28-10-2019

De transportsector zorgt voor heel wat lokale schadelijke emissies met een zware impact op de leefkwaliteit in steden. Steeds vaker worden elektrische voertuigen ingezet om deze emissies te vermijden, wat op zichzelf ook een uitdaging met zich meebrengt: ongecontroleerd laden kan leiden tot piekverbruik. Dankzij slim laden kan dit verholpen worden, zoals in deze expert talk wordt uitgelegd door Carlo Mol, Projectmanager Energietechnologie bij EnergyVille/VITO en Projectcoördinator van het Vlaams Kennisplatform Slim Laden.


De transportsector zorgt voor heel wat lokale schadelijke emissies zoals geluid, NOx en roetdeeltjes met een zware impact op de leefkwaliteit in steden. Daarnaast is de transportsector ook  verantwoordelijk voor ongeveer 25% van de CO2-emissies wereldwijd. Om de klimaatdoelstellingen van het “Paris Agreement” te behalen moeten deze globale CO2-emissies dan ook dringend en drastisch gaan dalen.

Elektrische voertuigen komen de laatste jaren meer en meer in het straatbeeld om een bijdrage te leveren aan het verminderen van deze lokale en globale emissies. Hierdoor zal de leefbaarheid in steden sterk verhogen. Om werkelijk een grote impact te hebben moeten deze elektrische voertuigen natuurlijk opgeladen worden via hernieuwbare energie en moeten er ook zoveel mogelijk voertuigen op fossiele brandstoffen vervangen worden door elektrische voertuigen. In België waren er eind 2018 ongeveer 44.000 elektrische wagens in gebruik (minder dan 1% van de ganse vloot). Maar wereldwijd waren er reeds ongeveer 5.000.000 elektrische wagens in gebruik en dit aantal neemt exponentieel toe.

wagens laden

Het is niet enkel belangrijk milieuvriendelijke voertuigen te introduceren maar ze ook zo efficiënt mogelijk te gebruiken via mobiliteitsconcepten zoals deelsystemen, openbaar vervoer en op termijn zelfrijdende voertuigen. Ook hier zal het aandeel elektrische voertuigen verder toenemen. Zo zien we op vlak van elektrische bussen in China een enorme groei waarbij steden als Shenzhen hun hele vloot elektrificeren. Wereldwijd waren er eind 2016 al 345.000 elektrische bussen in gebruik, waarvan het merendeel in China. Maar ook in Europa zien we landen met grote ambities op vlak van elektrificatie van de busvloot. Nederland is hier zeker een voorloper en we zien een steeds grotere tendens verschijnen wat aanduidt dat de fase van pilootprojecten voorbij is en dat het gebruik van elektrische bussen meer en meer de standaard aan het worden is voor binnenstedelijk publiek transport. Eén van de redenen voor de toenemende vraag naar elektrische bussen is de ondertekening van het Bestuursakkoord Zero Emissie Bus. Hierin tekenden veertien vervoersautoriteiten en het Rijk voor een volledig (!) emissievrij regionaal busvervoer in 2030 (grootteorde 5.000 bussen). Vanaf 2025 mogen nieuwe bussen geen CO2 meer uitstoten. Vlaanderen neemt ook de eerste, weliswaar veel bescheidener stappen, richting elektrificatie van de busvloot. De Lijn wil tegen 2025 in de 13 Vlaamse centrumsteden en in de Vlaamse Rand rond Brussel 100 procent elektrisch rijden (grootteorde 1.200 bussen).

Het aantal elektrische voertuigen zal de volgende jaren in alle voertuigsegmenten alleen maar gaan toenemen en de integratie in het huidige elektriciteitsnet moet op een slimme en kostenefficiënte manier aangepakt worden. Door het afsluiten van het klimaatakkoord in Parijs moeten we de komende jaren fors inzetten op het koolstofarmer en duurzamer maken van ons energiesysteem met een steeds groter aandeel hernieuwbare energie. Studies van o.a. CREG1 tonen aan dat het laden van een groot aantal elektrische voertuigen in de toekomst niet zozeer een uitdaging is op vlak van elektriciteitsproductie want de toename bedraagt slechts 4% bij ingebruikname van 1 miljoen elektrische personenwagens, maar dat de uitdaging eerder op lokaal niveau ligt, namelijk bij het creëren van piekverbruiken bij ongecontroleerd laden. Slim laden is dus de boodschap! Hier zit net ook een belangrijke synergie tussen de energie- en de mobiliteitssector. Vraag en aanbod in het elektriciteitsnet moet namelijk altijd perfect op elkaar afgestemd zijn en het slim laden van grote vloten elektrische voertuigen kan hierin een belangrijke rol spelen. De elektrische voertuigen kunnen dan beschouwd worden als een “grote virtuele batterij” om hernieuwbare energie in tijden van overproductie nuttig te benutten of om te laden op momenten die voor het elektriciteitsnetwerk en voor de eindgebruiker op vlak van kostprijs gunstig zijn.

elektrische wagen

Natuurlijk moet bij het slim aansturen van het laadproces rekening gehouden worden met de mobiliteitsbehoefte van de eindgebruiker, want het elektrisch voertuig dient in de eerste plaats om aan de vraag tot verplaatsing van de gebruiker te beantwoorden. Studies wijzen uit dat de meeste voertuigen echter relatief weinig kilometers per dag maken (grootteorde 15.000 km per jaar2) en we zien het rijbereik in het recente aanbod van elektrische voertuigen steeds toenemen (meer dan 300 km wordt meer en meer de standaard). Deze combinatie maakt dat de meeste chauffeurs geen ‘range-anxiety’ moeten hebben en dat het slim aansturen van het laadproces op termijn zeker mogelijk is. Voertuigen staan gemiddeld tot 90% van de tijd geparkeerd, wat eigenlijk zonde is van de investering.

Waarom geen gebruik maken van de parkeertijd van elektrische voertuigen om de prijs van het laden te reduceren door op de meest optimale momenten te laden? Of zelfs geld te gaan verdienen door op bepaalde momenten energie vanuit het voertuig terug aan het elektriciteitsnet te leveren? Om dergelijke energiediensten aan te bieden moeten de voertuigen en de laadinfrastructuur dit toelaten en in twee richtingen energiestromen kunnen laden. Dit noemt met “Vehicle-2-Grid” (V2G) maar er zijn ook varianten zoals “Vehicle-2-Home” (V2H) waarbij je de energie van je eigen voertuig naar je eigen woning laat vloeien mocht er zich een panne in het elektriciteitsnet voordoen. Dergelijke V2H-opties (op bv. Nissan Leaf) zijn populair geworden na de tsunami in 2011 in Japan zodat bewoners in tijde van stroompannes dankzij hun elektrisch voertuig toch nog enkele dagen verder kunnen. Een woning verbruikt ongeveer 10 kWh/dag en de meeste elektrische voertuigen op de markt vandaag hebben een batterijgrootte in bereik van 20-80 kWh. Deze V2G-technologie krijgt steeds meer aandacht omdat zij nog meer flexibiliteit biedt om in te spelen op de energiemarkt, maar staat vandaag qua aanbod op de markt in de beginfase. We zien grote investering op vlak van V2G-projecten in landen zoals de UK en Nederland en het loont de moeite om deze ontwikkelingen op de voet te volgen. In het kader van het City-Zen project, dat door VITO/EnergyVille wordt gecoördineerd, wordt de V2G-technologie bijvoorbeeld al uitgetest in een demo-omgeving in Amsterdam.  

Nissan_leaf

Meer en meer bedrijven spelen ook in op de opportuniteiten om energiediensten aan te bieden die gebaseerd zijn op grote vloten van elektrische voertuigen.  Er zijn tal van soorten energiediensten mogelijk en het dient per land bekeken te worden welke diensten het meeste marge kunnen leveren. Meestal zal het een combinatie van energiediensten zijn. Bedrijven zoals Nuvve3 rapporteren eerste resultaten uit de praktijk, waarbij effectief bedragen rond de 1.000 € per jaar per elektrisch voertuig kunnen worden verdiend door het slim aansturen van het laadproces. Er dient nog heel wat bijkomende ervaring opgebouwd te worden om een beter zicht te krijgen op de totale business case, want aspecten zoals batterijveroudering spelen ook een rol in de uiteindelijke Return-on-Investment. Tegelijk staat het batterijonderzoek niet stil en leidt het tot continue verbeteringen op vlak van kostprijsreductie, energiedichtheid en te verwachten levensduur.

EnergyVille zet in op onderzoek omtrent batterijsystemen en slim laden omdat dit een belangrijke maatschappelijke en economische impact kan hebben voor België. Het aantal elektrische voertuigen zal de volgende jaren in alle voertuigsegmenten alleen maar gaan toenemen en de integratie in het huidige elektriciteitsnet moet op een slimme en kostenefficiënte manier aangepakt worden.

EnergyVille bouwt kennis op omtrent slim laden o.a. via de uitbouw van een slimme laadinfrastructuur in het EnergyVille 1 gebouw. Almaar meer EnergyVille medewerkers rijden met elektrische wagens en dagelijks vinden er gemiddeld 6 laadsessies plaats. Aangezien de start van de meeste laadsessies samenvallen met het begin van de werkdag, veroorzaken deze ‘regelmatig’ een duidelijk piek in het elektrische verbruik van EnergyVille 1 (zie figuur 1). De wagens blijven typisch geconnecteerd totdat de werknemer ’s avonds terug huiswaarts keert, maar het effectief laden neemt echter maar enkele uren in beslag. De periode waarin ze wel geconnecteerd zijn maar niet meer laden kan echter flexibel gebruikt worden door slim te laden. Sinds kort worden de laadsessies in EnergyVille 1 dan ook door actieve en geautomatiseerde sturing verspreid over de dag. Hierdoor wordt de ochtendpiek in elektrisch verbruik grotendeels uitgevlakt (zie figuur 2) én vertrekken onze werknemers nog steeds met een volle batterij huiswaarts.

laden piek consumptie

Figuur 1 Overzicht van het elektrisch verbruik in EnergyVille 1, vóórdat er slim werd gestuurd. De ochtendpiek veroorzaakt door het elektrisch laden (blauw) is duidelijk zichtbaar (De laadsessies van de niet-stuurbare laadpalen zijn niet apart weergegeven).

 

flattened peak

Figuur 2 Het uitstellen van de start van enkele laadsessies tot 11u zorgt voor een sterke uitvlakking van de ochtendpiek.

Om alle kennis op vlak van slim laden samen te brengen heeft EnergyVille samen met The New Drive en VOLTA het Vlaams Kennisplatform Slim Laden opgezet. Dit is een neutraal platform en centraal aanspreekpunt voor alle Vlaamse stakeholders met interesse in “slim laden”. Via kennisverzameling en disseminatie, workshops en met aandacht voor de reeds lopende demonstratieprojecten in binnen- en buitenland beoogt het platform het kennisniveau rond slim laden te verhogen en te faciliteren in de samenwerking tussen (markt)partijen. De volgende workshop zal doorgaan op 5 november 2019 te Brussel. Meer informatie: www.vksl.be

Referenties:

1. https://www.creg.be/nl/publicaties/studie-f1609

2. Federale Overheidsdienst Mobiliteit en Vervoer

3. Presentatie Cenex-LCV2019

Carlo Mol

Contact

Carlo Mol

Programme Manager Energy Technology at EnergyVille/VITO