Auto’s laden op gelijkspanning (VAP-DC)

Het toenemende aantal elektrische auto’s vraagt om meer, en vooral slimmere, laadpalen. De huidige generatie laadpalen werkt met wisselspanning (AC, alternating current), terwijl de accu van elektrische auto’s - net als zonnepanelen en andere duurzame energiebronnen - is gebaseerd op gelijkspanning (DC, direct current). Bij de omzetting van wissel- naar gelijkspanning gaat energie verloren. Dat is zonde, want het elektriciteitsnet wordt de laatste jaren toch al steeds zwaarder belast. ‘Laadpalen op gelijkspanning zijn een stuk efficiënter, helemaal als ze zelfstandig bepalen hoeveel vermogen ze op een bepaald tijdstip kunnen afnemen. Ze maken het bovendien gemakkelijk om energie uit verschillende duurzame bronnen met elkaar te integreren,’ zegt Jos Warmerdam, docent-onderzoeker bij het lectoraat Energie en Innovatie van de HvA. ‘Daarmee kunnen slimme laadpalen een groot verschil maken voor de laadcapaciteit in de stad.’

Flexibel, autonoom en veelzijdig laadplein

In VAP-DC doet de HvA een pilot-studie naar de ontwikkeling van een flexibel, efficiënt en autonoom laadplein met drie slimme laadpalen op gelijkspanning; een laadplein dat adequaat reageert op een variabel aanbod (energie opgewekt via zonnepanelen) en een variabele vraag. Het systeem is gebaseerd op Droop Rate Control: een methode die autonoom regelen van een DC-netwerk mogelijk maakt. De auto’s worden aan zogenaamde Vehicle to Grid-laadpunten gekoppeld. Vehicle to Grid-laadpunten maken het mogelijk om twee kanten op te laden: van het net naar de auto, en van de auto naar het net. Het systeem werkt bij verschillende netwerkconfiguraties, zodat het op uiteenlopende locaties gerealiseerd kan worden - van laadpleinen op industrieterreinen voor bedrijfsauto’s tot locaties in oude wijken met dunne elektriciteitskabels. De onderzoekers kijken in de studie ook naar de veiligheid van het systeem met verschillende configuraties voor de aarding. Extra metingen worden gedaan om meer inzicht te krijgen in mogelijke zwerfstromen; deze kunnen bij DC-netwerken schade veroorzaken aan metalen delen, zoals de wapening van betonnen constructies.

Partners

De HvA werkt in VAP-DC samen met Kropman Installatietechniek, Venema Tech en zorgverzekeraar a.s.r., coördinator van het project. Kropman verzorgt de installatietechniek en het energiemanagement, terwijl Venema gaat over de laadpalen en de bijbehorende software. De HvA voert het meet- en onderzoeksprogramma uit. De pilot-studie vindt plaats bij het kantoor van a.s.r. in Utrecht.

Resultaten

VAP-DC levert inzichten op over wat er in de praktijk komt kijken bij de ontwikkeling van een veilig, efficiënt en autonoom laadplein. Dit biedt bedrijven en gemeentes houvast bij het aanleggen en verbeteren van laadpleinen, en daarmee de verduurzaming van hun locaties. De kennis die wordt opgedaan biedt ook een basis voor regelgeving die snelle opschaling van laadsystemen op gelijkspanning mogelijk maakt.

Onderwijs

De kennis en ervaringen uit dit project worden gebruikt in het onderwijs bij de Faculteit Techniek. Studenten van Elektrotechniek en Sustainable Energy Systems voeren in het kader van hun stage en afstudeerproject delen van het onderzoek uit en doen hierbij kennis op ten aanzien van DC-netwerken en autonoom regelen.

Lectoraat Energie en Innovatie

VAP-DC wordt uitgevoerd binnen het lectoraat Energie en Innovatie van de Faculteit Techniek van de HvA. Het lectoraat draagt met toegepast onderzoek naar duurzame energie en energiebesparing bij aan de energietransitie en is speerpunt van het Centre of Expertise Urban Technology van de HvA. VAP-DC is een vervolg op het project DC-laadplein. Hierin kwam de HvA samen met partners tot een ontwerp voor een laadplein op gelijkstroom.