Nieuw onderzoek onthult verborgen uitdagingen bij elektrificatie van openbaar vervoer

Wij mensen houden niet zo van kou. Onze bloeddoorstroming neemt immers af, ons warmteverlies neemt toe en we hebben last van een verminderde handvaardigheid.

Maar hoe zit het met de machines, vooral onze elektrische voertuigen (EV's)? Nou, het blijkt dat ze ook niet van koud weer houden.

A nieuwe studie¹ heeft ontdekt dat het totale energieverbruik en de terugwinning van energie door elektrische bussen gemiddeld met 48% toeneemt bij temperaturen tussen -4 °C en 0 °C, vergeleken met de optimale temperatuurzone (OTZ). De gemiddelde toename in temperaturen tussen -12 °C en 10 °C bedraagt ​​daarentegen 28.6%.

Waarom elektrificatie het openbaar vervoer en de energiesector wereldwijd verandert

Elektrische bussen maken deel uit van de elektrificatietrend, die het wereldwijde energielandschap in rap tempo verandert. Dit markeert een verschuiving naar elektrische voertuigen en energieopslagoplossingen, die het gebruik van fossiele brandstoffen vervangen. Deze alternatieven zijn efficiënter, verminderen de energievraag en decarboniseren de energie- en transportsector.

Deze overgang is niet alleen verlaagt de uitstoot van broeikasgassen maar verbetert ook de energiezekerheid, stimuleert duurzame economische groei en ondersteunt de ontwikkeling van schonere, veerkrachtigere energiesystemen wereldwijd.

Als onderdeel van deze trend winnen elektrische voertuigen (EV's) steeds meer aan populariteit, met meer dan 4 miljoen elektrische auto's verkocht in het eerste kwartaal van 2025. Dat betekent dat er in de eerste drie maanden van dit jaar ruim een ​​miljoen meer elektrische auto's zijn verkocht dan in dezelfde periode vorig jaar.

Lichte voertuigen (LDV's), zoals auto's en bestelwagens, zijn goed voor het grootste deel van de elektrische autoverkoop. Volgens een rapport van het Internationaal Energieagentschap (IEA) hadden elektrische bussen en elektrische LDV's in 2024 weliswaar ongeveer hetzelfde aandeel, maar groeit het marktaandeel van de eerstgenoemde langzamer. 

Het aandeel zal naar verwachting minder dan 20% wereldwijd Tegen het einde van dit decennium in het Stated Policies Scenario (STEPS), dat een sectorale evaluatie biedt van het beleid dat is geïmplementeerd om vastgestelde energiedoelstellingen te bereiken. Verwacht wordt dat elektrische bussen in 10 iets meer dan 2030% van het wereldwijde busaanbod zullen uitmaken.

Toch wordt verwacht dat de wereldwijde markt voor elektrische bussen zal groeien van $ 17 miljard in 2024 tot $ 37.5 miljard in 2030. Dit komt neer op een samengestelde jaarlijkse groei (CAGR) van 14.2%.

In lijn met deze trend kreeg Tompkins Consolidated Area Transit (TCAT), een openbaarvervoersbedrijf in Ithaca, New York, financiering voor een proef met zeven volledig elektrische bussen, maar de ervaring bleek niet zo goed als verwacht. De bussen hadden moeite met het heuvelachtige terrein van de regio en waren onbetrouwbaar met een beperkte actieradius bij koud weer. Daarom nam TCAT contact op met onderzoekers van Cornell om inzichten te verkrijgen uit hun proefproject.

Onderzoekers van Cornell hebben deze taak op zich genomen en hebben zorgvuldig de slechte prestaties van bussen bij koud weer beoordeeld, evenals de gevolgen voor fabrikanten, exploitanten, beleidsmakers, scholen, steden en andere groepen die overwegen hun wagenparken te elektrificeren.

Waarom elektrische bussen moeite hebben met koud weer: belangrijke uitdagingen

Batterij-elektrische bussen (BEB's) blijken een groot potentieel te hebben voor het verminderen van de uitstoot van broeikasgassen en naar verwachting een belangrijke rol gaan spelen bij de transformatie van het openbaar vervoer naar schone energiealternatieven. Ze kampen echter met uitdagingen die een brede implementatie ervan belemmeren.

Een van de grootste technische uitdagingen is het beperkte operationele bereik van BEB's, vooral bij koud weer.

Het probleem is dat, net als elke andere elektrische auto met hoogspanningsaccu's, ook batterij-elektrische bussen een aanzienlijke afname in energie-efficiëntie ervaren wanneer ze onder de optimale temperatuur rijden. Dit geldt met name bij temperaturen onder nul, wat vervolgens leidt tot hogere totale operationele kosten en actieradiusangst.

Stadsbussen leggen gemiddeld 42,940 kilometer per jaar af, wat vier keer meer is dan een gemiddelde auto, en rijden volgens vaste routes en schema's. De wisselende prestaties van elektrische bussen bij koud weer vormen een serieuze uitdaging om aan de transportvraag te voldoen.

Naast de complexiteit bij het plannen van laad- en inzetvoertuigen, waren er ook uitdagingen zoals de keuze van de batterijgrootte en de planning van laadinfrastructuur. Al deze factoren kunnen de economische haalbaarheid van BEB's ten opzichte van dieselbussen negatief beïnvloeden.

De verminderde actieradius van BEB's bij koud weer hangt samen met een aantal onderling samenhangende factoren.

Het belangrijkste is dat de chemische eigenschappen van de batterijcellen, die gevoelig zijn voor temperatuur, leiden tot een verminderde capaciteit en lagere ontladingssnelheden. Om de batterijcellen op een optimale temperatuur te houden, zijn batterijthermische managementsystemen (BTMS) ontwikkeld, maar zelfs deze kunnen energie-intensief zijn, afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden.

Daarnaast is er de verhoogde energiebelasting van het ventilatie-, verwarmings- en airconditioningsysteem (HVAC), wat aanzienlijk bijdraagt ​​aan een verminderde actieradius.

De effectiviteit van regeneratieve remsystemen, die energie opvangen tijdens het remmen, wordt onder koude omstandigheden aangetast door diverse technische en omgevingsfactoren. Bovendien hebben het gedrag van chauffeurs en operators, beïnvloed door ongunstige weersomstandigheden en routekenmerken, een aanzienlijke invloed op de energie-efficiëntie van regeneratieve remsystemen. 

Het is daarom essentieel om al deze menselijke en mechanische factoren tot in detail te begrijpen om effectieve strategieën te ontwikkelen om de negatieve effecten van koud weer op BEB's te beperken. Dit verlaagt op zijn beurt de bedrijfskosten voor wagenparkbeheerders en stelt fabrikanten in staat hun voertuigontwerp te verbeteren voor betere prestaties bij koud weer.

Er zijn diverse onderzoeken uitgevoerd om de impact van koud weer op de prestaties van BEB's te kwantificeren door hun energieverbruik te simuleren en de impact van de omgevingstemperatuur op de echte wereld te onderzoeken. 

Er zijn echter nog steeds grote hiaten in het inzicht in hoe die impact wordt beïnvloed in verschillende, complexere scenario's, zoals stationair draaien en rijden op plattelands- en stedelijke routes. Dit is van cruciaal belang voor gerichte regionale operationele strategieën. 

Niet alleen zijn de bijdragen van batterijverwarming, regeneratief remmen en andere belangrijke componenten aan de energieprestaties onvoldoende besproken in complexe routeplanning, maar is er ook een gebrek aan praktijkstudies die aanzienlijke afstanden bij vriestemperaturen bestrijken. Bovendien is de informatie over de haalbaarheid van BEB's bij koud weer beperkt en zijn er onvoldoende richtlijnen voor operationele strategieën bij koud weer.

Onderzoekers van Cornell University gingen daarom aan de slag met het analyseren van de impact van koud weer op energieverbruik en -regeneratie. Ze analyseerden de BEB's aan de hand van echte gegevens over een periode van twee jaar van de zeven batterij-elektrische bussen van TCAT. Meer dan 40% van de ritten van deze BEB's vond plaats bij temperaturen onder de 12 graden Celsius. 

Om de impact te kwantificeren, ontwikkelde het team OTZ-modellen (Optimal Temperature Zone) om het energieverbruik te voorspellen tijdens stationair draaien, rijden en regeneratie voor elke rit, uitgaande van ideale temperaturen.

Nadat de onderzoekers de operationele factoren hadden geïdentificeerd die verantwoordelijk waren voor het toegenomen verbruik, deden ze ook aanbevelingen om de werking van de bussen te verbeteren.

Kwantificering van de impact van koud weer op de efficiëntie van elektrische bussen

Zoals we eerder al aangaven, bleek uit het onderzoek van Cornell University dat accu's in elektrische bussen tot 48% meer energie verbruikten bij koud weer, met temperaturen tussen -25 en 32 °C. Deze accu's verbruikten ook bijna 27% meer energie bij een breder temperatuurbereik, van -10 tot 50 °C.

Deze drastische toename van het energieverbruik kwam onverwacht, aldus hoofdauteur Max Zhang, Irving Porter Church Professor of Engineering aan Cornell Engineering, maar voegde eraan toe dat "elke les die we hieruit kunnen trekken, goede lessen zijn. Dit helpt ons als samenleving te leren en het beter te doen."

De kwantificering van het toegenomen energieverbruik van de pilotvloot is gebaseerd op twee jaar verzamelde gegevens van TCAT, waardoor het de eerste is die de prestaties van elektrische bussen in het noordoosten van de VS beoordeelt en analyseert.

Op deze manier delen onderzoekers van TCAT en Cornell hun inzichten met elkaar en leren ze van elkaar door middel van data en samenwerking. Zhangs team ontmoette TCAT-functionarissen herhaaldelijk tijdens het onderzoek.

Opvallend is dat de dataset van TCAT een aanzienlijke afstand besloeg, met een totale afstand van 225,837 kilometer in Tompkins County, New York, en dat onder uiteenlopende omstandigheden. Hierdoor is de dataset uitgebreider dan bij eerdere BEB-onderzoeken.

Van deze totale afstand werd 4.7% afgelegd bij gemiddelde omgevingstemperaturen, d.w.z. onder nul, terwijl ongeveer 50,000 mijl of meer dan 80,000 kilometer werd afgelegd bij koude temperaturen, d.w.z. tussen 0 °C en 12 °C.

Volgens Zhang, die provost's fellow is voor publieke betrokkenheid:

We profiteren van het feit dat TCAT een leider is in deze regio, en het is een groot voorrecht om toegang te hebben tot deze data, zodat we de prestaties in realtime kunnen zien. Een van de lessen die we hebben geleerd, is dat deze bussen ontworpen moeten worden voor het hele land, inclusief staten met een kouder klimaat. We hebben ook ontdekt dat ze verschillen van conventionele dieselbussen, met ander gedrag, wat andere strategieën vereist om hiervan te profiteren.

De onderzoekers modelleerden eerst hoe de voertuigen zouden presteren bij ideale temperaturen. Ze hielden daarbij rekening met factoren die niet alleen met temperatuur te maken hadden, zoals variaties in verkeersomstandigheden.

Hiervoor ontwikkelden ze een innovatief OTZ-basismodel dat de BEB-prestaties simuleert bij optimale temperaturen, terwijl de niet-temperatuurgevoelige omstandigheden gelijk blijven aan die tijdens de echte koudeweersomstandigheden.

Vervolgens vergeleken ze dit met hun daadwerkelijke prestaties op ruim 40 complexe routes en dienstregelingen. 

Onderzoekers ontdekten dat zelfopwarming van batterijen verantwoordelijk is voor de helft van het toegenomen energieverbruik bij koud weer. Accu's van elektrische auto's presteren het beste rond de 75 °C, dus hoe kouder ze zijn bij het opstarten, hoe meer energie er nodig is om ze op te warmen.

De verwarming van de cabine van de bus is de andere belangrijke reden. Bij frequente stops, die vooral in stedelijke gebieden plaatsvinden, moeten de deuren om de paar minuten worden geopend en gesloten, waardoor de accu's harder moeten werken om de cabine te verwarmen.

Bij een volledig elektrische auto is de accu de enige energiebron aan boord. Alles moet daaruit komen.

– Zhang, die ook senior faculteitsmedewerker is bij het Cornell Atkinson Center for Sustainability

Onderzoekers hebben ook ontdekt dat regeneratief remmen minder efficiënt is bij lage temperaturen. energieherstelmechanisme vertraagt ​​een rijdend voertuig door de kinetische energie om te zetten in elektrische energie. Deze energie kan meteen gebruikt worden of opgeslagen worden voor toekomstig gebruik.

Dit mechanisme is te vinden in de meeste hybride en volledig elektrische voertuigen. In tegenstelling tot een conventioneel remsysteem, waarbij de auto vertraagt ​​door wrijving tussen de remblokken en remschijven, waardoor bijna alle kinetische energie die de auto voortstuwt verloren gaat, wordt bij regeneratief remmen meer dan 70% van de energie teruggewonnen.

Dit systeem wordt minder efficiënt bij koud weer, waarschijnlijk doordat de accu moeite heeft om de temperatuur gelijkmatig over de cellen te houden. De accu van elektrische bussen is immers ongeveer acht keer zo groot als een standaard accu van een elektrische auto, om langere routes en een grotere passagierscapaciteit mogelijk te maken.

De vraag is nu: wat kan er gedaan worden om de prestaties van elektrische bussen op batterijen bij koud weer te verbeteren? De onderzoekers adviseren om de bussen binnen te stallen wanneer ze niet in gebruik zijn, om de prestaties van de batterijen te verbeteren.Naast het warmer houden van de omgevingstemperatuur tijdens langere perioden van stationair draaien, zijn er nog andere kortetermijnstrategieën die bestuurders worden aanbevolen. Deze omvatten het opladen van de accu wanneer deze nog warm is, het installeren van zijbekleding om luchtconvectie in de cabine te verminderen en het beperken van de duur van het openen van de deuren bij stops.

Voor fabrikanten adviseerden de onderzoekers geoptimaliseerde ontwerpen voor batterijverwarmings- en HVAC-systemen. De studie kan beleidsmakers ook helpen bij het opstellen van richtlijnen voor stimuleringsmaatregelen, het evalueren van de haalbaarheid en het vaststellen van routeprioriteiten voor geëlektrificeerd openbaar vervoer.

Op grotere schaal stelde doctoraalstudent Jintao Gu, de eerste auteur van de studie, dat dit onderzoek de noodzaak onderstreept van evaluatie en grotere aanpassingen in de infrastructuur ter ondersteuning van elektrische bussen.

Je moet proberen de dienstregeling van alle bussen te optimaliseren en rekening houden met de capaciteit van je infrastructuur – hoeveel laadstations je hebt en of je een eigen garage hebt. Je moet de chauffeurs, de planners en de servicemedewerkers trainen. Ik denk dat er vanuit operationeel en infrastructuurperspectief veel te zeggen valt over de toekomstige planning van het openbaar vervoersysteem.

– Gu

De landelijke en stedelijke routes van Ithaca, gecombineerd met het heuvelachtige terrein, gaven de onderzoekers veel meer inzicht in de prestaties van bussen.

Hierdoor ontdekten ze dat elektrische bussen op landelijke routes een kleinere toename in energieverbruik lieten zien dan in stedelijke routes bij koud weer. Volgens hem zou dergelijke informatie wagenparkplanners kunnen helpen bij het nemen van weloverwogen strategische beslissingen bij het toewijzen van routes aan elektrische bussen.

Investeren in de elektrificatietrend

REV Group zal waarschijnlijk het meest profiteren van de groeiende trend om traditionele brandstofvoertuigen om te bouwen naar elektrische voertuigen. is een ontwerper en fabrikant van speciale en recreatieve voertuigen en richt zich voornamelijk op de Noord-Amerikaanse markt met de volgende producten:

• Brandweerapparatuur onder de KME, E-ONE, Ferrara en Spartan ER
• Ambulances onder de merken Leader, Horton, Road Rescue, AEV en Wheeled Coach
• Terminaltrucks onder de merken Laymor en Capacity
• Recreatievoertuigen via American Coach, Lance Camper, Holiday Rambler, Renegade RV, Fleetwood RV en Midwest Automotive Designs

REV-groep (REVG -1.48%) 

In 2021 introduceerde REV Fire Group een volledig elektrische brandweerwagen, de Vector, met 316 kWh aan autoaccu's. Daarnaast kondigde REV Ambulance Group de eerste volledig elektrische ambulance in de VS aan, met een accucapaciteit tot 105 kWh. REV Group's dochteronderneming, Capacity Trucks, heeft ondertussen de waterstofbrandstofcel en een elektrische terminalwagen met lithium-ionbatterijen (NMC) geproduceerd.

Het bedrijf was ook actief in de busproductie, maar besloot vorig jaar zich uit de markt terug te trekken door zijn schoolbusmerk Collins in het eerste kwartaal van 1 voor 24 miljoen dollar te verkopen aan Forest River en zijn openbaarvervoersbusdivisie El Dorado National (ENC) in het vierde kwartaal van 303 voor 4 miljoen dollar aan Rivaz. Dit was onderdeel van zijn initiatief om de bedrijfsvoering te stroomlijnen en de winstgevendheid te verbeteren.

Wat de marktprestaties van REV Group betreft, vertoont het bedrijf met een marktkapitalisatie van $ 1.9 miljard een sterke opwaartse trend. Op het moment van schrijven noteren de aandelen van REVG $ 37.49, een stijging van 17.63% dit jaar tot nu toe. De koers noteert rond de hoogste stand ooit (ATH) van $ 38.50, die slechts een paar weken geleden werd bereikt.

Het bedrijf heeft een winst per aandeel (TTM) van 1.76, een koers/winstverhouding (TTM) van 21.26 en een rendement op eigen vermogen (TTM) van 20.13%, terwijl het dividendrendement bedraagt ​​van 0.64%.

Wat de financiën van het bedrijf betreft, rapporteerde REV Group een netto-omzet van $ 525.1 miljoen, een nettowinst van $ 18.2 miljoen of $ 0.35 per verwaterd aandeel en een recordaangepaste EBITDA van $ 36.8 miljoen voor het eerste kwartaal van 2025. De kapitaaluitgaven daalden ook aanzienlijk van $ 10.5 miljoen in het eerste kwartaal van 1 tot $ 24 miljoen in het eerste kwartaal van 4.9.

Dit record begint in 2025, aldus CEO Mark Skonieczny, en toont de "kracht van onze operationele uitvoering en gedisciplineerde aanpak. Deze prestatie versterkt ons vertrouwen in het momentum dat we opbouwen en positioneert ons goed voor het komende jaar."

Door gebruik te maken van zijn sterke financiële positie hervatte het bedrijf de inkoop van eigen aandelen, wat volgens Skonieczny "voor ons een aantrekkelijke besteding van kapitaal is tegen de huidige waardering."

In het eerste kwartaal van 1 kocht REV Group ongeveer 2025 miljoen gewone aandelen terug voor $ 0.6 miljoen tegen een gemiddelde aankoopprijs van $ 19.2 per aandeel. Op 33.09 januari 31 rapporteerde het bedrijf een handelswerkkapitaal van $ 2025 miljoen, een nettoschuld van $ 290.2 miljoen en een liquide middelenpositie van $ 108.4 miljoen.

Laatste nieuws en ontwikkelingen over de aandelen van REV Group (REVG)

Conclusie: Het overwinnen van barrières in het koude klimaat bij elektrisch openbaar vervoer

Nu de wereld overstapt op elektrische voertuigen, bieden batterij-elektrische bussen een veelbelovende weg naar duurzaam openbaar vervoer. Hun prestaties in koudere klimaten vormen echter een uitdaging die een bredere toepassing ervan in de weg staat.

Het aanpakken van deze uitdagingen is essentieel voor het koolstofvrij maken van de transportsector. Hiervoor is inzicht nodig in de complexiteit van energieverbruik, operationele omstandigheden en klimaateffecten. Het nieuwste uitgebreide onderzoek van Cornell biedt de broodnodige inzichten in deze factoren en helpt exploitanten, fabrikanten en beleidsmakers om de beloften en valkuilen van elektrificatie beter en beter te begrijpen. Dit effent de weg voor een soepelere en veerkrachtigere overgang naar een schoner openbaar vervoersysteem.

Klik hier voor een lijst met EV-aandelen waarin u kunt investeren

Geraadpleegde studies:

^{1. Gu, J., Liao, Q., & Zhang, KM (2025). Beoordeling van de impact van koud weer op elektrische bussen. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 127, 104809. https://doi.org/10.1016/j.trd.2025.104809}