor of de accu bijvult. Dit noemen ingenieurs een serieschakeling: de energie stroomt in serie van brandstof naar generator naar accu of motor, in tegenstelling tot een gewone hybride auto, waarbij de verbrandingsmotor vaak ook rechtstreeks (parallel) de wielen kan aandrijven.
Omdat de verbrandingsmotor nooit direct de wielen aandrijft, kan hij constant op zijn meest efficiënte toerental blijven draaien, in plaats van steeds te schakelen zoals in een gewone auto. Dat maakt het systeem eenvoudiger en vaak zuiniger dan een klassieke hybride aandrijflijn, al gaat er bij het omzetten van beweging naar stroom en weer terug naar beweging wel wat energie verloren.
De term wordt in de praktijk door elkaar gebruikt met EREV (Extended Range Electric Vehicle) en in China vaak met de Engelse afkorting REEV. Belangrijk verschil met een 'gewone' hybride: een range extender-auto is meestal oplaadbaar via een stekker en kan tientallen tot honderd kilometer puur elektrisch rijden voordat het motortje nodig is.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangrijkste reden om een range extender toe te voegen is het wegnemen van rijangst (in het Engels 'range anxiety'): de vrees om met een lege accu langs de weg te komen staan, ver van een laadpunt. Door een klein reservemotortje toe te voegen, kan een fabrikant een kleinere, lichtere en goedkopere accu gebruiken, terwijl de bestuurder toch een gerust gevoel houdt over lange ritten.
Een tweede doel is het overbruggen van de overgang naar volledig elektrisch rijden. Vooral in landen of regio's waar laadinfrastructuur nog schaars is, biedt een range extender de voordelen van elektrisch rijden (stil, zuinig, lage uitstoot in de stad) zonder de afhankelijkheid van een dicht laadnetwerk.
Ten derde spelen kosten en gewicht een rol: grote accupakketten zijn duur en zwaar. Een kleine benzinemotor van enkele tientallen kilo's kan, in theorie, dezelfde actieradius bieden als een veel grotere en duurdere batterij, tegen lagere totale kosten.
Voorbeelden uit de praktijk
De Chevrolet Volt (vanaf 2010, in Europa verkocht als Opel/Vauxhall Ampera) geldt als een van de eerste in massa geproduceerde auto's met dit principe. De benzinemotor kon in bepaalde rijomstandigheden ook meehelpen met aandrijven, maar het basisprincipe was een elektrische auto met vangnet.
De BMW i3 REx, geïntroduceerd rond 2013, gebruikte een tweecilinder motor die was afgeleid van een BMW-scooter, met een klein benzinetankje. De i3 werd in 2022 uit productie genomen; met dat model verdween ook deze motorvariant uit het BMW-gamma.
De Fisker Karma, een luxueuze sportsedan uit de vroege jaren 2010, gebruikte eveneens het serie-hybride principe, met een grotere benzinemotor als generator dan bij de i3.
In Londen rijdt sinds enkele jaren de elektrische taxi van LEVC (London EV Company, onderdeel van het Chinese Geely), de opvolger van de traditionele zwarte cab. Deze taxi combineert een elektrische aandrijving met een kleine benzinemotor als range extender, wat vooral is gekozen om de iconische lange dienstritten door de stad mogelijk te maken zonder voortdurend te hoeven laden.
Een recenter en opvallend voorbeeld is de Mazda MX-30 R-EV, die de fabrikant vanaf 2023 op de markt bracht. Mazda gebruikt hier een kleine wankelmotor (rotatiemotor) als generator, een technologie waar het merk decennia ervaring mee heeft opgebouwd in eerdere sportmodellen, nu hergebruikt in een compacte, lichte range extender.
Hoe ver is de techniek?
De basistechniek is niet nieuw en al ruim tien jaar bewezen in productieauto's. Toch bleef het aantal modellen met een range extender lange tijd beperkt, omdat accuprijzen sterk daalden en de actieradius van 'normale' EV's snel toenam. Daardoor verloor het argument 'kleinere accu plus noodmotor is goedkoper dan grote accu' aan kracht in delen van de markt, en trokken merken als BMW zich terug uit dit segment.
Tegelijk zien we de laatste jaren een opleving, vooral bij Chinese automerken. Verschillende fabrikanten brengen modellen op de markt die zij zelf REEV of 'range-extended EV' noemen, gericht op markten waar laadinfrastructuur nog niet overal even dicht is. Deze aanpak wint daar terrein naast pure EV's en plug-in hybrides.
Een terugkerend obstakel blijft de complexiteit: er moeten twee aandrijfsystemen (elektrisch en verbranding) worden ingebouwd, onderhouden en gekoeld, wat het voertuig zwaarder en duurder in onderhoud maakt dan een pure EV. Ook blijft er, zolang er een verbrandingsmotor aan boord is, een addertje onder het gras voor wie volledig emissievrij wil rijden: bij langere ritten komt er alsnog CO2 en fijnstof vrij, alleen minder dan bij een traditionele auto.
Wetgeving speelt eveneens een rol. In sommige landen tellen range extender-voertuigen fiscaal of qua uitstootnormen niet hetzelfde als volledig elektrische auto's, wat van invloed is op de aantrekkelijkheid voor kopers en fabrikanten.
Wie werken eraan?
Naast de genoemde pioniers General Motors (Chevrolet Volt/Opel Ampera), BMW en Fisker, is vooral Mazda actief met zijn rotatiemotor-variant. LEVC, eigendom van de Chinese autogroep Geely, past de techniek toe in taxi's en bestelwagens.
In China ontwikkelen meerdere merken eigen versies van deze technologie voor de binnenlandse markt en voor export, vaak onder de noemer REEV, als tussenstap richting volledige elektrificatie in een land met een enorm gebied en wisselende laadinfrastructuur. Ook Nissan werkt met een verwant principe (e-Power), al is dat systeem doorgaans niet oplaadbaar via een stekker en dus strikt genomen geen EREV in de klassieke zin.
Onderzoeksinstituten en universiteiten met een automotive-afdeling bestuderen serie-hybride aandrijflijnen vooral in de context van efficiëntie-optimalisatie en de rol die dit soort tussentechnologie kan spelen bij de overgang naar volledig elektrisch vervoer, vooral voor toepassingen zoals taxi's, bestelwagens en regio's met beperkte laadinfrastructuur.