‘Dit is de eerste stap naar het laden van de toekomst’

De groei van het aantal elektrische voertuigen vraagt om meer, en vooral slimmere, laadpalen. Op dit moment werken nagenoeg alle laadpalen op wisselstroom, ofwel alternating current (AC). AC is sinds het begin van de twintigste eeuw de norm en is daardoor verder uitontwikkeld. Tegenover wisselstroom staat gelijkstroom, ofwel direct current (DC). De accu van een elektrische auto, zonnepanelen en andere duurzame energiebronnen werken allemaal op gelijkstroom. Dit is een relatief nieuwe techniek waar minder ervaring mee is en waar nog maar beperkte wet- en regelgeving voor is opgesteld.

Ontwikkeling van een DC-laadplein

Om meer ervaring op te doen met gelijkstroom, heeft de HvA de afgelopen twee jaar met partner Time Shift Energy Storage gewerkt aan de ontwikkeling van een DC-laadplein. In dit plein krijgt een DC-laadpaal zijn stroom geleverd via een batterijopslagsysteem dat is aangesloten op een AC-aansluitpunt. Een DC-laadpaal heeft meerdere voordelen ten opzichte van een AC-laadpaal, vertelt onderzoeker Warmerdam. ‘Elektrische auto’s gebruiken batterijen met gelijkstroom (DC). Om de accu van deze auto’s op te kunnen laden, moet de elektriciteit van de AC-laadpaal eerst worden omgezet van wissel- naar gelijkspanning. Daarbij gaat energie verloren, en dat is zonde. Zeker omdat het elektriciteitsnet op veel plekken al zo onder druk staat.’

Geen overbelast net

Dat brengt hem bij het tweede voordeel: het voorkomen van netcongestie, waarbij het net de grote vraag naar elektriciteit niet aankan. ‘Er zijn veel bedrijven die willen overstappen op elektrisch vervoer, maar dat niet kunnen. Ze hebben namelijk een AC-aansluiting, wat betekent dat ze voor het vermogen afhankelijk zijn van het elektriciteitsnet. Maar om al hun elektrische voertuigen op te kunnen laden, is een veelvoud aan vermogen nodig ten opzichte van hun huidige aansluiting. En omdat het net al zo druk belast is, is het vaak niet mogelijk om een nieuwe, zware netaansluiting aan te vragen of een bestaande aansluiting te verzwaren.’ In zo’n situatie kan een DC-laadplein uitkomst bieden. Omdat DC-laadpalen stroom geleverd krijgen van een batterij die steeds kan worden opgeladen, zijn ze minder afhankelijk van het aansluitvermogen met het net. Een ander voordeel is de regelbaarheid van DC-laadpleinen. Zo is het aansturen van een DC-laadplein eenvoudiger en directer dan een AC-laadplein.

Zwaar vervoer profiteert

Met de ontwikkeling van de DC-laadpaal hebben de HvA en Time Shift Storage een goede eerste stap gezet in de richting van het eerste DC-laadplein. Des te meer omdat het onderzoeksproject meteen tot een praktische toepassing heeft geleid: Time Shift Energy Storage is namelijk bezig om een DC-laadpaal voor zwaar vervoer, zoals bussen en vrachtvervoer, op de markt te brengen. ‘Het laden van elektrische vrachtwagens en bussen kost veel vermogen’, legt Warmerdam uit. ‘Door hiervoor een DC-laadpaal met batterij te gebruiken, hebben bedrijven een minder zware netaansluiting nodig. Als een bus of vrachtwagen aan het rijden is kan de batterij worden opgeladen, zodat de wagen bij terugkomst meteen kan laden en daar ook voldoende vermogen voor is.’

Bijzonder is bovendien dat voor de DC-laadpaal gebruikt wordt gemaakt van tweedehands baterijen uit oude elektrische voertuigen. Warmerdam: ‘Deze externe batterijen kunnen in mobiele containers worden gezet en zijn daarmee makkelijk naar allerlei plekken te transporteren. Denk aan bouwplaatsen waar geen of slechts een beperkte aansluiting is. Met zo’n mobiele batterij kun je een vrachtwagen dan toch opladen.’

Personenvervoer op DC

Hoewel het onderzoeksproject nu vooral voordelen oplevert voor vrachtvervoer, is deze ontwikkeling volgens Warmerdam ook voor personenvervoer interessant. ‘De verwachting is dat steeds meer personenauto’s overgaan op DC-laadpalen, vanwege de eerder genoemde voordelen. Dit is wat ons betreft dan ook de eerste stap naar laden van de toekomst. Wel moet de DC-technologie uiteraard nog verder ontwikkeld worden. Daar zijn we nu mee bezig in twee vervolgprojecten.’

Voor het project VAP-DC hebben de onderzoeker en zijn collega’s nu een testlocatie in Utrecht ingericht waarbij ze drie personenauto’s opladen met hulp van zonne-energie. ‘Dit keer gebruiken we voor de DC-laadpalen geen batterij, maar gaat de zonne-energie via het DC-net rechtstreeks naar de auto’s’, legt Warmerdam uit. ‘Daarnaast hebben we de verlichting bij de parkeerplaatsen aangesloten op het DC-net.’ Een tweede project waar hij aan werkt is TSDCE: van Tractienet naar Slim DC-Elektriciteitsnet. Hierin wordt onderzocht of het mogelijk is om het gelijkspanningsnetwerk voor tram en metro in Amsterdam en Den Haag te benutten voor het laden van elektrische auto's. ‘We blijven dus volop bezig met onderwerp’, zegt de onderzoeker. ‘Dit is pas het begin!’