Hoe elektrische voertuigen de distributie- en transmissienetten zullen helpen stabiliseren

Elektrische voertuigen worden uitsluitend aangedreven door elektriciteit uit accu's (meestal lithium-ion-accu's), die een grote capaciteit hebben om stroom gedurende lange tijd op te slaan. Iemand die van huis vertrekt met zijn auto volledig opgeladen, zal daarom waarschijnlijk niet de hele dag overuren maken, en het is bijna vergelijkbaar met hoe je een opgeladen smartphone met een gerust hart bij je zou hebben. Deze effectieve opslagcapaciteit in elektrische voertuigen heeft echter nog andere toepassingen waarin ik geïnteresseerd ben, namelijk in verband met de stabiliteit van het elektriciteitsnet. Het elektriciteitsnet bestaat uit distributie- en transmissielijnen, die er misschien hetzelfde uitzien, maar toch heel verschillend zijn. Transmissielijnen transporteren stroom met zeer hoge spanning van de plaats waar het wordt opgewekt naar distributieonderstations, dichter bij de plaats waar het nodig is. Verder vervoeren de distributielijnen stroom met lagere voltages naar punten van vraag en verbruik, zoals industrieën, kantoren, huizen, winkelcentra enz. Wat is de rol van elektrische voertuigen? Dat zal ik zo uitleggen.

Waarom is de stabiliteit van transmissie- en distributienetwerken een punt van zorg/belang?

In een typisch net moet er een constante stroom zijn om de levensduur van de lijnen te verzekeren. De meeste netten die we vandaag de dag zien, bestaan al meer dan vijftig jaar, en ze zijn niet gemaakt voor de recente introductie van hernieuwbare energie. Hernieuwbare energiebronnen en gedecentraliseerde energiebronnen zijn nieuw voor het net en verstoren de oorspronkelijk geplande werkwijze. Hernieuwbare energiebronnen zoals wind- en zonne-energie hebben een stochastisch karakter; het is niet gemakkelijk te voorspellen hoeveel stroom zij op bepaalde tijdstippen zullen opwekken. In Europa is windenergie, goed voor 426 TWh, de belangrijkste bron van stroom uit de mix van hernieuwbare energiebronnen. De marktcapaciteit voor de opwekking van windenergie wordt ook geraamd op 17 GW in 2022 en 483 GW in 2050, maar het aanbod van windenergie schommelt. Helaas is het met deze prognoses duidelijk dat hernieuwbare energie steeds populairder wordt, en de opgewekte stroom kan het best via het bestaande net bij de consument terechtkomen.In het elektriciteitsnet moet de hoeveelheid opgewekte stroom op dat moment worden verbruikt, wil er stabiliteit zijn. Met de fluctuerende aard van hernieuwbare energiebronnen is deze stabiliteit echter niet gemakkelijk te bereiken zonder de invoering van nieuwe strategieën en technieken. Een van die manieren is de integratie van elektrische voertuigen in het net met het oog op stabiliteit. Dit is hoe:

Hoe kunnen we netstabiliteit bereiken met elektrische voertuigen?

Zoals ik al eerder zei, hebben elektrische voertuigen accu's die kunnen worden opgeladen bij laadstations en worden gebruikt om ze van stroom te voorzien wanneer ze in gebruik zijn. Uit onderzoek is echter gebleken dat bestuurders hun auto's tot 95% van de dag parkeren. In wezen zijn elektrische voertuigen zeer effectief als energieopslagapparatuur, aangezien de accu's kunnen worden opgeladen en ontladen op momenten dat dat nodig is. Afhankelijk van de hoeveelheid stroom die in het net wordt opgewekt door de bronnen en de vraag, is er sprake van piekbelasting, d.w.z. overvraag, en op andere momenten van dalbelasting, d.w.z. een geringere vraag dan de opgewekte stroom. Dat is waar elektrische voertuigen een rol gaan spelen door slim opladen en V2G-technologieën (Vehicle-to-grid). Om V2G goed te laten werken, zijn er slimme technologieën nodig om communicatie tussen EV's en de netten mogelijk te maken. Op die manier kunnen intelligent bestuurde EV's stroom verkopen aan het net tijdens piekbelasting, terwijl ze verbonden zijn met de oplader. Op dezelfde manier wordt met slim opladen opgeladen tijdens daluren, en is het mogelijk te controleren hoeveel stroom wordt gebruikt.

De huidige status van elektrische voertuigen in relatie tot het netwerk en wat we kunnen verwachten.

De toepassing van V2G is nog niet zo ver gevorderd als zou moeten, maar de reis naar het volledige gebruik ervan is begonnen. Onlangs hebben fabrikanten van elektrische voertuigen het gebruik van V2G aangemoedigd door proeven te organiseren voor EV-gebruikers. Als gevolg daarvan zijn nu meer elektrische voertuigen slimmer, en hun laders ook. Er bestaan ook toepassingen om de communicatie tussen deze apparaten vlot en zonder hapering te laten verlopen, en dat is wat V2G nodig heeft.De markt voor elektrische voertuigen groeit snel en het aantal elektrische voertuigen zal volgens het Internationaal Energieagentschap (IEA)tegen 2030 wereldwijd oplopen tot 140 à 240 miljoen. Naarmate meer mensen overstappen op elektrische voertuigen, moeten de netbeheerders voorbereid zijn op de energievraag en -dynamiek.

Praktijkvoorbeelden V2G voor netstabiliteit

Om plug-in of hybride elektrische voertuigen in het net te integreren, heb ik gezien dat we meer nodig hebben dan alleen de technologieën. Er moeten afspraken worden gemaakt tussen de overheid, de energienutsbedrijven en de fabrikanten van EV's. Als deze overeenkomsten er zijn, zal het gemakkelijker zijn om een stabiel netwerk met V2G te realiseren. Er lopen een aantal opmerkelijke V2G-projecten in Europa.Een energiebedrijf in Europa, E.ON, werkt sinds 2019 samen met Nissan om de ontwikkeling van V2G te waarborgen, maar er is nog veel meer werk nodig om volledig op elektrische voertuigen over te gaan. Ze hebben met succes twintig (20) V2G-laders ingezet in de proef die ze zijn begonnen, gecontroleerd op het terrein van Nissan Cranfield. In die eerste proef werd onderzocht hoe deelnemende bedrijven/kantoren winst kunnen boeken door inkomsten te genereren en tegelijk aan het net te leveren. Onlangs hebben ze meer deelnemers gezocht voor de volgende fase van de proeven. Met de beschikbare Britse financiering zouden alle deelnemers profiteren van stimulansen en een sterk gesubsidieerd V2G-pakket. Volgens de V2G-programmamanager bij E.ON UK is dit een stap dichter bij het op de markt brengen van V2G-laders. Voordat het project van start ging, waren twee EV's van NISSAN al uitgerust met V2G-mogelijkheden, namelijk LEAF en e-NV200, en worden ze gebruikt voor de proeven.Ook in de Nederlandse stad Utrecht is Renault in 2019 een proef gestart met 15 Zoe-voertuigen. Deze proef werd gedaan in samenwerking met een elektrisch rijden bedrijf, We Drive Solar, en een energieleverancier in Portugal, Empresa de Electricidade da Madeira. Bijgevolg werden meer tests gepland in andere landen zoals Frankrijk, Zweden, Duitsland, Zwitserland en Denemarken.Voor dit project van Renault werd gebruik gemaakt van onboarding opladen om de kosten te optimaliseren. De proefprojecten zijn bedoeld om het proces te onderzoeken en de voordelen ervan te maximaliseren. Het werd ook gedaan om het net te stabiliseren en meer gebruik van zonne- en windenergiesystemen aan te moedigen. De Utrechtse proeven omvatten 100 V2G-auto's op zonne-energie (Sion-auto's van Sono Motors) die samen met 500 bidirectionele openbare opladers in gebruik zijn genomen. Als alle voertuigen tegelijk zijn aangesloten, kunnen ze 1,1 MW aan het net leveren. Een recentere proef van OVO energy omvatte de inzet van 320 bidirectionele laders, en tot dusver is die succesvol gebleken. Een groot aantal gebruikers heeft zelfs het aantal keren dat ze inpluggen verhoogd van slechts twee keer per week tot elke dag, omdat ze de waarde van V2G kennen. Met het V2G-tarief bespaarden EV-gebruikers tot £8.000 per jaar. Wat de stabiliteit van het net betreft, heeft deze proef ook heel wat potentieel aan het licht gebracht. Zo reageerden begin november 2020150 van OVO's V2G-klanten toen er een stroomstoring moest worden gestopt. Zij saboteerden de situatie met succes door hun EV's in te pluggen.Niet om de huidige ontwikkelingen te ondermijnen, maar de laadstandaarden moeten nog worden verbeterd, hoewel er al veel vooruitgang is geboekt zoals CHAdeMO. Dit komt omdat niet alle merken van EV's en EV-laders de bestaande ontwikkelingen hebben overgenomen. Als we echter voldoende EV's in de netten kunnen integreren, zouden er weinig of geen problemen zijn met hernieuwbare energiebronnen die stroom aan het net leveren, en zou er een door en door evenwicht ontstaan.Deze blog maakt deel uit van een V2X-reeks. Ga verder naar de andere blogs in de serie.

1. Zeven (7) wereldwijde V2X-projecten die u moet kennen.
2. Is V2X een winstgevende onderneming voor belanghebbenden in de energiesector?
3. AC versus DC oplaadinfrastructuur voor elektrische voertuigen.
4. Zullen V2G-activiteiten de levensduur van de batterij van uw EV verminderen?
5. Alles wat u moet weten over V1G, V2H, V2B, V2G, en V2X