Klapt het net als iedereen een elektrische auto rijdt?

23-10-2018

slim laden

Welke laadbehoefte kunnen we verwachten als iedere Nederlander over een aantal jaren elektrisch rijdt? EVConsult heeft dit vraagstuk samen met ElaadNL, ZEnMo Simulations en de TU Eindhoven onderzocht. Hiervoor is het simulatiemodel SparkCity gebruikt. Dit model simuleert mobiliteitspatronen en de energiebehoefte van Nederlanders op woonwijkniveau. Er is gekeken naar de gelijktijdigheid van ladende elektrische voertuigen bij simpel laden en bij meerdere varianten van slim laden. Bij simpel laden zal het maximale laadvermogen naar verwachting stijgen naar 2.5kW per huishouden, waardoor er in naar schatting 30% van de woonwijken een netverzwaring nodig zal zijn. Exacte cijfers zullen na nader onderzoek moeten worden bepaald.

Door een vorm van slim te laden toe te passen kunnen deze netinvesteringen bespaard worden doordat de laadpieken verspreid worden over 24 uur. Het is dan wel essentieel dat voldoende eigenaren van elektrische voertuigen ook werkelijk gebruik maken van slim laden.

 

Hoe zijn de laaddynamieken van elektrische voertuigen onderzocht?

Voor dit onderzoek is het SparkCity simulatiemodel van een woonwijk gebruikt om een aantal scenario’s te onderzoeken. Hierin hebben we aangenomen dat alle auto’s zijn vervangen door elektrische auto’s. Het model simuleert voor 200 huishoudens de energiebehoefte en de rij- en laaddynamieken van de elektrische voertuigen. Een analyse van huidige laadgegevens zou voor dit vraagstuk niet volstaan gezien de huidige EV vloot niet representatief is voor heel Nederland. Dat komt voor een belangrijk deel door de hoge prijskaartjes die elektrische auto’s momenteel nog hebben. Bovendien is het bereik van de huidige elektrische voertuigen (overwegend tussen de 100 en 350 km) ook niet zoals we het bij volledige adoptie verwachten, dit kan het laadgedrag flink beïnvloeden. Het SparkCity model houdt hier allemaal rekening mee.

Er is veel aandacht besteed aan het ontwikkelen van een zo realistisch mogelijke simulatie. Hiertoe heeft de TU Eindhoven onderzocht welke technologische ontwikkelingen van belang zijn, heeft ElaadNL zich gebogen over het huidig en toekomstig laadgedrag en is het mobiliteitsgedrag gebaseerd op een enquêteonderzoek over circa 40.000 Nederlanders (OVin mobiliteitsonderzoek). Het voordeel van een simulatiemodel is dat als dit eenmaal gemodelleerd is, er relatief eenvoudig verschillende scenario’s onderzocht kunnen worden. Dit leidt ertoe dat een dergelijke studie tegen relatief lage kosten kan worden uitgevoerd en dat nieuwe vraagstukken kunnen worden toegevoegd.

Laadgedrag bij Simpel laden en wanneer iedereen een EV heeft

Als basis is er gekeken naar het scenario waarin iedereen die een elektrische auto heeft deze direct aan de lader koppelt bij thuiskomst na een rit, ofwel wat er gebeurt bij een scenario vergelijkbaar aan het huidige laadgedrag, namelijk: simpel laden. Dit betekent dat in onze simulatie inwoners met een eigen oprit hun EV inpluggen bij thuiskomst. Inwoners die publiek parkeren pluggen hun EV niet altijd in bij thuiskomst. In deze situatie is het uitgangspunt dat het inpluggen afhangt van de State of Charge (SoC) van de EV; hoe leger de batterij hoe groter de kans dat ze een publieke laadpaal zoeken (zie tabel 1).

SoC [km]Kans op laden priveKans op laden publiek
SoC > 200100%20%
200 > SoC > 100100%60%
100 > SoC100%95%

Tabel 1

Figuur 2 hieronder toont de netbelasting bij dit rij- en laadgedrag en met 100% EV adoptie. Het gevraagde vermogen komt neer op 2,5 kW/ huishouden en maximaal 8% van de EV’s laadt op hetzelfde moment. Dit lijkt wellicht aan de lage kant, echter het is belangrijk om mee te nemen dat lang niet alle auto’s iedere dag gebruikt worden en dat de aankomsttijden verspreidt over de dag liggen. Daarnaast is een gemiddelde laadsessie klein (8 – 10 kWh) en kort. Er is in dit scenario uitgegaan van een toekomstige laadsnelheden van 11 kW bij thuis en 22 kW of 11 kW bij publiek laden (afhankelijk van de bezetting van de publieke laadpaal).

Figuur 2

Bij volledige EV adoptie is o.b.v. huidig mobiliteitsgedrag een maximale gelijktijdigheid van laden van 8% te verwachten, deze vindt rond 18:30 uur ’s avonds plaats. De verwachte belasting op het elektriciteitsnet komt neer op 2.5 kW/huishouden. Hierdoor zal er naar verwachting in ongeveer 30% van de woonwijken een netverzwaring nodig zijn.

Doordat onze simulatie gebaseerd is op gemiddelden van Nederland is de conclusie ook van toepassing op nationaal niveau.

Tevens is er geconstateerd dat het cumulatieve laadvermogen relatief onelastisch is t.o.v. de laadsnelheid. Langzamer ladende auto’s laden op een lager vermogen (bijvoorbeeld 3 kW) maar hebben langere laadsessies, dat leidt tot meer gelijktijdigheid van laden en een cumulatief laadprofiel vrij vergelijkbaar aan het cumulatieve laadprofiel van auto’s die sneller laden (bijvoorbeeld 15 kW). Merk op dat Sparkcity ook rekening houdt met snelladen, laden op locatie en andere dynamieken, maar dat onderwerp valt buiten de insteek van deze post.

De gevolgen van slim laden?

Bij slim laden wordt de laadsnelheid en/of het laadmoment ten opzichte van simpel laden aangepast. Slim laden kan een aantal doelen dienen, zoals het balanceren van het lokale laagspanningsnet of van de nationale/regionale energiebalans. Daarnaast kan het zorgen voor een reducering van kosten, door te laden op de goedkope momenten. Het sturen van slim laden kan aan de hand van sociale en financiële prikkels of geforceerd, zoals het ‘knijpen’ van het nominaal vermogen op aansluitingen. In dit onderzoek zijn tien varianten van slim laden onderzocht, waaronder:

  • vermogenssturing vanuit de netbeheerder
  • tijdvakken met variabele capaciteit
  • prijs gebaseerd laden bij kritieke piek prijzen
  • prijs gebaseerd laden op de spotmarkt,
  • en combinaties van de bovenstaande

Uit de simulaties blijkt dat Iedere vorm van slim laden, de piek van de ladende EVs kan verminderen tot 0.5 a 1.0 kW kW per huishouden.

Het effect van slim laden is afhankelijk van de specifieke structuur (bijvoorbeeld, hoogte van vermogenssturing en kritieke piek prijzen). In de meeste gevallen laden EVs overwegend gedurende de nacht i.p.v. in de avond (figuur 3). Het lijkt erop dat alle vormen van slim laden de potentie hebben de toekomstige problemen voor lokale netcongestie op te lossen. Het is daarbij wel van belang dat EV eigenaren ook daadwerkelijk slim laden met hun EV. Uit onze sensitiviteitsanalyses blijkt bijvoorbeeld dat bij 40% participatie van slim laden het laadprofiel al flink verspreid wordt over de avond en nacht (figuur 4).

Figuur 3

 

Figuur 4

Wilt u meer weten over Slimladen en de laadbehoefte/netbelasting bij 100% EV? Neem dan contact op met Peter Hogeveen, p.hogeveen@evconsult.nl

Of vul onderstaand formulier in, u ontvangt spoedig onze reactie!

  • Dit veld is bedoeld voor validatiedoeleinden en moet niet worden gewijzigd.
Deel deze pagina