Thuisladen van een EV

Thuisladen is een vraagstuk van energieplanning en elektrische installatie. Het beste systeem vult de dagelijks verbruikte energie veilig aan, past binnen de beschikbare capaciteit van het gebouw en is gereed wanneer de auto moet vertrekken.

Begin met energie, niet met maximaal vermogen

Een grote batterij vereist niet automatisch een thuislader met hoog vermogen. Het gaat om de energie die tussen parkeerperiodes wordt verbruikt.

Neem als voorbeeld een bestuurder die dagelijks 60 km aflegt met een EV die 20 kWh/100 km verbruikt:

Door het voertuig verbruikte energie = 60 km × 20 kWh/100 km
                                      = 12 kWh

Als het volledige proces van stopcontact tot batterij 90% efficiënt zou zijn, zou voor het aanvullen van 12 kWh in de batterij ongeveer 13.3 kWh van de meter worden afgenomen. Verdeeld over tien geparkeerde uren is daarvoor gemiddeld slechts ongeveer 1.3 kW nodig. Het werkelijke verbruik, de verliezen, de temperatuur en de tarieven variëren, maar het voorbeeld laat zien waarom de verblijfsduur gedurende de nacht belangrijker kan zijn dan de totale batterijcapaciteit.

Houd een marge aan voor winterverbruik, onregelmatige lange dagen, beperkingen van de laadtijden en het gewenste herstel na een reis. Een huishouden met twee EV's kan meer behoefte hebben aan vermogensdeling dan aan twee stroomkringen met maximaal vermogen.

Het bruikbare laadvermogen is de laagste waarde van:

De gebouwaansluiting en de beschikbare reservecapaciteit
De eindgroep
De instelling van de EVSE
De kabel en connector
De AC-boordlader van het voertuig
Een eventuele limiet van het dynamische belastingsbeheer

Een wallbox van 11 kW kan geen 11 kW leveren aan een auto die beperkt is tot 7.4 kW, en een driefasige wallbox zorgt er niet voor dat een eenfasig voertuig op drie fasen laadt.

Laat de installatie ontwerpen voor continue belasting

Bij het laden van een EV kan vele uren een aanzienlijke stroom lopen. Dat verschilt van een apparaat dat slechts kort zijn nominale vermogen bereikt.

Een gekwalificeerde installateur moet het volgende beoordelen:

De capaciteit van de netaansluiting en verdeelkast
Bestaande piekbelastingen en toekomstige elektrificatie
Kabelroute, aderdoorsnede, spanningsval en omgevingstemperatuur
Een afzonderlijke eindgroep en overstroombeveiliging
Aardlekbeveiliging
Detectie van DC-lekstroom waar dit vereist is
De aardingsconfiguratie
Overspanningsbeveiliging en lokale eisen van de netbeheerder
Blootstelling buitenshuis, risico op botsingen, afwatering en beschermingsgraad van de behuizing
Vergunningen, inspectie, melding en regels voor netaansluiting

De exacte beveiligingen en aardingsoplossing hangen af van het rechtsgebied. IEC 61851 definieert eisen voor EVSE, maar nationale installatievoorschriften en de daadwerkelijke gebouwinstallatie blijven doorslaggevend. In de Verenigde Staten wijzen officiële richtlijnen op een afzonderlijke eindgroep voor EVSE; andere markten hanteren eigen regels voor stroomkringen, aardlekbeveiliging en voeding.

Huiseigenaren moeten de nominale waarde van de stroomkring, de EVSE-configuratie, testresultaten, het inbedrijfstellingsverslag en instructies voor het veilig spanningsloos maken van de apparatuur ontvangen.

Vast aangesloten EVSE, stopcontact of draagbare EVSE

Een juist gespecificeerde EVSE met stekker is niet per definitie onveilig. Het probleem is dat een stopcontact extra contacten toevoegt die los kunnen raken, slijten, corroderen of slecht geïnstalleerd kunnen zijn. Weerstand bij een verslechterd contact veroorzaakt warmte tijdens een lange sessie met hoge stroom.

Een vast aangesloten wallbox neemt de verbinding tussen stekker en stopcontact weg, ontmoedigt incidentele verplaatsing en is vaak de eenvoudigste keuze voor een permanente installatie met een hogere stroom. Een wallbox met stekker kan vervanging of seizoensgebonden verwijdering vergemakkelijken, maar het stopcontact, de behuizing, de stroomkring en de belastbaarheidsklasse moeten allemaal geschikt zijn voor langdurig laden van een EV. Lokale regels kunnen beperken welke opstelling is toegestaan.

De volgende afbeelding toont de gevolgen van oververhitte stopcontactverbindingen. Zij mag niet worden opgevat als bewijs dat elke EVSE met stekker zal uitvallen; de afbeelding illustreert waarom de kwaliteit van contacten, het aanhaalmoment, slijtage, temperatuur en inspectie belangrijk zijn.

Een draagbare Mode 2-kabelset kan nuttig zijn tijdens reizen of als noodoplossing wanneer het stopcontact en de stroomkring geschikt zijn. Deze mag niet worden gecombineerd met een gewoon verlengsnoer, een reisadapter, een beschadigd stopcontact of een onbekende stroomkring. Herhaald onbedoeld aanspreken van de beveiliging, verkleuring, een geur, geknetter of een hete stekker zijn redenen om het laden te stoppen en de installatie te laten inspecteren.

Kies het vermogen op basis van het parkeervenster

Een hoger vermogen is waardevol wanneer de auto laat op de avond bijna leeg terugkeert en vroeg moet vertrekken, of wanneer meerdere voertuigen dezelfde apparatuur delen. Het is minder waardevol wanneer de auto na een korte rit regelmatig twaalf uur stilstaat.

Nuttige vragen zijn:

Hoeveel kilowattuur moet doorgaans vóór vertrek worden aangevuld?
Wat is het kortste normale parkeervenster?
Welk AC-vermogen en welke faseconfiguratie kan de auto accepteren?
Delen een tweede EV, warmtepomp, inductiekookplaat, boiler of zonne-omvormer de aansluiting?
Kan de EVSE de stroom dynamisch verlagen wanneer de belasting van het gebouw toeneemt?
Is het goedkoper om bij de eerste installatie al voorbereidingen te treffen voor een toekomstige upgrade van kabels en verdeelkast?

Een zeer hoog AC-vermogen bij een woning kan extra kosten veroorzaken zonder de normale nachtelijke laadtijd te verkorten. Het kan ook de kosten voor piekbelasting verhogen of een verzwaring van de aansluiting noodzakelijk maken. Dynamisch belastingsbeheer kan vaak een bruikbare laadsnelheid behouden terwijl de totale stroom van de locatie onder een ingestelde limiet blijft.

Vaste kabels, contactdozen en dagelijks gebruiksgemak

Bij een EVSE met vaste kabel blijft de voertuigkabel aan de apparatuur bevestigd. Dit is snel in gebruik en waarborgt dat de nominale waarde van de kabel bij de apparatuur past, maar de kabel wordt blootgesteld aan het weer en beschadiging en kan duurder zijn om te vervangen.

Een EVSE zonder vaste kabel heeft een contactdoos. De bestuurder zorgt voor een kabel die afzonderlijk kan worden vervangen en opgeborgen, maar elke sessie vereist een tweede handmatige verbinding en de kabel kan worden vergeten.

Controleer de kabellengte ten opzichte van de positie van de voertuigaansluiting zonder dat de kabel een looppad moet kruisen, onder belasting strak opgerold blijft, langs scherpe randen schuurt of met zijn eigen gewicht aan de connector hangt. De montagehoogte, het ontwerp van de houder, verlichting, sneeuwvrijmaking, toegankelijkheid en een beschermd traject van de apparatuur naar de auto zijn elke dag belangrijk.

Connectorfamilies en posities van voertuigaansluitingen worden behandeld in EV Charging Connectors and Inlets.

Slim laden heeft meerdere betekenissen

Een verbonden wallbox kan starten op afstand, energiehistorie, toegangscontrole, tariefplanning, integratie met zonne-energie of deelname aan een programma van de netbeheerder bieden. Deze functies mogen niet met elkaar worden verward:

Gepland laden begint of stopt op gekozen tijdstippen.
Tariefoptimalisatie reageert op bekende of dynamische elektriciteitsprijzen.
Statische vermogensdeling verdeelt een vast stroombudget over meerdere laadpunten.
Dynamisch belastingsbeheer meet de vraag op de locatie en verandert de stroom naar de EV om binnen een limiet te blijven.
Laden met zonne-overschot volgt de lokale opwekking, afhankelijk van de minimale stabiele laadstroom en het fasegedrag van de auto.
Beheerd laden stelt een netbeheerder, aggregator of locatiebeheerder in staat de vraag aan te passen terwijl rekening wordt gehouden met de vertrekbehoefte van de bestuurder.

Een bruikbare slimme lader moet nog steeds veilig basisladen mogelijk maken als de clouddienst, app, wifi of het leveranciersaccount niet beschikbaar is. Kopers moeten de lokale bediening, het beleid voor softwareondersteuning, exportmogelijkheden voor energiegegevens, cyberbeveiligingsupdates en de gevolgen wanneer de fabrikant stopt met de dienst controleren.

Groot-Brittannië is een voorbeeld van een markt die slimme functionaliteit, standaardinstellingen voor daluren, willekeurige vertraging, inzicht in metingen en apparaatbeveiliging voor particuliere laadpunten reguleert. Elders gelden andere eisen.

De afbeelding van Nord Pool is een historisch prijsvoorbeeld en geen actueel tarief. Dynamische prijzen, belastingen, netkosten en opslagen van de leverancier moeten worden gecontroleerd voor het daadwerkelijke contract van de bestuurder.

Laadverliezen en batterij-instellingen

De energie die op de meter in rekening wordt gebracht, is groter dan de energie die in de batterij wordt opgeslagen. Verliezen treden op in de gebouwbekabeling, EVSE-elektronica, boordlader, hulpsystemen van het voertuig, thermische conditionering, geleiders en batterij. Bij laden met laag vermogen kan ook een groter deel van de ingevoerde energie worden gebruikt door het vaste eigenverbruik van het voertuig.

Laadlimieten, celgedrag, batterijtemperatuur en de afwegingen bij regelmatig laden tot een hoge laadtoestand worden behandeld in How an EV Battery Charges. Het thuislaadsysteem moet veilige, regelbare energie leveren; het voertuig bepaalt hoe die wordt gebruikt.

Een praktische specificatiechecklist

Noteer vóór de installatie:

Voertuigconnector en maximale AC-ingang
Ondersteuning voor één of drie fasen
Normale dagelijkse energiebehoefte en het kortste parkeervenster
Beschikbare aansluitcapaciteit en voorgestelde stroomkring
Vaste aansluiting of verbinding via een stopcontact
Vaste of losse kabel en het vereiste bereik
Omgevingsclassificatie voor binnen- of buitengebruik
Vereiste beveiliging, aarding, vergunningen en melding aan de netbeheerder
Statisch of dynamisch belastingsbeheer
Regeling voor tarief, zonne-energie en vertrektijd
Lokale werking wanneer de netwerkverbinding uitvalt
Garantie op zowel apparatuur als installatie

De juiste installatie is niet noodzakelijk de krachtigste. Het is de installatie die herhaaldelijk de benodigde energie kan leveren zonder de elektrische limieten van het voertuig, het gebouw of de lokale voorschriften te overschrijden. Zie EV Charging: The Complete System voor het verband tussen thuisladen, openbaar laden, AC, DC en laden aan de voertuigzijde.