Slim laden en netintegratie

Slim laden coördineert wanneer en hoe snel elektrische voertuigen laden, zodat rekening kan worden gehouden met de behoeften van de bestuurder, de capaciteit van de locatie, de elektriciteitskosten en de omstandigheden op het stroomnet. Netintegratie breidt die regeling uit tot buiten één laadpunt door voertuigen, laadapparatuur, gebouwen, exploitanten en partijen in het energiesysteem via vastgelegde gegevens- en besturingsgrenzen met elkaar te verbinden.

Regeling, niet alleen connectiviteit

Een lader is niet slim alleen omdat deze een app, wifi of een gebruiksgeschiedenis heeft. Slim laden wijzigt het laadschema of de vermogenslimiet op basis van een doelstelling, terwijl het voertuig op tijd gereed blijft voor het benodigde vertrek.

De doelstelling kan lokaal of extern zijn. Thuis kan het laden worden uitgesteld tot een daltarief ingaat. Op een werkplek kan een vast elektrisch budget over geparkeerde auto's worden verdeeld. Een depot kan prioriteit geven aan voertuigen die vroeg vertrekken. Een locatiecontroller kan de vraag van elektrische voertuigen verlagen wanneer de belasting van het gebouw stijgt, terwijl een aggregator of een programma van een netbeheerder wijzigingen kan aanvragen op basis van de bredere omstandigheden op het stroomnet.

Deze functies vereisen verschillende hoeveelheden gegevens. Voor een eenvoudig schema zijn mogelijk alleen een klok en een gebruikersinstelling nodig. Geavanceerdere regeling kan gebruikmaken van de laadtoestand van het voertuig, de benodigde energie, de vertrektijd, de vraag op de locatie, lokale opwekking, elektriciteitsprijzen of een verzoek voor een netdienst. De beschikbaarheid van die gegevens hangt af van het voertuig, de EVSE, de installatie, de backend en de markt.

Beheerd eenrichtingsladen

Bij beheerd eenrichtingsladen, vaak V1G genoemd, stroomt elektriciteit alleen het voertuig in, terwijl het tijdstip of het tempo wordt geregeld. Veelvoorkomende vormen zijn:

Gepland laden, waarbij vooraf ingestelde start-, stop- of toegestane laadperioden worden gebruikt
Tariefoptimalisatie, waarbij energieverbruik naar perioden met lagere prijzen wordt verschoven
Laden met een overschot aan zonne-energie, waarbij de lokale opwekking wordt gevolgd binnen de bruikbare laadlimieten van het voertuig
Belastingsverdeling, waarbij de gecombineerde laadvraag binnen een vastgelegde capaciteit blijft
Laadbeheer voor wagenparken, waarbij energie wordt toegewezen op basis van routes, stilstandtijden en vertrekprioriteiten
Vraagrespons, waarbij het laden wordt aangepast als reactie op een verzoek of stimulans vanuit het energiesysteem

Deze vormen zijn verwant, maar niet onderling uitwisselbaar. Een timer meet de belasting van de locatie niet. Een wallbox die de opbrengst van zonnepanelen volgt, neemt niet noodzakelijk deel aan een programma van een netbeheerder. Een wagenparksysteem kan de inzetbaarheid van voertuigen optimaliseren zonder een live signaal van het stroomnet te ontvangen.

De controller heeft ook een dienstregel nodig. Het is eenvoudig om het vermogen voor elk voertuig evenveel te verlagen, maar daardoor kan een vroeg vertrekkende auto te weinig energie hebben. Geavanceerdere systemen kunnen minimale energiedoelen beschermen, operationeel kritieke voertuigen voorrang geven of uitgesteld laden inhalen nadat een beperking is opgeheven.

Locatiecapaciteit en vermogensverdeling

Het laadvermogen wordt door meer beperkt dan het nominale vermogen van de EVSE. De gebouwaansluiting, eindgroepen, fase-indeling, boordladers van voertuigen, limieten van connectoren en andere elektrische belastingen kunnen allemaal een lagere grens opleggen.

Een systeem met een vaste vermogensverdeling verdeelt een geconfigureerd EV-laadbudget over actieve connectoren. Dynamisch belastingsbeheer gaat verder: het meet of schat de veranderende niet-EV-vraag van de locatie en past het laadbudget aan, zodat het totaal binnen een limiet blijft. De verdeling over voertuigen kan vervolgens gelijk, op prioriteit gebaseerd of rond energie- en vertrekvereisten geoptimaliseerd zijn.

Werkelijke installaties hebben ook beperkingen voor minimale stroom, fasen en reactietijd. Sommige voertuigen stoppen met laden wanneer de stroom onder een bruikbaar niveau komt. Omschakelen tussen eenfasige en driefasige werking verloopt mogelijk niet naadloos. Vertragingen in meting en regeling vereisen een veiligheidsmarge, en bij uitval van de communicatie is een vastgelegde terugvallimiet nodig in plaats van een ongecontroleerde terugkeer naar het maximale vermogen.

Zie Home EV Charging voor installatie aan de consumentenzijde, dimensionering van circuits en planning van het dagelijkse energieverbruik.

Van een locatiecontroller naar het stroomnet

Netintegratie betekent niet dat een netbeheerder elke auto rechtstreeks aanstuurt. Een verzoek kan via een energieleverancier, laadexploitant, aggregator, wagenparkplatform, energiebeheersysteem van een gebouw of beheersysteem voor laadstations lopen voordat het bij de EVSE een limiet of schema wordt.

De op het stroomnet gerichte doelstelling kan zijn om een lokale capaciteitsbeperking te voorkomen, een gelijktijdige piek te verlagen, op variabele prijzen te reageren, hernieuwbare opwekking te benutten of een gecontracteerde flexibiliteitsdienst te leveren. Deelnameregels, vergoedingen, telemetrie, referentiewaarden en rechten om de regeling te negeren verschillen per programma. Een technisch regelbare lader komt daarom niet automatisch in aanmerking voor een netdienst.

De vervoersbehoefte van de bestuurder blijft de belangrijkste randvoorwaarde. Nuttige regeling vereist een vertrekdoel, een reserve of minimale energiebehoefte en een duidelijke manier om niet deel te nemen of onmiddellijk laden aan te vragen. Een systeem dat de elektriciteitskosten van vandaag minimaliseert maar het voertuig niet op tijd gereedmaakt, schiet tekort in zijn hoofddoel.

Hoe de protocollen in het geheel passen

Geen enkel protocol bestrijkt de volledige keten.

ISO 15118 definieert de communicatie tussen het voertuig en een compatibele EVSE, waaronder informatie die wordt gebruikt voor laadregeling en, in ISO 15118-20, bidirectionele vermogensoverdracht.
OCPP verbindt een laadstation met een beheersysteem voor laadstations. Ondersteunde versies kunnen laadprofielen, limieten, schema's en andere operationele functies overbrengen.
IEC 63110 definieert gebruikssituaties en een architectuur voor het beheer van infrastructuur voor het laden en ontladen van elektrische voertuigen bij partijen in e-mobiliteit en het energiesysteem.
Marktregels, tarieven, interfaces van netbeheerders, meetvereisten en nationale voorschriften voor elektrische installaties vullen de operationele grens aan.

Normen ondersteunen gemeenschappelijke berichten en interfaces, maar bewijzen geen interoperabiliteit van begin tot eind. Optionele protocolfuncties, toegang tot voertuiggegevens, softwareversies, certificaatsystemen, backend-implementaties en lokale programmaregels moeten nog steeds op elkaar aansluiten.

Afbakening ten opzichte van bidirectioneel laden

Voor slim laden hoeft geen vermogen te worden teruggeleverd. V1G kan flexibiliteit bieden door de vraag te verschuiven of te verlagen, terwijl elektriciteit alleen naar de accu blijft stromen.

Bidirectioneel laden maakt het bovendien mogelijk om de energiestroom om te keren. Dat brengt vraagstukken rond omzetting, netaansluiting, beveiliging, toestemming en gebruikssituaties met zich mee die voor gewoon beheerd laden niet nodig zijn. Vehicle-to-load, vehicle-to-home, vehicle-to-building en vehicle-to-grid worden behandeld in Bidirectional EV Charging.

Een systeem kan dus slim maar unidirectioneel zijn, bidirectioneel maar beperkt tot lokale noodstroom, of zowel slim als interactief met het stroomnet. Productbeschrijvingen moeten de exact ondersteunde functie noemen en termen als "slim", "V2X-ready" of "grid-ready" niet gebruiken alsof deze het volledige systeem garanderen.

Wat een exploitant of koper moet controleren

De nuttige specificatie betreft het volledige regeltraject, niet één logo. Controleer:

Welke doelstelling wordt ondersteund: timer, tarief, zonne-energie, locatiecapaciteit, inzetbaarheid van het wagenpark, vraagrespons of netdienst?
Waar de regeling wordt uitgevoerd en of essentieel laden doorgaat zonder de cloud van de leverancier of internetverbinding
Welke voertuiggegevens beschikbaar zijn en of doelen voor vertrek en minimale energie worden afgedwongen
Of limieten gelden voor één transactie, één EVSE, een laadstation of de hele locatie
Hoe wordt omgegaan met prioriteiten, faselimieten, minimale stroom en communicatiestoringen
Welke protocolversies en optionele profielen zijn geïmplementeerd en gecertificeerd
Wie een schema kan wijzigen, hoe de bestuurder dit kan negeren en welke gegevens worden bewaard
Of de lokale netbeheerder, het tarief of het flexibiliteitsprogramma de apparatuur en meetopstelling accepteert

Zie EV Charging: The Complete System voor het volledige vermogenstraject van de elektrische voeding naar de accu.