Luchtweerstandscoëfficiënt (CW-waarde)

Samenvatting

De luchtweerstandscoëfficiënt, meestal aangeduid als de C_W-waarde, geeft aan hoe gestroomlijnd een auto is. Hoe lager, hoe minder weerstand de auto van de lucht ondervindt. Dat verlaagt het energieverbruik, vergroot de actieradius en vermindert het windgeruis. Deze waarde vertelt echter niet het hele verhaal. Ook het frontale oppervlak van de auto bepaalt hoeveel luchtweerstand er werkelijk ontstaat. Daarom is een lage C_W-waarde niet automatisch een garantie voor een laag energieverbruik.

Luchtweerstandscoëfficiënt

Wanneer autofabrikanten een nieuwe elektrische auto presenteren, wordt de C_W-waarde vaak met trots genoemd. De ene auto heeft een waarde van 0,23, een andere komt uit op 0,21 en sommige modellen duiken zelfs onder de 0,20.

Maar wat zegt dat getal eigenlijk? En waarom is het bij elektrische auto's zo belangrijk?

Wat is de C_W-waarde?

De C_W-waarde is een maat voor de luchtweerstand van een auto. De afkorting staat voor coëfficiënt van weerstand. In het Engels wordt vaak gesproken over de drag coefficient of Cd waarde.

De C_W-waarde geeft aan hoe gemakkelijk lucht langs een auto stroomt. Hoe lager de waarde, hoe minder energie nodig is om de auto door de lucht te bewegen.

Een perfect gestroomlijnd object zou een zeer lage C_W-waarde hebben. Bij auto's ligt die meestal tussen ongeveer 0,20 en 0,35.

Waarom is luchtweerstand belangrijk?

Bij lage snelheden is de luchtweerstand nog beperkt. De meeste energie gaat dan op aan het in beweging brengen van de auto en aan de rolweerstand van de banden.

Naarmate de snelheid stijgt, neemt de luchtweerstand snel toe. Die groeit namelijk niet lineair, maar kwadratisch. Verdubbel je de snelheid, dan wordt de luchtweerstand ongeveer vier keer zo groot.

Op de snelweg is luchtweerstand daardoor de grootste energieverbruiker van een elektrische auto.

Een kleine verbetering van de stroomlijn kan daarom tientallen kilometers extra actieradius opleveren.

De C_W-waarde vertelt niet het hele verhaal

Veel mensen vergelijken auto's uitsluitend op basis van hun C_W-waarde. Dat is begrijpelijk, maar niet helemaal juist.

De werkelijke luchtweerstand wordt namelijk bepaald door twee factoren:

• de C_W-waarde;
• het frontale oppervlak van de auto.

Een grote SUV kan een uitstekende C_W-waarde hebben, maar door zijn grotere hoogte en breedte alsnog meer lucht moeten verplaatsen dan een lagere sedan.

Daarom gebruiken technici vaak de combinatie van beide waarden. Die wordt weergegeven als de C_WA waarde. Daarbij staat de A voor het frontale oppervlak van de auto.

Pas die combinatie geeft een goed beeld van de totale luchtweerstand.

Waarom is dit zo belangrijk bij elektrische auto's?

Bij een auto met een verbrandingsmotor valt een deel van het hogere energieverbruik minder op. De motor produceert veel warmte en verbruikt sowieso relatief veel brandstof.

Een elektromotor heeft een rendement van ongeveer 90 procent. Daardoor wordt vrijwel alle energie gebruikt om de auto voort te bewegen.

Juist daardoor wordt luchtweerstand veel zichtbaarder in het energieverbruik. Iedere extra hoeveelheid lucht die de auto moet verplaatsen, kost direct elektriciteit uit de accu.

Dat verklaart ook waarom elektrische auto's vaak een afgeronde neus, verzonken portiergrepen, een vlakke bodem en zorgvuldig ontworpen velgen hebben.

Hoe wordt de C_W-waarde gemeten?

De luchtweerstand wordt bepaald in een windtunnel of met uitgebreide computersimulaties.

Tijdens de test wordt gemeten hoeveel kracht nodig is om de lucht langs de auto te laten stromen. Op basis daarvan wordt de C_W-waarde berekend.

Moderne autofabrikanten gebruiken vaak duizenden uren computersimulaties voordat een prototype überhaupt de windtunnel ingaat.

Actieve aerodynamica

Steeds meer auto's passen hun stroomlijn onderweg automatisch aan.

Voorbeelden zijn:

• actieve grillekleppen die sluiten wanneer koeling niet nodig is;
• luchtvering die de auto op de snelweg verlaagt;
• automatisch uitschuivende spoilers;
• aerodynamische velgen die de luchtstroom verbeteren.

Al deze oplossingen hebben hetzelfde doel: de luchtweerstand verder verlagen.

Enkele voorbeelden

Een paar bekende elektrische auto's laten zien hoe groot de verschillen kunnen zijn:

Hoewel de verschillen klein lijken, kunnen enkele honderdsten al merkbaar zijn voor het energieverbruik bij hogere snelheden.