Hogeschool van Amsterdam

Kenniscentrum Techniek

Regulier laden, snel laden en de netaansluiting

Gepost op: 18 nov 2016 | IDO-Laad

Binnen de oplaadindustrie is er discussie gaande over laadsnelheid die benodigd is voor de elektrische auto van de toekomst. Binnen de industrie zijn meerdere partijen bezig om een positie te verwerven in een groeiende en potentiële grote markt. Snel en langzaam laden lijken daar recht tegen over elkaar te staan [1][2], maar zijn eigenlijk complementair aan elkaar. Dit blog laat zien dat we beide nodig hebben en maakt een analyse van de benodigde laadsnelheid en laat zien dat regulier laden nog langzamer kan en snel laden sneller kan en moet.

Als eerste bespreek ik de benodigde snelheid bij het reguliere laden en de relatie met de netaansluiting. Zoals in een eerder blog van IDOLaad onderzoeker Jurjen Helmus is uitgelegd is de laadsnelheid bij ‘langzaam laden’ afhankelijk van zowel de laadpaal (het aantal ampère) en de auto (1- of 3-fase laden). De meeste publieke laadpalen hebben een aansluiting van 2 x 16A, dat betekent dat er op beide ingangen tegelijkertijd met 3,7 kW (1 fase) en 11 kW (3 fase) geladen kan worden. Om dit vermogen te kunnen faciliteren is een netaansluiting nodig waarbij de norm voor de laadpalen 3 x 35A was. Hierdoor is er voor elke uitgang dus 17,5 A beschikbaar, ruim voldoende. Deze netaansluiting is echter duur (+/- 1000 euro per jaar) [3] en is een aanzienlijk deel van de totale kosten van een laadpaal. Mede hierdoor is een positieve business case voor veel laadpalen nog niet haalbaar. Een andere mogelijkheid is een goedkopere 3 x 25A aansluiting voor een laadpalen (+/- 400 euro per jaar) [3]. Deze optie werd in een benchmark over de kosten van publieke laadinfrastructuur door het Nationaal Kennisplatform Nederland (NKL) ook als standaard genoemd [4] en is inmiddels in de vier grote gemeentes en de metropool regio Amsterdam de meest gebruikte aansluiting. Indien er twee auto’s aangesloten staan is er maar 12,5A beschikbaar per socket waardoor de laadsnelheid verlaagd wordt tot respectievelijk (3 en 8,7 kW). Wat zou het effect zijn van een dergelijke verlaging van de laadsnelheid?

Het IDOLaad team onderzocht hoeveel laadsessies er hypotetisch (niet) voltooid konden worden door het verlagen van de laadsnelheid en vergeleek dit voor de steden die deelnemen aan het IDOLaad project. Hierbij is er rekening gehouden of een auto met 1 (230V) of 3 fase (400V) laadt. In 2014 en 2015 kon meer dan 85% van de sessies volledig geladen worden ondanks een verlaging van de snelheid, in 2016 is dit gedaald naar 82%.

Onderstaande tabel geeft aan per jaar welk percentage van de sessies waar de elektrisch auto’s alsnog volledig geladen wordt ondanks een lagere laadsnelheid en hoe dit voor 1 of 3 fase auto’s verschilt. 

2014

2015

2016

1-fase

3-fase

Gemiddeld

1-fase

3-fase

Gemiddeld

1-fase

3-fase

Gemiddeld

83%

92%

85%

84%

89%

85%

82%

87%

82%

In het algemeen kan bij een groot deel, tussen 90% (3 fase) en 80% (1 fase), van de laadsessies hetzelfde aantal kWh geladen worden bij een minder sterke netaansluiting. Voor een aanzienlijk deel van de sessies heeft dit negatieve gevolgen aangezien de rijder dan niet het aantal gewenste kilowatturen geladen heeft. Wanneer we echter kijken naar hoeveel kWh er niet geladen wordt door een lagere netaansluiting, dan blijkt dit gemiddeld per sessie minder dan 1 kWh, oftewel nog geen 5km minder elektrische range. Slechts 4% van de sessies die niet volledig geladen konden worden (0,7% van het totaal) miste meer dan 3 kWh. 3-fase laders worden minder beïnvloed door de verlaging van de netaansluiting dan 1 fase laders al zijn de verschillen door de jaren heen kleiner geworden.

Zouden alle palen een aansluiting van 3 x 25A in 2015 hebben gekregen dan zorgde dit ervoor dat er 134.550 kWh minder werd opgeladen. Gemiddeld per paal is dit 48 kWh.  Stel dat de opbrengst per kWh €0,20 is (en dat is hoog) voor de laadpaaleigenaar, zorgt dit voor nog geen €10,- aan gederfde inkomsten per paal. Dit weegt niet op tegen de reductie van €600 aan netwerkkosten. Vanuit een business case perspectief zou het een logische keuze zijn om de netaansluiting dus te verminderen. Er zijn echter ook argumenten tegen te bedenken: ongemak voor de EV gebruiker, minder mogelijkheden voor smart en solar charging etc. . 

Jaar

Totaal niet geladen kWh

Aantal palen

Gemiste kwh per paal

2014

72.254

1861

39

2015

134.550

2791

48

2016 (t/m juni)

108.832

3283

33

Hoe zit het dan met snel laden? Momenteel wordt snel laden met name gebruikt als er niet voldoende range is om het tot de volgende bestemming te halen en niet als standaard optie. Aangezien snel laden (50 kW) momenteel nog niet ‘super’ snel laden (+150 kW) is, kost het nog aanzienlijk wat tijd om je auto volledig vol te laden. Tevens is het momenteel nog duurder om snel te laden dan thuis of bij een langzame publieke paal. Veel EV rijders kiezen er dan ook voor om slechts kort te laden om zo voldoende energie mee te nemen tot zodat met op de bestemming weer kan laden. 

Binnen het IDOLaad project worden vooralsnog een beperkt aantal snellaadpalen gemonitord, maar andere internationale onderzoeken bevestigen het hierboven geschetste beeld. In landen zoals de Verenigde Staten [5] , het Verenigd Koninkrijk [6] en Japan [7] worden snelladers met name gebruikt als er niet voldoende elektriciteit is om op de bestemming te komen, structureel wordt er meer thuis en op de werkplek geladen (tenzij snelladen gratis is). Het moeten stoppen om bij te laden wordt als een tijd consumerende bezigheid gezien die men graag zo kort mogelijk houdt en dus moet er sneller worden geladen. De eerste snellaadsystemen met 150 kW worden ontwikkeld en zullen binnenkort op de markt komen, een goed vooruitzicht voor als je met een lege batterij komt te staan.

Dit blog laat zien dat laden op publieke ‘langzamere’ laadpalen langzamer kan en dat dit een aanzienlijk positief effect heeft op de businesscase van een laadpaal: gederfde inkomsten door niet geladen elektriciteit is een factor 30 lager dan de hogere kosten voor de verzwaarde netaansluiting. Hierdoor kunnen er sneller meer laadpalen worden geplaatst. Tegelijkertijd zal snel laden door nieuwe technieken sneller worden, hierdoor wordt de tijd die benodigd is om het laatste beetje te laden voordat je op je bestemming komt korter. Laten we sneller/langzamer gaan laden!

 

Verwijzingen:

[1]         NRC, “Iedereen elektrisch rijden? Eerst snellere laadpalen.” [Online]. Available: http://www.nrc.nl/next/2016/04/14/iedereen-elektrisch-rijden-eerst-snellere-laadpa-1611573. [Accessed: 26-May-2016].

[2]         F. Vink, “Paaldansen voor de prikkel,” Automative Management 7, Amsterdam, pp. 23–25, 2016.

[3]         G. Hop and H. Welleweerd, “Gratis laadpalen zonder overlast voor de omgeving,” Ede, 2013.

[4]         Nationaal Kennisplatform Laadinfrastructuur, “Verslag van de workshop Benchmark Kosten Publieke Laadinfrastructuur 2016 Nationaal Kennisplatform Laadinfrastructuur Inhoudsopgave,” 2016.

[5]         J. Francfort, B. Bennett, R. “Barney” Carlson, T. Garretson, L. Gourley, D. Karner, M. Kirkpatrick, P. McGuire, D. Scoffield, M. Shirk, S. Salisbury, S. Schey, J. Smart, S. White, and J. Wishart, “Plug-in Electric Vehicle and Infrastructure Analysis,” Idaho, 2015.

[6]         J. Wardle, “The rapid charge network,” in European Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Congress, 2015.

[7]         X. H. Sun, T. Yamamoto, and T. Morikawa, “Fast-charging station choice behavior among battery electric vehicle users,” Transp. Res. Part D Transp. Environ., vol. 46, pp. 26–39, 2016.

 

 

 

Rick Wolbertus


Auteur:

dhr.  Ir. R. Wolbertus (Rick)

Social media: