Veel mensen vrezen dat de transitie naar e-mobiliteit, in combinatie met het gasloos maken van de huizen, tot overbelasting van het elektriciteitsnet zal leiden. Dat zou best wel eens mee kunnen vallen, blijkt uit een praktijkonderzoek van de Duitse netbeheerder Netze BW.
Het project richtte zich op de vraag hoe de huisaansluiting van wooncomplexen kan worden geoptimaliseerd voor het extra verbruik door het opladen van elektrische auto’s. Een ideale aansluiting levert voldoende vermogen zonder overgedimensioneerd te zijn. Dit laatste zou echter het geval zijn als ervan wordt uitgegaan dat alle elektrische auto’s daar tegelijkertijd worden opgeladen.
Dat blijkt uit de praktijktest, waarin men heeft uitgezocht hoeveel elektriciteit er nodig om is een ondergrondse parkeergarage met bijna 60 elektrische auto’s van stroom te voorzien. Zelfs de netbeheerder was verrast door het resultaat. Want uit de test blijkt dat een fractie van het maximale laadvermogen van de elektrische auto’s voldoende is om aan de laadbehoefte te voldoen. Dit opzienbarende resultaat bleek uit een testproject die de Duitse netbeheerder Netze BW uitvoerde in een wooncomplex in de buurt van Stuttgart.
Gratis oplaadpunten, gratis EV’s en gratis stroom
Men installeerde oplaadpunten bij 58 van de 85 parkeerplaatsen van een ondergrondse parkeergarage van een wooncomplex. De bewoners kregen de beschikking over 45 elektrische auto’s van het type VW E-Golf en BMW i3, alsmede gratis stroom voor het opladen. De overige 13 oplaadpunten werden gebruikt door elektrische auto’s van andere bewoners. Men verdeelde het beschikbare aansluitvermogen van het wooncomplex (124 kW) over de 58 oplaadpunten door middel van het ‘Charge Here’ beheersysteem van moederbedrijf EnBW, dat gebruik maakt van speciale logaritmes om de prioriteiten te bepalen. Vervolgens ging men 16 maanden lang de belasting van de laadpunten monitoren.
Resultaten best wel verrassend
De zwaarste belasting ontstaat uiteraard door de gelijktijdige laadprocessen. Gemiddeld waren minder dan vijf voertuigen tegelijk aan het opladen. Gedurende de 16 maanden durende test waren er nooit meer dan 13 gelijktijdige oplaadprocessen. De zogenaamde gelijktijdigheidsfactor, die wordt berekend uit de verhouding tussen het aantal gelijktijdige laadprocessen en het aantal laadpunten, bedroeg 0,22.
Pieken
Het maximaal beschikbare vermogen van 124 kW leek niet toereikend voor de 28 oplaadpunten. Maar toch is het volgens Netze BW niet één keer volledig benut. Uit de evaluatie van de test bleek dat het maximale opgenomen vermogen iets minder dan 98 kW bedroeg. Gedurende 884 minuten werd er meer dan 80 kW afgenomen, en gedurende 91 minuten meer dan 90 kW.
Zoals te verwachten zaten de vermogenspieken met de grootse belastingen in het begin van de avond. De belastingen van meer dan 80 kW lagen tussen 18.00 en 20.30 uur ’s avonds. De pieken met meer dan 90 kW lagen tussen 18.00 en 19.30 uur. Samen gebruikten de 58 auto’s gemiddeld voor 241,4 kWh per dag. Per laadbeurt gebruikte men gemiddeld 17,13 kWh. Gemiddeld werd er 4,61 kWh per auto per dag geladen.
Het gebruik
Uiteraard is het bovenstaande sterk afhankelijk van het gebruik en de soort elektrische auto’s. De 21 BMW i3’s hebben een AC-laadvermogen van 11 kW op drie fasen. De 24 VW E-Golfs hebben een laadvermogen van 7,4 kW op twee fasen. Theoretisch zou de beschikbare 124 kW te weinig kunnen zijn als er 13 auto’s gelijktijdig met een driefase lader worden opgeladen. Dat wil zeggen, als elke afzonderlijke auto over het maximale laadvermogen zou kunnen beschikken. Dat lukt met 11 kW nog heel aardig. Bij de beschikbare aansluitcapaciteit van 124 kW kan de gemiddelde hoeveelheid geleverde elektriciteit (241,4 kWh per dag) in minder dan twee uur worden opgeladen. Hiermee zou men alle voertuigen ‘s nachts veilig en probleemloos op kunnen laden.
Gemiddeld legden de elektrische auto’s van de deelnemers elke maand ongeveer 1.100 kilometer af. Dat is best veel, volgens de netbeheerder, gezien de beperkingen vanwege corona (thuiswerken etc). Het jaarkilometrage van 13.200 km ligt zelfs boven de gemiddelde waarde van Baden-Württemberg.
Uiteraard hebben de gebruikte voertuigen (BMW i3 en VW E-Golf) een redelijk beperkte accucapaciteit. Als er ook auto’s met grotere accupakketten aan de test zouden toegevoegd, zijn de resultaten uiteraard anders. Evengoed geven de meetresultaten al een prima goede indicatie.
Beheerssysteem helpt
De praktijktest was uiteraard ook bedoeld om het oplaadbeheersysteem te testen. Dit systeem beperkte de opgenomen energie. Dat leidde niet tot problemen. “De acceptatie van de bewoners voor de stroomvermindering was zeer groot. 93 Procent van de deelnemers voelde zich hierdoor niet beperkt”, aldus de woordvoerder van Netze BW.
Men heeft niet geëvalueerd wat de verhouding was tussen de energie die benodigd was voor het opladen en voor de huishoudens. Want de aansluitwaarde van 124 kW was de totale aansluitwaarde van het hele complex. Men heeft aangenomen dat de huishoudens een aandeel van 80 procent vertegenwoordigden. De testresultaten tonen aan dat de elektrische auto’s in de test zelfs met een reserve van 50 kW gemiddeld binnen vijf uur worden opgeladen. Ervan uitgaande dat de auto’s steeds tussen 18 uur ’s avonds en 6 uur ‘s morgens beschikbaar zijn om op te laden, zou 20 kW zelfs al genoeg kunnen zijn.
Dynamic Load Balancing
Bovendien kan men het beschikbare vermogen voor het laden nog verder verhogen door een dynamisch beheer van de belasting, ook wel Dynamic Load Balancing genoemd. Hierbij wordt het door de woningen gevraagde vermogens in real time worden gemeten. Het resterende vermogen is daarbij beschikbaar voor het opladen van de elektrische auto’s. Vooral ‘s nachts, wanneer grote verbruikers zoals fornuizen, ovens of wasmachines in de woningen niet zijn ingeschakeld, is er dan meer stroom beschikbaar voor de auto’s.
Grenzen niet zo snel bereikt
Netze BW heeft in het recente verleden al meer van dit soort projecten uitgevoerd. Sommige waren zo klein dat men ze niet als representatief kan beschouwen. Maar wat uit al die projecten blijkt, is de elektriciteitsnetten door de groeiende elektromobiliteit niet zo snel hun grenzen zullen bereiken. Met behulp van load management is er zelfs bij minder toereikende huisaansluitingen nog voldoende elektriciteit beschikbaar om aan de vraag te voldoen. Extra piekafvlakking door de exploitant van het elektriciteitsnet, iets wat diverse exploitanten overwegen, zou dan slechts in de enkele gevallen nodig zijn.
