Het slim opladen van elektrische auto's met een dynamisch prijsmechanisme kan een belangrijke rol spelen om overbelasting van het elektriciteitsnet te voorkomen. Voor haar PDEng aan de Universiteit Twente, Marieke van Amstel van ElaadNL en Enexis Netbeheer ontwierpen een model om vraag en aanbod van stroom flexibeler te maken. Hiermee wordt het grootste risico op overbelasting van het elektriciteitsnet geëlimineerd. Netbeheerders moeten zo nodig kunnen ingrijpen en auto's langzamer laten laden bij overbelastingsrisico.

Vorige week, Marieke van Amstel verdedigde met succes haar proefschrift (Professional doctorate in Engineering) getiteld Flexibility System Design for Electric Vehicles. Congestiebeheer uitvoeren voor de DSO, te Arnhem, Nederland. Voor elektriciteitsnetbeheerder Enexis en ElaadNL maakte ze een systeemontwerp voor flexibiliteit in het elektriciteitsnet, het kennis- en innovatiecentrum voor slim opladen van elektrische voertuigen. Ze baseerde haar ontwerp op een analyse van de impact van verschillende soorten slim laden op het elektriciteitsverbruik met behulp van een computersimulatie van een wijk in Den Bosch.

Slim opladen varianten onderzoeken

Er is een reeks slimme oplaadmethoden beschikbaar. Prijsprikkels spelen vaak een rol, bijvoorbeeld. Er is al een energiemarkt die laden aantrekkelijk maakt in goedkopere tijdvensters. En in lopende experimenten, marktpartijen worden betaald voor de mate van flexibiliteit die zij bieden in de stroomvraag. In andere slimme laadtests, het beheer van laadpalen wordt aangepast om tijdens piekuren minder stroom te leveren, en meer tijdens de daluren. Onderzoekers onderzoeken ook het scenario waarin de netbeheerder een direct stuursignaal uitzendt dat elektrische auto's langzamer laat opladen als er een risico is op overbelasting van het elektriciteitsnet. Het onderzoek vergelijkt negen scenario's in een agentgebaseerd simulatiemodel voor een wijk in Den Bosch met verschillende woontypen en oplaadmogelijkheden. De simulatie gaat uit van de vermogensmix die in het jaar 2030 wordt verwacht, 80 procent van alle huishoudens bezit een elektrische auto.

Slim opladen met dynamische profielen vermindert piekbelastingen

Onder andere, de simulatie laat zien dat slim laden met statische profielen ontmoedigd moet worden. Bijvoorbeeld, als u elektrische voertuigen tussen 17.00 en 19.00 uur niet laat opladen om de belasting tijdens de piekuren te verminderen, een nieuwe en nog hogere piek resulteert aan het einde van dat tijdvenster. Alle auto's die vóór 19:00 uur zijn aangesloten, beginnen tegelijkertijd om 19:00 uur te laden. Dynamische profielen, gebaseerd op een markt, bijvoorbeeld wel tot een vermindering van de piekbelasting leiden.

Van Amstel wil een controlemechanisme toevoegen voor netbeheerders om overbelasting te voorkomen. Een flexibel capaciteitscontract zou een mogelijke optie zijn. Het capaciteitscontract stelt regionale elektriciteitsnetbeheerders in staat capaciteitslimieten door te voeren wanneer het elektriciteitsnet dreigt te overbelasten. Er wordt dan een signaal naar flexibele apparaten gestuurd, zoals laadpalen voor elektrische voertuigen, waardoor ze tijdelijk minder stroom verbruiken. Uit de simulatie blijkt dat ingrijpen slechts incidenteel nodig is als de markt adequaat functioneert.

Kansen en uitdagingen voor het elektriciteitsnet

De opkomst van elektrische voertuigen kan zowel een uitdaging als een kans zijn in het beheer van het elektriciteitsnet. Als er in één wijk veel voertuigen tegelijk worden opgeladen, dit kan in de toekomst leiden tot hoge (of te hoge) eisen aan het elektriciteitsnet. De piekvraag van een moderne elektrische auto is vergelijkbaar met die van tien huishoudens. Slim opladen lost dit probleem op, wat resulteert in een efficiënter gebruik van het net. Door inzet van slimme technologie zullen auto's vooral buiten de spits opladen. Op deze manier, elektrische auto's kunnen de flexibiliteit in de vraag naar elektriciteit verbeteren, waardoor een grotere bijdrage van zonne- en windenergie aan het net mogelijk wordt. traditioneel, aanbod wordt aangepast aan de vraag (centrales zijn nodig om meer stroom te produceren tijdens piekvraag), maar nu kan ook de vraag worden aangepast aan het aanbod. Dat is goed voor een energiesysteem dat in toenemende mate stroom opwekt uit duurzame bronnen. Slim opladen gebruiken, elektrische voertuigen zullen sneller kunnen opladen op momenten van hoge zonne- of windenergie.