Belangrijk onderdeel van het project is de toepassing van het Gridshield. Dit is een extra beveiliging die in bijzondere omstandigheden automatisch in werking treedt en lokale overbelasting van het net moet voorkomen. Met de bij ElaadNL ontwikkelde techniek worden nu in het Living Lab bij a.s.r. verzekeringen de eerste tests gedaan. Hoe verlopen die?
Door Stan Janssen (ElaadNL)
In oktober en november hebben we bij a.s.r. verzekeringen in Utrecht de eerste tests uitgevoerd met de draadloze GridShield-communicatie. Hierbij zijn een verzendmodule en een ontvangstmodule gebruikt die de stuursignalen kunnen overdragen van de transformatorruimte naar de oplaadpalen.
Deze modules zijn door ElaadNL gebouwd als doorontwikkeling van de eerder gepresenteerde Sociale Module. De modules zijn ontworpen met het idee dat ze door een monteur te plaatsen zijn en aan te sluiten zijn op een bestaande meetinstallatie (aan de verzendkant) en op de oplaadpaal (aan de ontvangstkant). Via het ingebouwde schermpje en knoppen zijn de modules zonder tussenkomst van computers of het internet te configureren om te werken met verschillende soorten meetinstallaties en laadpalen. Eenmaal aangesloten doen ze daarna zelfstandig hun werk.
De eerste tests lieten zien dat het bereik, snelheid en betrouwbaarheid van de modules ruim voldoende zijn om op onze testlocatie bij a.s.r. in Utrecht de signalen over te kunnen dragen.
De hardware is gebaseerd op de populaire Raspberry Pi en een aantal andere standaardcomponenten. Dit maakt het gemakkelijk, betaalbaar en robuust om onze prototypes verder uit te werken.
De verzendmodule heeft als taak de belasting van de kabels en transformators in een wijk in de gaten te houden. Wanneer overbelasting dreigt, zal deze een voorgeprogrammeerd signaal uitzenden. Dit signaal kan dan worden opgevangen door alle ontvangstmodules in de buurt, zonder tussenkomst van enige andere infrastructuur. Dit decentrale aspect maakt deze vorm van communicatie bijzonder robuust en snel. De verzendmodule werkt bij a.s.r. met meetgegevens uit InsiteSuite, een data-informatiesysteem dat door projectpartner Kropman ontwikkeld wordt. Compatibiliteit met meetsystemen van de grote netbeheerders is al in voorbereiding.
De ontvangstmodule heeft als taak de binnenkomende GridShield-signalen om te zetten naar een instructie aan de laadpaal om tijdelijk de maximale stroomsterkte aan te passen. Door alleen op piekmomenten de toegestane stroomsterkte te reduceren, kunnen er meer oplaadpalen probleemloos in een woonwijk geplaatst worden, en kan er buiten de piektijden sneller geladen worden dan wanneer de laadpalen uitgerust zouden zijn met een vaste aansluitcapaciteit. De ontvangstmodule werkt nu met de laadpalen van Mennekes die bij het GridShield project betrokken zijn. Functionaliteit om laadpalen van andere makelij aan te kunnen sturen wordt nog ontwikkeld.
Op dit moment kunnen de modules een “stoplichtsignaal” sturen: groen voor de normale, maximale laadsnelheid, geel en oranje voor een kleine reductie, en rood voor een grotere reductie.
Het precieze gedrag van de GridShield-modules wordt in het project verder uitgewerkt. Onder andere zoeken we uit wat een optimaal moment of belastingniveau is om de signalen te versturen, en wat de verwachte reactie van de oplaadpalen daarop zal zijn. Omdat dit afhangt van de samenstelling van het elektriciteitsnet, de bezettingsgraad van de oplaadpalen, en het moment van de dag of week, zal de verzendmodule hier rekening mee moeten houden. De simulaties die we samen met de Universiteit Twente doen kunnen ons helpen om verschillende meet- en regelsystemen te verkennen.
Doordat de communicatie draadloos verloopt, is deze niet compleet afgeschermd voor de buitenwereld. Iemand anders met een vergelijkbare draadloze zender of ontvanger zou deze berichten kunnen opvangen of zelf versturen. Nu is de inhoud van de berichten niet zo heel geheim, maar het is wel belangrijk dat de ontvangstmodule kan vaststellen dat een signaal authentiek is: dat het daadwerkelijk afkomstig is van de netbeheerdersmodule. In de berichten zit daarom een cryptografische handtekening verwerkt, aan de hand waarvan de ontvangstmodule de authenticiteit kan vaststellen. Ook is er een voorziening getroffen dat hetzelfde signaal niet later (door een andere partij) nogmaals “afgespeeld” kan worden.
In een volgende fase zullen we de GridShield-modules op een aantal testlocaties gaan plaatsen. Daar zullen ze worden verbonden met de metingen en met de laadpalen, om zo op locatie ervaring op te doen met de betrouwbaarheid en effectiviteit van GridShield als middel om het opladen van elektrische auto’s zo goed mogelijk in te passen in bestaande infrastructuur.