De elektrische wagen als thuisbatterij

Verken de mogelijkheden van bidirectioneel laden

Een elektrische wagen kan niet alleen energie opnemen, maar ook teruggeven aan het elektriciteitsnet. Dit wordt bidirectioneel laden genoemd. Een wagen kan zo als thuisbatterij fungeren en bijvoorbeeld de energie van zonnepanelen opslaan. De gebruiker kan dan kiezen om de opgewekte stroom op het net te zetten, zelf te gebruiken voor het huishouden of voor de wagen. Wij beantwoorden enkele vragen voor u.

Wat is bidirectioneel laden?

Bij bidirectioneel laden kan men de batterij van een elektrische wagen gebruiken als voedingsbron om een woning van elektrische energie te voorzien. De gelijkspanning (DC) van de batterij van de wagen zal worden omgevormd naar wisselspanning (AC) en terug geïnjecteerd worden op de netspanning van de woning, in tegenstelling tot een gewone normale laadpaal die met wisselstroom oplaadt. Er zijn verschillende manieren waarop deze conversie kan gebeuren (infra).

Daarbij is het belangrijk dat de wisselspanning dezelfde frequentie en amplitude heeft als de netspanning en op het juiste moment in het net wordt geïnjecteerd (op de juiste fasealternantie). Deze technologie wordt al toegepast met omvormers van zonnepanelen en wordt nu dus ook steeds meer verwerkt in laadpalen. De wagen kan ook als thuisbatterij fungeren, waarbij een hybride omvormer de energie opgewekt door zonnepanelen kan opslaan in de wagen. Indien men al een compatibele elektrische wagen heeft, kan men dus besparen op een thuisbatterij in deze installatie.

Toepassingen bidirectioneel laden

Bidirectioneel laden kan voor twee verschillende toepassingen worden gebruikt. De eerste is 'Vehicle-to-Grid' of V2G, ontworpen om energie naar het elektriciteitsnet te exporteren wanneer de vraag hoog is. Het tweede is 'Vehicle-to-Home' of V2H, ontworpen om de elektrische wagen te gebruiken zoals een thuisbatterij en de woning van stroom te voorzien.

Om bidirectioneel te kunnen laden heeft men naast een bidirectionele laadpaal ook een wagen nodig die bidirectioneel kan laden. Momenteel zijn er slechts een handvol elektrische wagens die over V2G en bidirectionele laadcapaciteit beschikken. Dit zijn onder meer het nieuwere Nissan Leaf model, de Hyundai Ioniq 5 en de Kia EV6. Een deel van het probleem bij het uitrollen van V2G-technologie zijn de regelgevende uitdagingen en het gebrek aan een standaard bidirectioneel EV-laadprotocol.

Uw wagen kan als thuisbatterij fungeren, waarbij een hybride omvormer de energie opgewekt door zonnepanelen kan opslaan in de wagen

'Vehicle-to-Load' of V2L-technologie is veel eenvoudiger omdat er geen bidirectionele lader nodig is om te werken. Voertuigen met V2L hebben een ingebouwde omvormer van gelijkstroom naar wisselstroom en standaard plug-in stopcontacten die kunnen worden gebruikt om gewone huishoudelijke apparaten aan te sluiten, bijvoorbeeld onderweg of in noodgevallen. Opgelet: deze toestellen mogen enkel rechtstreeks (of via een verlengkabel) ingeplugd worden op de wagen. Er mag namelijk in geen enkel geval een verbinding gemaakt worden tussen de wagen en de vaste huishoudelijke installatie.

Wat is een bidirectionele laadpaal?

Een bidirectionele laadpaal is in staat om energie op te laden en te ontladen van de batterij van een elektrische wagen. Dit is een complex proces waarvoor een omvormer van gelijkstroom (DC) naar wisselstroom (AC) nodig is, in tegenstelling tot een gewone laadpaal die met wisselstroom oplaadt. Bidirectionele laadpalen kunnen echter alleen werken met compatibele voertuigen, die in twee richtingen gelijkstroom kunnen opladen. Ze zijn veel gesofisticeerder en dus duurder dan gewone laadpalen, omdat ze geavanceerde elektronica bevatten om de energiestroom van en naar de wagen te beheren.

De producenten van bidirectionele laadpalen dienen deze te homologeren bij Synergrid. Bij de installatie van een bidirectionele laadpaal is Fluvius als distributienetbeheerder verplicht om na te gaan of er een aanpassing van de aansluiting of het distributienet noodzakelijk is. Voor kleine installaties volstaat een melding van de installatie aan Fluvius.
Voor een andere installatie is een voorafgaande netstudie noodzakelijk. Het Fluvius portaal Bidirectionele laadpalen helpt te bepalen of een installatie klein is of niet. Via het overeenkomstige stappenplan kan men meteen een installatie correct melden of een netstudie aanvragen.

Soorten bidirectionele laadpalen

Er valt een onderscheid te maken tussen AC-laden en DC-laden. Als men wil bidirectioneel laden, dan moet de DC-spanning van de batterij terug omgezet worden naar een AC-spanning. Deze AC-spanning moet dezelfde frequentie en amplitude hebben van de netspanning. De AC-spanning moet op de juiste moment op het net geïnjecteerd worden om geen faseverschuiving op het net te veroorzaken. Deze technologie bestaat al langer en wordt toegepast om de overtollige zonne-energie in het net te injecteren.

Bij AC-laden wordt de wisselspanning via de laadpaal naar de omvormer (standaard 11 kW) in de wagen zelf gebracht. Deze omvormer zal de AC-spanning omvormen naar een DC-spanning om de batterij van de wagen op te laden. Bij DC-laden wordt de wisselspanning in de laadpaal omgevormd met een zwaardere omvormer (tot 180 kW) naar een DC-spanning. Deze DC-spanning wordt onmiddellijk naar de batterij toegevoerd. Dit resulteert in snelle laadtijden.

Het grote verschil zit dus in de locatie van de omvormer. Bij een DC-configuratie zit deze in de laadpaal zelf. Dit is anders bij een AC-laadpaal, die in principe gewoon een gestuurd stopcontact is. De laadpaal doet niets met de aangesloten spanning van het net.

Een AC-laadpaal kan dus niet rechtstreeks bidirectioneel laden ondersteunen. Aan het bidirectioneel laden met een AC-laadpaal zijn daarom drie bijkomende voorwaarden verbonden:

1. De wagen moet een omvormer aan boord hebben die ook DC-spanning kan omvormen naar AC-spanning (V2G).
2. De laadpaal moet het protocol ISO 15118 ondersteunen.
3. Het net moet dit toelaten; de omvormer of laadpaal moet door Synergrid erkend zijn.

Bij een DC-laadpaal is het dus de laadpaal zelf die verantwoordelijk is voor de omvorming van de spanning en ook deze moet door Synergrid goedgekeurd zijn. Bij een AC-laadpaal is het de omvormer van de wagen die moet goedgekeurd worden. Het is voorlopig echter nog wachten op wagens met dergelijke erkende omvormer.

Het protocol ISO 15118 is een nieuw protocol in de communicatie tussen wagen en laadpaal. Deze communicatie is complexer en uitgebreider dan het huidige protocol dat gebruikt wordt bij laadpalen. Met ISO 15118 wordt er veel meer data tussen laadpaal en wagen verstuurd. De DC-laadpalen werken al op dit principe, waardoor u hier niet speciaal moet letten op de inclusie van dit protocol. Een 'gewone' AC-laadpaal kan niet voldoen aan ISO 15118 door middel van een software-update; dit vereist een andere controller op het gebied van hardware.

Bidirectioneel laden heeft heel wat voordelen, gelijkaardig aan die van een pv-installatie met thuisbatterij

Waarom zetten sommige fabrikanten dan toch in op bidirectioneel laden met een AC-laadpaal? Hoewel dit proces veel complexer is dan DC-laadpunten, heeft AC-technologie enkele grote voordelen. Zo is de installatie van een AC-laadpunt aanzienlijk goedkoper en is het AC-laden van een auto minder belastend voor de batterij.

Voordelen van bidirectioneel laden

Bidirectioneel laden heeft heel wat voordelen: deze zijn in het algemeen vergelijkbaar met die van een pv-installatie met thuisbatterij, aangezien de elektrische wagen de rol van batterij vervult in dit systeem.

• Noodstroomvoorziening. Bidirectioneel laden kan dienen als noodstroombron tijdens stroomuitval. Zeker voor apparaten die niet zonder stroom mogen vallen, is de aanwezigheid van eender welke thuisbatterij een must.
• Verlaging van energiekosten. Het energieverbruik kan geoptimaliseerd worden door gebruik te maken van slimme netwerken en energiemanagementsystemen. Het resultaat is dan ook een lagere energiefactuur. 
• Verduurzaming. Het verminderen van de CO₂-voetafdruk en het ondersteunen van duurzame energiebronnen door het beheer van vraag en aanbod. Zonne-energie wordt nog efficiënter aangewend door de elektrische wagen als thuisbatterij te gebruiken.
• Opslag van energie. Bij een overaanbod kan energie tijdelijk worden opgeslagen en vervolgens teruggegeven worden aan het net bij een tekort. Via bidirectioneel laden kunnen we spanningspieken opvangen, wat bijzonder handig is met het oog op het capaciteitstarief.

invloed op de batterij?

Wat bidirectioneel laden met de batterij doet, is nog niet helemaal duidelijk. Aan de ene kant wordt de batterij intensiever gebruikt als gevolg van meer laadbeurten. Aan de andere kant kan bidirectioneel laden met het toegenomen gebruik de batterij juist langer in goede conditie houden. Huidig en toekomstig onderzoek zal hierin duidelijkheid bieden.

Bidirectioneel vs. slim laden

Slim laden verwijst naar elke vorm van elektrisch laden waarbij de oplaadtijd en -snelheid kunnen worden geregeld door een 'slim' apparaat, in plaats van door een handmatige aan/uit-schakelaar. Dit gebeurt via dataverbindingen tussen de elektrische wagen en de laadpaal. Met slim laden kunnen wagens worden aangesloten aan het elektriciteitsnet, maar hoeven ze niet de hele tijd daadwerkelijk op te laden. Eigenaars van een elektrische wagen of energiebedrijven kunnen in dat geval beslissen wanneer het het meest efficiënt is om energie op te laden.

Welke fiscale stimuli bestaan er?

De federale overheid voorziet een fiscale stimulans om de uitrol van laadpalen te ondersteunen. Deze fiscale stimuli beperken zich tot laadpalen die slim en stuurbaar zijn. Op de website van de FOD Economie staat een lijst met laadpalen die hiervoor in aanmerking kunnen komen.

Wat met de toekomst?

Zoals eerder aangegeven is er nog veel niet geweten over de concrete gevolgen van het bidirectioneel laden, zeker wat de batterij van de elektrische wagen betreft. Tijdens het laden en ontladen van een batterij zal normaal gezien de levensduur van de batterij verminderen. Als dit bij een elektrische wagen nog eens extra gebeurt door bidirectioneel laden, dan zal de autofabrikant daar ook rekening mee moeten houden.

Naast het technische aspect speelt ook het fiscale aspect; iets dat ook bij hybride omvormers in pv-installaties nog in flux is. Er worden namelijk wagens opgeladen op kosten van de werkgever, waarna men deze energie zal verbruiken in de woning. Zal dit ook meetellen als een voordeel vanuit de werkgever? En hoe zit het met de belastingen?

Ten slotte lijkt het er dus op dat er nog heel wat te gebeuren staat op het vlak van AC-laden, met verschillende spelers die hier vol op in zetten. Mochten de obstakels hier te groot blijken, dan geven bepaalde fabrikanten aan volledig op DC-technologie te zullen overschakelen. Het is dus afwachten of AC-bidirectioneel laden inderdaad zal doorbreken.

Met medewerking van iLumen, Myenergi en Stagobel