Een loodzware uitvinding: accu’s voor de auto-industrie

De Europese automobielindustrie gaat een moeilijke tijd tegemoet nu de elektrische auto in opmars is en producenten uit de Verenigde Staten (Tesla) en China (BYD) hier een aanzienlijke voorsprong in hebben. Niet alleen hebben ze te lang vastgehouden aan de brandstofmotor en zijn ze daardoor technisch op achterstand gekomen, ook hun kosten zijn te hoog en voor de benodigde onderdelen van de e-car zijn grotendeels op import uit het Verre Oosten aangewezen. Dat laatste betreft vooral de lithiumbatterijen waaruit de accupakketten opgebouwd moeten worden en waarvan de meeste fabrieken in China staan.

Bijna anderhalve eeuw geleden was het echter een uitvinder-ondernemer uit het kleine Luxemburg die een primitieve oplaadbare batterij dusdanig verbeterde dat deze geschikt werd als ‘accumulator’ voor technische toepassingen. De afkorting ‘accu’ ging synoniem staan voor de letterlijk loodzware batterij die de startmotor van stroom voorziet en autolampen laat branden. In de begindagen van de automobiel was de elektromotor op accustroom zelfs nog kortstondig een serieuze concurrent voor de brandstofmotor, totdat laatstgenoemde dankzij de opkomst van de aardolie-industrie de standaard werd.

De naam van de uitvinder roept associaties op met een ander land en een verder verleden, want bij Henri Tudor denken we in eerste instantie aan de stamvader van het koningshuis dat in de zestiende eeuw over Engeland regeerde: Henry VII (1457-1509). Vader John Thomas Tudor uit Wales, zal zich hier ongetwijfeld bewust van zijn geweest toen zijn Luxemburgse echtgenote Marie Loser hem in 1859 een zoon schonk.

Geïnspireerd

John Thomas was in 1839 door de vermogende familie Loser als agrarisch ingenieur ingehuurd om het landgoed Irminenhof in Rosport in cultuur te brengen. Hij trouwde er vervolgens niet alleen met één van de dochters van zijn werkgever, maar bracht het ook tot burgemeester van het kleine dorpje in het dal van Sûre met zijn mineraalwaterbron. Zoon Henri legde al op jonge leeftijd een grote belangstelling voor techniek aan de dag en mocht daarom na zijn middelbare schoolopleiding in het Belgische Chimay gaan studeren aan de École Polytechnique in Brussel, om zich tenslotte in Parijs te specialiseren in de elektrotechniek. Dit vakgebied stond sinds de grote Exposition Internationale d’Électricité van 1881 in het brandpunt van de belangstelling.

Tijdens deze elektriciteitstentoonstelling demonstreerde de Fransman Camille Alphonse Faure (1840-1898) een oplaadbare batterij bestaande uit loodplaten in zwavelzuur. Deze elektrochemische combinatie was al twintig jaar eerder ontdekt door zijn landgenoot Gaston Planté (1834-1889), maar was nog amper praktisch bruikbaar. Door een laag van elektrisch geleidende loodoxide-pasta op de positieve elektrode aan te brengen slaagde Faure erin de capaciteit sterk te vergroten, zodat het een echt opslagsysteem voor elektrische energie werd: een accumulator.

Terug op de Irminenhof in Rosport ging Henri onmiddellijk aan de slag met de kennis die hij in Parijs had opgedaan. Samen met zijn broer Hubert en neef Nikolaus Josef Schalkenbach voorzag hij in 1881 de watermolen van het landgoed van een dynamo om stroom op te wekken voor de verlichting van het landhuis. Door een accumulator aan te sluiten kon hij elektriciteit opslaan voor de periodes dat de watermolen niet in werking was. Binnen Europa behoorde het daarmee tot de vroegste voorbeelden van privéwoningen met een elektriciteitsvoorziening.

Het volgende project van het drietal was de aanleg van elektrische verlichting in het naburige stadje Echternach. Eerst de beroemde abdij met het graf van de heilige Willibrordus en na uitbreiding van de elektriciteitscentrale in 1886 ook straatlantaarns en woningaansluitingen. In datzelfde jaar kreeg Henri patent op de verbetering van de accumulator waardoor de opslagcapaciteit opnieuw sterk toenam. Door de elektrodevlakken van rijen verticaal opstaande ribben te voorzien ontstond een veelheid van holtes waarin veel meer loodoxide was aan te brengen dan op een ongestructureerd oppervlak. Om deze ook te kunnen produceren verrees op het landgoed een fabriekje dat voornamelijk bestond uit houten loodsen met arbeiders uit Rosport en de omliggende dorpen.

Door de uitstekende kwaliteit van deze Tudor-accumulator nam de vraag echter zo snel toe dat al in 1890 een nieuwe, grote fabriek ingericht moest worden. Niet in Luxemburg, maar in de Duitse stad Hagen en in samenwerking met industrieel ondernemer Adolph Müller (1852-1928). Daarna werden fabrieken geopend in Lille (1891), Manchester (1895), Sint-Petersburg (1897) en het Belgische Florival nabij Wavre (1901). Omdat de toepassing zich nog beperkte tot verlichtingsnetwerken bleef de onderneming Tudor Frères & Schalkenbach actief op dit gebied en legde het vele tientallen van deze netwerken aan, voorzien van kleine energiecentrales met een accumulator. Zo ook in Rosport in 1901.

De elektrotechniek ontwikkelde zich echter razendsnel, waarbij wisselstroom als winnaar uit de bus kwam omdat deze met slechts kleine energieverliezen over grote afstanden getransporteerd kon worden. Daardoor konden grote energiecentrales uitgestrekte elektriciteitsnetwerken gaan voeden, wat het einde betekende voor de kleine gelijkstroomcentrales en -netwerken van Tudor.

Energy Car

Henri moest op zoek naar een nieuwe toepassing voor zijn accumulator en realiseerde zich daarbij dat de transporteerbaarheid ervan de doorslag moest bieden. Daarom liet hij een zogenaamde Energy Car bouwen die hij in 1905 op de wereldtentoonstelling van Luik demonstreerde. Deze was voorzien van een brandstofmotor, niet voor zijn verplaatsing maar om landbouwwerktuigen aan te drijven zoals locomobielen dat al tientallen jaren op stoomkracht deden. Daarbij werd een dynamo aangedreven waarmee elektrische energie in een accumulator werd opgeslagen om na verbruik van de laatste druppel brandstof over te kunnen schakelen op een elektromotor.

Vanwege de hoge kosten voor aanschaf en onderhoud en de ingewikkelde bediening bleef verkoopsucces echter uit, wat in 1908 leidde tot sluiting van de fabriek in Rosport. De productie van accumulatoren was ondertussen namelijk volledig ondergebracht bij de buitenlandse fabrieken die uitstekend draaiden. Door de opkomst van de automobiel was de vraag naar Tudor-accu’s sterk gestegen. Daaronder waren er aanvankelijk ook nog velen die door een elektromotor werden aangedreven en waarvan Henri Tudor er zelf ook één had. Ze deden vooral dienst als taxi’s die na iedere rit in de centrale weer werden opgeladen voor de volgende.

Particulieren gaven echter de voorkeur aan een auto met een brandstofmotor vanwege het veel grotere bereik en het feit dat een tankstop aanmerkelijk minder tijd kostte dan elektrisch opladen. Dat elektrisch opladen deden ze overigens wél, maar dan onder het rijden en met slechts een kleine accu voor startmotor en verlichting.

Loodvergiftiging

Henri Tudor was in 1891 in het huwelijk getreden met Maria Magdalena Pescatore die hem drie kinderen schonk. Haar broer Antoine Bonaventura Pescatore werd verantwoordelijk voor de verkoopactiviteiten van Tudor Accumulator Company Limited in het Verenigd Koninkrijk. Het gezin bewoonde een villa die Henri in 1892 op het landgoed Irminenhof had laten bouwen en sinds 2009 onderdak biedt aan het Musée Tudor, waar de geschiedenis van de uitvinder centraal staat.

Henri leed de laatste vijftien jaar van zijn leven aan de gevolgen van loodvergiftiging en stierf daar in 1928 aan. Zijn bedrijf produceerde toen vrijwel uitsluitend auto-accu’s en bleef dat doen tot 1995. Uiteindelijk werden deze in het Belgische Florival voor de gehele Europese markt geproduceerd, waar er dagelijks vierduizend van de band liepen die door de automobielproducenten Ford, Renault en Peugeot werden afgenomen. Tegenwoordig maakt het merk onderdeel uit van het Amerikaanse Exide Technologies, overigens zonder het griffioen-embleem dat zijn oorsprong had in het familiewapen van een oom van Henri.

Moderne ontwikkelingen

Eind vorige eeuw kwamen er tevens Nikkel-Cadmium accu’s op de markt die geen zwavelzuur of andere vloeistof meer bevatten en daarom ook wel als ‘droge’ batterijen aangeduid worden. En nu zijn het dus lithiumbatterijen die na laptops en smartphones ook onze auto’s moeten gaan voortbewegen. Met een energiedichtheid van 160 Wh/kg geven ze de auto een bereik dat meer dan vijf keer groter is dan wanneer deze van loodaccu’s (30 Wh/kg) zou zijn voorzien.

Minstens zo belangrijk is de levensduur die bij lithium op 1500 laadcycli ligt, tegen 400 voor lood. Tenslotte is het laadproces bij lithium veel sneller en efficiënter dan bij lood. De energiedichtheid van benzine, zo’n 12000 Wh/kg, zal met een accu waarschijnlijk nooit bereikt worden, aangezien lithium nu eenmaal het lichtste metaal is dat de natuur ons te bieden heeft. Jammer is wel dat we voor deze lithium-accu’s nu zijn aangewezen op het ‘grote boze China’ in plaats van het ‘kleine sympathieke Luxemburg’.

Bronnen ▼