Laden en ontladen van de elektrische auto
ElaadNL onderzoekt Vehicle-to-Grid (V2G). V2G wil zeggen dat de energie in de batterij van een elektrische auto teruggeleverd kan worden aan het elektriciteitsnet. Hiermee kan je bijvoorbeeld een huishouden of kantoor voorzien van stroom of het net ondersteunen. De energie die de auto eerder heeft geladen wordt later dus opnieuw gebruikt. Daarom noemt ElaadNL dit ook wel de Power Recycling Car.
Het doel van het V2G-project is om de benodigde technologie en protocollen te standaardiseren. Daarnaast helpt V2G netbeheerders omdat zij de batterij van de auto in kunnen zetten op de momenten dat er extra flexibiliteit nodig is. ElaadNL ontwikkelt protocollen en standaarden voor netbeheerders voor de teruglevering van energie uit de auto. Het is van groot belang dat de eisen die aan V2G gesteld worden met betrekking tot de netimpact worden gedefinieerd. Zo houden we ook met terugleverende auto’s een veilig en betrouwbaar elektriciteitsnet. ElaadNL test daarom in het Testlab ook V2G-voertuigen, zodat deze voldoen aan de door de netbeheerders gestelde eisen voor op het net aangesloten distributie-eenheden.
Samengevat werkt ElaadNL aan de volgende punten:
Steeds meer energie wordt lokaal geproduceerd, bijvoorbeeld door zonnepanelen van woningcorporaties, gemeenten en consumenten. Dit is een verandering ten opzichte van de oorspronkelijke situatie, waarin energie centraal wordt opgewekt. De uitdaging om het net in balans te houden wordt voor de netbeheerder daardoor steeds groter. Als vraag en aanbod niet met elkaar in balans zijn, kunnen er verstoringen op het net ontstaan. Door lokaal opgewekte energie lokaal op te slaan en op latere momenten weer lokaal te gebruiken wordt de stabiliteit van het net bevorderd. Bijkomend voordeel is dat lokaal geproduceerde duurzame energie zo efficiënt mogelijk wordt ingezet. Om dit met V2G mogelijk te maken, moet ervoor gezorgd worden dat:
Regelmatig krijgen we vragen over V2G. Hieronder vind je de antwoorden op de vragen die we het meeste krijgen. Staat jouw vraag er niet tussen? Neem dan gerust contact met ons op.
V2X betekent ‘vehicle-to-everything’, een verzamelnaam voor de technologie waarbij een EV die via een laadstation gekoppeld is aan een woonhuis, gebouw of het elektriciteitsnet met als toegevoegde waarde de mogelijkheid om energie terug te kunnen leveren vanuit de auto. In zekere zin recycle je de energie die is gebruikt om de auto op te laden. Daarom noemt ElaadNL een V2G-auto ook wel als een ‘Power Recycling Car’.
Er zijn verschillende varianten van V2X. Een auto gekoppeld aan een huis wordt ook wel ‘V2H’ (vehicle-to-home) genoemd. Een auto die stroom aan een kantoor levert heet ook wel ‘V2B’(Vehicle-to-Building/Business). Ook zou je met de ene EV een andere EV kunnen opladen, ofwel ‘V2V’, Vehicle-to-Vehicle. De technologie is hetzelfde, maar de wijze waarop het terugleveren ondersteunend is verschilt. Bij V2H gaat het bijvoorbeeld vooral om het tijdelijk opslaan van zonne-energie in de auto, om deze energie op een later moment weer te gebruiken. Bij V2G wordt de technologie eerder gebruikt om het elektriciteitsnet te ontlasten op momenten van drukte of onbalans en daarmee netcongestie op te lossen. De verzamelterm is ‘V2X’, ofwel Vehicle-to-Everything. Een andere veel gebruikte term is ‘BPT’ ofwel bi-directionele power transfer.
Om het proces zo te kunnen sturen dat op de juiste momenten de energie wordt geladen of juist ontladen, moeten de auto en de laadpaal kunnen communiceren. Daarom wordt gebruikt gemaakt van communicatieapparatuur in zowel de auto als de laadpaal. In communicatieprotocollen is afgesproken hoe deze communicatie verloopt. Momenteel is DC V2X ondersteund met het ChaDeMo communicatieprotocol, hetzelfde protocol als wordt gebruikt voor DC snelladen. Daarom zijn voertuigen met een recente ChaDeMo implementatie geschikt om energie terug te leveren, als zij aan een geschikte DC (ont)laadpaal zijn gekoppeld.
Een ander communicatieprotocol tussen auto en laadpaal, ISO/IEC 15118, zal naar verwachting ondersteuning voor V2X bieden in 2020 voor zowel AC als DC met een CCS-stekker. Er lopen nu al wel proeven met een tussentijdse oplossing op basis van dit protocol.
Voor bepaalde diensten is het nodig om de momenten van terugleveren van stroom te regelen vanuit een centraal systeem. Hiervoor moet de laadpaal (of de auto) in verbinding staan met een backoffice die het (ont)laadproces aanstuurt en ook monitort. Het proces kan dan gekoppeld worden aan bijvoorbeeld zonne-prognoses, drukte op het elektriciteitsnet, of een verschil in energieprijs.
Het protocol voor de centrale aansturing is het Open Charge Point Protocol, ofwel OCPP. De huidige versie, OCPP 2.0, ondersteunt geen V2X. In 2019 start een Taskgroup binnen de Open Charge Alliance die als taak heeft het ontwikkelen van ondersteuning voor V2X binnen OCPP.
V2X is grofweg te verdelen in twee technieken: Wisselstroom (AC) en Gelijkstroom (DC). De batterij van een EV levert altijd een gelijkstroom (DC). Om deze te kunnen gebruiken in huis of het elektriciteitsnet, moet deze DC stroom omgevormd worden naar wisselstroom (AC). Lees meer over de verschillen tussen AC en DC.
bij AC V2X vindt bij terugleveren de omvorming van DC naar AC plaats in de auto zelf. De auto heeft een zogenaamde ‘on board bidirectionele lader’. Met DC V2X vindt deze omvorming in het (ont)laadstation plaats.
Met een AC V2X voertuig is het niet mogelijk om bij een DC (ont)laadstation terug te leveren, en met een DC V2X voertuig is het niet mogelijk om bij een AC (ont)laadstation terug te leveren.
Er zijn al verschillende pilots die werken met DC V2X technologie in combinatie met het Chademo protocol. Voor AC V2X technologie zijn officieel nog geen productie-auto’s beschikbaar die deze technologie ondersteunen. Hierdoor zijn er van deze variant maar weinig implementaties bekend; de bekendste is de proef die op 21 maart 2019 werd gestart in Lombok, Utrecht: WeDriveSolar.
Het belangrijkste verschil tussen Smart Charging (V1G, unidirectioneel laden) en V2G (bidirectioneel) is een grote toevoeging van flexibiliteit en de mogelijkheid tot balancering van het net.
Smart Charging is alleen mogelijk bij een auto die aan het laden is of een lege batterij heeft. Als de batterij vol is, kan met Smart Charging geen flexibiliteit meer geboden worden. Met V2G kan continue service verleend worden met de batterij in de auto als deze is aangekoppeld. Dit zorgt voor een significante vergroting van de flexibiliteit en een betere integratie in het net.
Verschillende partijen kunnen profijt hebben van V2X. Eigenaren van een geschikte auto die ook zonnepanelen hebben kunnen nog efficiënter gebruik maken van hun eigen opgewekte energie, door deze in de auto op te slaan en later weer te gebruiken. Vooralsnog is het ook interessant om de energie gewoon terug het net in te leveren. Dit kan in de toekomst veranderen.
Ook voor netbeheerders kan een aantal aangesloten EV’s interessant zijn als energie/vermogensbuffer. Als op een bepaalde locatie in het net een tekort ontstaat, zou een vloot aangekoppelde EV’s snel stroom kunnen leveren om een congestie te voorkomen. Voorwaarde hiervoor is dat de eigenaren van de auto hiervoor toestemming geven en op de hoogte worden gehouden. Ook kan het in het elektriciteitsnet beter zijn om lokaal geproduceerde (zonne) energie lokaal op te slaan en later weer lokaal in te zetten. Zo wordt het elektriciteitsnet relatief minder belast.
Marktpartijen kunnen diensten aanbieden rondom de V2X technologie, en berijders van EV belonen als zij hun auto hiervoor beschikbaar stellen. Deze en andere zogenaamde ‘Use Cases’ voor V2X worden door ElaadNL onderzocht.
Als V2X palen aan het publieke net aangesloten worden, moeten deze ook door de netbeheerders worden goedgekeurd. De eisen waar een laadstation aan moet voldoen om door de netbeheerder aangesloten te worden staan op de website van ElaadNL. In de toekomst aanvullende eisen worden gesteld om de netkwaliteit en stabiliteit te waarborgen in situaties waar stroom wordt terug geleverd. Belangrijk hierin is de netcode en de aanvullende eisen voor teruglevering, die vanaf april 2019 van kracht zijn.
Om energie vanuit de auto te kunnen gebruiken in een huishouden zijn er twee dingen belangrijk: de auto en de laadpaal moeten hiervoor geschikt zijn. Vaak zijn bij huizen gebruikte laadpunten AC laadpunten; deze leveren wisselstroom. Om met een dergelijke paal terug te leveren is een voertuig nodig dat zelf de stroom uit de batterij van AC naar DC omvormt, en een controller die dit proces vanuit de laadpaal en het laadstation kan aansturen. Er zijn nog geen auto’s op de markt die deze technologie ondersteunen.
Om DC terug te kunnen leveren is een geschikt DC laadstation nodig en een recent voertuig met een ChaDeMo aansluiting, zoals de Nissan Leaf, Nissan e-NV200 of de Mitsubishi iMiev en Outlander. Andere voertuigen ondersteunen deze technologie nog niet.
Als de wens er is om terug te leveren, maar er geen geschikte auto of laadpaal te installeren is, is een thuisbaterij een optie. Er zijn al verschillende stationaire thuisbatterijen verkrijgbaar die het mogelijk maken energie op te slaan en later te gebruiken.
Wilt u thuis aan de slag met V2G? Neem dan contact op met uw Emobility Service Provider (eMSP).
Er zijn veel onderzoeken gedaan naar de impact van het laden- en ontladen op de batterij. Nissan blijft ook met V2X functionaliteit dezelfde garantievoorwaarden hanteren. De verwachting is dat andere fabrikanten die V2X aanbieden ook geen garantie-uitzonderingen zullen maken. Daarnaast is er een voordeel van gereguleerd ontladen ten opzichte van ‘gewoon’ gebruik: er kunnen regels worden gesteld aan de minimale en maximale energie die in de batterij moet blijven bij het ontlaadproces. Zo zou het bijvoorbeeld instelbaar kunnen zijn dat alleen de ‘veilige marge, tussen 25% en 75% State of Charge (SoC) van de accu capaciteit worden gebruikt voor ontladen. Onderzoek door de Universiteit van Warwick in 2017 toonde zelfs aan dat hiermee de levensduur van de batterij kan worden verlengd.
ElaadNL onderzoekt en test de mogelijkheden van Smart Charging. Hier hoort ook het onderzoeken van de mogelijkheden en toepassingen van V2X bij. De focus van ElaadNL ligt hierbij op het ontwikkelen van toekomstbestendige (open) standaarden. Er zijn al protocollen ontwikkeld die slim laden mogelijk maken, zoals OCPP. Het is belangrijk dat nieuwe technieken zoals V2x aansluiten bij deze al eerder ontwikkelde protocollen. Daarnaast is het belangrijk dat onderzocht wordt hoe het net reageert op auto’s die energie terugleveren.
ElaadNL heeft de volgende agenda op het gebied van V2X:
1. Standaardisatie en Open Protocollen 2. Faciliteren van V2X systeemtesten 3. Adresseren van barrières voor ontwikkeling
Momenteel werkt ElaadNL mee aan de volgende V2X projecten:
WeDriveSolar
In de Utrechtse wijk Lombok worden laadpalen aangesloten op zonnepanelen, zodat elektrische auto’s echt op lokaal opgewekte energie rijden. Bovendien lopen er proeven waarbij zonne-energie in de auto wordt opgeslagen zodat het op een later moment gebruikt kan worden. ElaadNL werkt met de partners in het Lombok-project samen om een standaard voor V2X te maken.
Eigen proefopstelling op het ElaadNL testlab in Arnhem
ElaadNL heeft in 2017 en 2018 proeven uitgevoerd met een (AC) bidirectionele BYD e6. Daarnaast is er begin 2019 een DC bidirectionele laadpaal geplaatst waarmee met een poolauto (Nissan Leaf) ook proeven worden uitgevoerd met teruglevering. Deze proeven worden gedaan binnen de subsidieprojecten Invade en Interflex. Daarnaast ontwikkelt Elaad in samenwerking met de netbeheerders een specifieke set van eisen waar (V2X) laadpalen (AC en DC) aan moeten voldoen als zij aangesloten worden op het elektriciteitsnet. Dit is voorwaardelijk voor de verdere veilige en kwalitatief goede uitrol van V2X.
City-zen V2G
In Amsterdam zijn eind 2017 vier DC V2G palen geplaatst: twee op het publieke LS-net en twee op zakelijke locaties, namelijk een kantoorgebouw en een sportpark. Op deze vier laders zijn gedurende een jaar diverse experimenten gedraaid met Nissan Leaf, Nissan EV200 en Mitsubishi Outlander. Het eindrapport is in maart 2019 opgeleverd.
In Nederland zijn nog meer V2X initiatieven die ElaadNL volgt en haar onderzoeksdoelstellingen mee afstemt:
Amsterdam V2G (Resourcefully)
Een woonboot met PV, die de overtollige opgewekte energie opslaat in de batterij van een kleinere boot. Deze energie kan ook weer door het huishouden worden gebruikt, of om de kleinere boot aan te drijven. http://www.amsterdamvehicle2grid.nl/
Amsterdam – Lochem Urban Technology V2H (afgerond)
In dit project kunnen bewoners zonne-energie in hun auto opslaan en op een later moment in het huishouden gebruiken. De gebruikte techniek is DC. http://www.hva.nl/urban-technology/projecten/projecten/projecten/content/folder/projecten-algemeen/vehicle2grid.html
ArenA
https://www.johancruijffarena.nl/article-tonen-op-pagina/amsterdam-arena-richt-innovatief-energiebedrijf-op-.htm
Door te participeren in het project WeDriveSolar in Utrecht werkt ElaadNL in een consortium aan standaardisatie van AC V2G-techniek. De laadpalen in dit project zijn geschikt voor teruglevering. In 2019 zijn de eerste bidirectionele Renault Zoë’s geleverd in het bijzijn van koning Willem Allexander. Met deze auto’s wordt de technologie en toepassing van terugleveren vanuit deelauto’s verder ontwikkeld.
ElaadNL onderzoekt ook de DC V2G-techniek en de mate van standaardisatie binnen deze techniek. DC V2G-systemen moeten op een uniforme en open manier aangestuurd worden. ElaadNL werkt in de projecten City-zen, Invade en Interflex aan DC V2G-techniek.
Het verschil tussen AC en DC V2G zit met name in de plek waar de stroom wordt omgevormd vanuit de batterij (DC) naar het elektriciteitsnet (AC). Bij DC V2G gebeurt deze omvorming in de laadpaal. Bij AC V2G zit de omvormer in de auto zelf en kunnen normale laadpunten gebruikt worden.
Het onderzoek is begin 2016 gestart toen ElaadNL via Stedin aansloot bij het project WeDriveSolar in Lombok, Utrecht. In datzelfde jaar werd in Parijs de samenwerkingsovereenkomst met autofabrikant Renault getekend, in het bijzijn van koning Willem-Alexander. In 2017 is de aandacht voor V2G geïntensiveerd en is besloten ook DC V2G te onderzoeken in de projecten City-zen (afgerond in april 2019), Invade en Interflex.
De partners binnen WeDriveSolar zijn Stedin, Renault, Lomboxnet, Last Mile Solutions en Jedlix. In het programma City-zen werd samengewerkt met Alliander en Newmotion, Binnen het project Interflex werkt ElaadNL samen met Enexis en Jedlix. In het project INVADE wordt samengewerkt met Greenflux en e-Smart. Voor overige V2G-onderzoeken wordt momenteel samenwerking gezocht met lopende initiatieven.