Zonnige toekomst voor slim laden

18

Ladende elektrische auto’s kunnen het net overbelasten. Daarmee zijn ze een potentieel probleem voor het net. Maar ze zijn ook onderdeel van de oplossing. Want door slim te laden kunnen zij de vraag spreiden over de tijd. Die vraagsturing helpt netbeheerders en kan gunstig zijn voor opwekkers van duurzame energie.

DOOR JOOST BIJLSMA

E-auto: lastpak en oplossing ineen

Zonnige toekomst voor slim laden WIND & ZON - NR.5 2020

19

H

et zijn spannende tijden voor netbeheerders. De onstuitbare opmars van duurzame opwek en datacenters heeft grote gevolgen voor de elek­ triciteitsnetten. En dan hebben we het nog niet gehad over de opkomst van de elek­trische auto. Stel je eens voor dat die allemaal tegelijk na thuiskomst ‘s avonds opladen. Raken de netten door al die nieuwe vraag en al dat nieuwe aanbod niet over­belast? Die vraag stellen we aan Erik Schepens en Hans Schneider van ’s lands grootste regionale netbeheerder Liander.

Zij wijzen erop dat enorme investeringen nodig zijn om de elektrificatie mogelijk te maken. De gezamenlijke netbeheerders investeren tot 2030 zo’n 40 miljard euro in netverzwaring.

“De bijdrage van elek­ trische mobiliteit aan de belasting van het net kan doorstijgen naar dertig procent in 2030.”

Volgens Schepens, verantwoordelijk voor mobiliteit bij Liander, is vooral de grootschalige duurzame opwek een issue dat nu speelt. Hij noemt specifiek de zonnevelden in Noord- en OostNeder­land. “Die groei is ons een beetje overkomen.” Schneider noemt als acuut probleem datacenters. “In Amsterdam gaan we ons net onder andere om die reden uitbreiden.” Op zichzelf leve­ren elektrische auto’s volgens Schepens en Schneider nu nog geen overlast­knel­ punten op. Wel kunnen ze een factor zijn waardoor het allemaal te veel wordt.

Schepens noemt een gebied met over­ belasting rond de A4. “Wie daar een grote laadplaats wil starten, kan tegen dezelfde beperkingen aanlopen als een datacenter.” Hij verwacht dat elektrisch vervoer op termijn wel een serieus probleem kan worden. “De bijdrage van elek­trische mobiliteit aan de belasting van het net kan doorstijgen naar dertig procent in 2030.”

Grote apparaten Wetenschapper Auke Hoekstra van de TU Eindhoven heeft zich uitgebreid verdiept WIND & ZON - NR.5 2020

20 in de impact van de elektrische auto op het net. Als autoeigenaren massaal, meteen in het begin van de avond tijdens de piekvraag inpluggen, ontstaan straks problemen, voorspelt hij. “Elektrische auto’s gebruiken weliswaar drie tot vier keer minder energie dan brandstofauto’s, toch zijn het nog altijd grote apparaten die evenveel energie gebruiken als een gemiddeld gezin.” Het hangt van de wijk af hoe groot de problemen kunnen worden, vertelt Hoekstra. “Netten in Vinex-wijken hebben overcapaciteit. Daar kunnen problemen ontstaan als meer dan de helft elektrisch gaat rijden. Bij oude wijken of in binnensteden wordt het eerder nijpend: als een derde van de auto’s elektrisch wordt.” De combinatie van duurzame opwek, elektrische auto’s en warmtepompen zal investeringen door netbeheerders vergen, weet Hoekstra. “Ze gaan twee tot drie keer zoveel stroom transporteren. Dat betekent niet dat ze evenredig meer capaciteit nodig hebben, want 70 procent van de netcapaciteit wordt niet benut. Net als op de snelweg is het meestal niet zo druk, maar heb je af ten toe een file. Die files op het elektriciteitsnet moeten we voorkomen.”

Waanzinnig flexibel Een voordeel van e-auto’s is de flexibiliteit van het laden, stelt Hoekstra. “Ze kunnen pieken gemakkelijk vermijden omdat ze waanzinnig flexibel zijn. Ze staan gemiddeld genomen 23 van de 24 uur stil. Daar komt bij dat we ze lang niet dagelijks laden. In Nederland rijden we gemiddeld 40 kilometer per dag

elektrisch, terwijl capaciteiten van accu’s nu al oplopen naar 400 kilometer per laadbeurt. Zo’n sterk gespreide vraag kun je prima sturen.” Volgens Hoekstra staat weinig dat slim laden nog in de weg. De oplossing is volgens Hoekstra het zogeheten ‘slim laden’ waar de netbeheerders, energieleveranciers en politici zich volgens hem allemaal hard voor maken. “We kunnen midden op de dag en ’s nachts gaan laden als de stroom relatief goedkoop en duurzaam is en het elektriciteitsnet capaciteit over heeft. De technologie is geen enkel probleem en goedkoop.

Daar is iedereen dus bij gebaat: de auto-eigenaar, de netbeheerder en de maatschappij.”

Flexpower-laadpalen Bij netbeheerder Liander zien ze deze flexibiliteit ook als een kans. Het voordeel is dat het gebruik zich verspreidt over het net en de tijd. Schneider: “Het volume is niet zo’n probleem, wel de timing. Daar willen we als netbeheerder op sturen: kunnen we mensen niet verleiden op de momenten te laden dat dit het beste uitkomt voor het net?” Zijn collega Schepens vertelt dat Liander het belangrijk vindt dat slim laden de norm wordt.

“Wat we niet willen, is dat iedereen na thuiskomst van het werk volle bak gaat laden.” Reden voor de netbeheerder om met marktpartijen te experimenteren of ze het laadgedrag kunnen beïnvloeden. “In Amsterdam en Gelderland doen wij een proef met flexpower-laadpalen. Daar laad je tussen vijf en acht uur ‘s avonds minder snel. In het experiment in Gelderland hebben

Belasting van het net, zes scenario’s

Slim laden kan helpen de impact van elektrische auto’s (EV’s) op het net terug te dringen. Vehicle-to-grid (V2G) kan dit versterken.

In deze grafiek zes verschillende scenario’s en hun effect op het net gedurende een zomerdag:

WIND & ZON - NR.5 2020

Huidige situatie Worst case voor de netten: veel ‘domme’ EV’s, warmtepompen en elektrisch koken Veel domme EV’s, een aantal V2G-deelauto’s en een collectief zonnedak Alle EV’s gaan slim laden, zonder de V2G-deelauto’s, met veel privé zonnepanelen.

Alle EV’s gaan slim laden met zonnepanelen en V2G-deelauto’s Nog verdere toename van zonnepanelen.

21 wij een optie ingebouwd om het minder laden te negeren. Wie zich daar niet lekker bij voelt, kan het dipje tussen vijf en acht overrulen. Die optie wordt weinig gebruikt. Het feit dat het kan, is eigenlijk al voldoende.” Volgens Schneider zijn er verschillende manieren om slim laden te stimuleren: “We hebben ook getest of je gedrag kunt veranderen met tariefverschillen. In een proef betaalden laders een hogere prijs tijdens pieken en een lagere prijs tijdens dalen. Dat blijkt goed te werken. Mensen willen het laden best op een ander moment plannen, als ze die mogelijkheid hebben.”

Knijpen Slim laden lijkt op weinig bezwaren van autobezitters te stuiten.

Mits ze zelf controle houden, vinden ze het geen enkel probleem om de flexibiliteit ter beschikking te stellen, blijkt uit onderzoek van onder andere Hoekstra. Appbouwers zoals Stekker.app spelen op deze vraag in. De start-up maakt slim laden mogelijk via een app en laadpassen. Volgens medeoprichter Erik de Bruijn is het belangrijk dat e-autobezitters zelf de controle houden.

Hij ageert tegen laadpaalexploitanten die de laadsnelheid ‘knijpen’ zonder de gebruiker erbij te betrekken. “Dat schaadt het vertrouwen in het laden. Daar komt bij dat flexibiliteit onbenut blijft. Wie zonder medeweten het laden knijpt, zal dat slechts een beetje durven doen, om de automobilist niet te duperen.”

De sleutel tot het optimaal benutten van de accu’s door slim laden, is in handen van de e-autobezitter, denkt De Bruijn. “Door vooraf informatie over hun gedrag te verschaffen, kunnen zij de flexibiliteit beschikbaar stellen.”

Als zij anderen helpen met hun laadgedrag, moeten ze daar iets voor terug ontvangen, zoals informatie over de bijdrage of financieel voordeel, vindt hij. “Om slim laden optimaal te laten werken, moet iedereen in de keten daarvan profiteren. De netbeheerder moet worden beloond voor de investeringen in het net. De laadpaalexploitant voor die voorziening. De autobezitter voor het beschikbaar stellen van zijn accu. Je wilt een faire verdeling van de voordelen.”

Gunstig voor prijsvorming Slim ladende e-autobezitters kunnen op termijn een belangrijke stabiliserende factor in de energiemarkt worden. Met hun gedrag zullen zij steeds vaker gaan helpen de balans in het net te bewaren. Dat geldt overigens niet alleen regionaal, maar in de toekomst mogelijk ook internationaal, verwacht De Bruijn. “Bij dreigende balansverstoringen kunnen collectieven van autobezitters met landelijke netbeheerders zoals TenneT afspraken maken. Bijvoorbeeld dat ze hun accu’s, in ruil voor een financiële vergoeding, tijdelijk niet laden.” Niet alleen voor de netbalans is deze vraagsturing gunstig, denkt De Bruijn. Hij verwacht ook dat het kan helpen bij een gunstigere prijsvorming op de energiemarkt.

“Opwekkers van wind- en zonne-energie hebben

nu te maken met momenten waarop er weinig vraag is en veel aanbod. Denk aan nachten waarop het hard waait, maar ieder­ een op één oor ligt. Dit leidt tot negatieve prijzen en parken die moeten afschakelen om overaanbod te voorkomen. Het is zonde dat deze duurzame capaciteit niet optimaal wordt benut.

Met vraagsturing kunnen we dit voorkomen en de verdiensten van duurzame opwek verbeteren. Als elektrische auto’s op grote schaal bij lage vraag gaan laden, is dat gunstig voor de prijzen die ze ontvangen.”

“Het is belangrijk dat slim laden de norm wordt.”

Vehicle-to-grid Slim laden is mogelijk slechts de eerste stap in de ontwikkeling van de e-auto tot ‘smeermiddel’ in de stroommarkt. Stap twee zou slim ontladen naar het net kunnen worden, in het jargon ook wel ‘vehicle-to-grid’ genoemd. Accu’s die dat ondersteunen, kunnen als back-up dienen bij een hoge piekvraag. Dat zou extra zekerheid voor de balans in het net kunnen geven. De Bruijn doet experimenten met ontladen. Bij een samenwerking met de Culemborgse coöperatie Vrijstad Energie – voor wie hij zonnedak plus laden optimaliseert – heeft hij laten zien dat je een Nissan Leaf kunt ontladen. Of deze toepassing in de praktijk doorbreekt, vraagt De Bruijn zich af. “Dat hangt onder meer af van de autofabrikanten. Zij moeten het inbouwen. Op zich zijn de meerkosten van de technologie laag, maar een issue is wel de garantie op de batterij.”

Comfortzone Hoekstra noemt zichzelf optimist in het debat rond vehicleto-grid: “Dat komt door de ontwikkeling van de batterijen. In het verleden gingen die niet zo lang mee. De zorg was dat de levensduur door extra laadcycli nog verder terugliep. Maar nieuwe batterijen houden het veel langer vol. De tand des tijds heeft, dankzij productieverbeteringen, veel minder vat op ze. Ook hebben ze een hogere capaciteit, wat betekent dat je minder laadcycli nodig hebt. Daar komt nog bij dat je via slim laden de levensduur kunt beïnvloeden. Daarbij speelt temperatuur een rol en hoe vol je laadt. Het is de kunst om de batterij in zijn comfortzone te houden.”

Wat betreft het doorbreken van vehicle-to-grid is Hoekstra niet helemaal zeker. Maar waar hij niet meer aan twijfelt, is dat duurzame opwek de energiemarkt verovert. Hoekstra: “Wij, de wetenschappers die de modellen maken, zijn het er allang over eens: zon en wind hebben gewonnen. De vraag is alleen: hoe gaan we om met pieken en dalen? De auto-accu is een van de meest voor de hand liggende oplossingen, vindt de wetenschapper. “Ik denk dat je met slim laden alle pieken door elektrische auto's kunt voorkomen en dat je zon en wind veel beter gebruikt. Met vehicle-to-grid zou je zelfs alle dagelijkse fluctuaties kunnen opvangen, wat er ook gebeurt.

En waarom zou je dat niet doen? We produceren al die autoaccu’s al. Laten we ze dan ook zo goed mogelijk gebruiken.”

WIND & ZON - NR.5 2020