Het aantal elektrische auto’s in Nederland groeit de laatste jaren hard. Er is voldoende stroom voor, mits die auto’s op een slimme manier worden opgeladen. We moeten daarom kijken naar nieuwe, efficiënte manieren om dat te doen. Het lectoraat Energie en Innovatie van de Hogeschool van Amsterdam doet er onderzoek naar met slim laden op grote schaal, zodat de elektrische-automarkt kan blijven groeien zonder dat het elektriciteitsnet overbelast raakt.
Wat je leest in dit artikel
Rick Wolbertus, associate lector Smart Energy Systems, vertelt over het onderzoek Slim laden op grote schaal. Hij bespreekt het concept van slim laden – auto’s worden op gunstige tijden opgeladen om het elektriciteitsnet te ontlasten – en bespreekt hoe dit kan werken dankzij lagere kosten op gunstige momenten of door het plaatsen van batterijen. Ook lees je over de uitdaging om alle betrokken partijen tevreden te houden, ondanks de verschillende belangen.
Elektrisch rijden heeft zijn definitieve doorbraak gemaakt. Het opladen van deze auto’s zorgt echter voor een verzwaring van de belasting van het lokale elektriciteitsnetwerk. Gemeentes en netbeheerders onderzoeken samen welke slimme laadtechnieken een oplossing kunnen bieden op grote schaal om zo grote investeringen in het elektriciteitsnet te voorkomen. Door de snelheid waarmee het probleem op ons afkomt en de diverse stadia van ontwikkeling van de oplossingen zorgt dat gemeentes geen goed overzicht hebben van welke techniek waar en wanneer het beste kan worden toegepast. De onderzoeksvraag binnen dit project luidt daarom ook: Hoe kunnen gemeentes en netbeheerders kiezen tussen de (combinaties van) verschillende slimme technieken voor het inpassen van laadpalen voor elektrische auto’s in het elektriciteitsnet met een evenwichtige afweging van de belangen van alle ketenpartners? De doelstelling van dit project is bij te dragen aan de evaluatie van verschillende slim laden technieken zodat publieke partijen zoals gemeentes, regionale overheden en netbeheerders rondom keuzes voor slimme inpassingen van laadinfrastructuur voor elektrische auto’s. Omdat verschillende technieken zich in verschillende stadia van ontwikkeling bevinden, maar er een hoge mate van urgentie is voor het verminderen van de druk op het elektriciteitsnet wordt er voor de publieke partijen een analyse gemaakt van het potentieel van de verschillende technieken in de tijd. De analyse bevat kennis over het potentieel, de technische toepassing, de organisatorische randvoorwaarden en een financiële afweging. Deze kennis zal zorgen voor het versnellen van de transitie naar zero-emissie vervoer binnen de gemeentes. De analyse wordt gedaan aan de hand van evaluatie van diverse projecten in de praktijk met een breed scala aan technieken, van de toepassing van (stationaire) batterijen, integratie in lokale energienetten en het grootschalig toepassen van slim laden. Inzichten hieruit worden geëvalueerd om tot een integraal advies voor publieke partijen te komen.
Over het onderzoek
Dit project wordt uitgevoerd binnen het lectoraat Energie en Innovatie en de onderzoekslijn Smart Energy Systems van de faculteit Techniek van de Hogeschool van Amsterdam. Het lectoraat draagt bij aan de energietransitie: het verricht toegepast onderzoek naar duurzame energie en energiebesparing. Het project is gestart in 2024 en loopt tot 2026.
Er wordt in Nederland in principe genoeg stroom opgewekt om te voldoen aan de vraag van het groeiende aantal elektrische auto’s. Maar als iedereen op hetzelfde moment besluit te laden, wordt het wel een probleem. Rick Wolbertus: “Het opladen gebeurt vaak op hetzelfde moment. Als mensen rond zes uur thuiskomen van hun werk, leggen ze hun auto aan de lader. Veel anderen gaan op datzelfde moment koken of zetten de verwarming aan – beide steeds vaker elektrisch. Kortom: er wordt op hetzelfde moment veel stroom gebruikt. Het elektriciteitsnet kan dat niet aan. Daarom is het belangrijk om te kijken naar manieren om je auto slim te laden.”
Slim laden is opladen op gunstige tijdstippen waardoor het elektriciteitsnet niet overbelast raakt. Wolbertus: “Samen met bedrijven en gemeentes kijken we naar de beste aanpak. Hoe ontlast je het net en hoe vermijd je de piekdrukte? Een mogelijke oplossing is mensen stimuleren om op andere tijden te laden: de prijs wordt lager als het minder druk is op het net; zo ook als het hard waait waardoor veel energie wordt opgewekt. Een andere oplossing waarnaar we kijken is het plaatsen van grote batterijen tussen laadpunten: batterijen die opladen op gunstige momenten. Zo kunnen mensen op ieder tijdstip hun auto laden, omdat ze stroom van de batterij pakken en niet direct van het elektriciteitsnet.”
Er is een landelijke afspraak gemaakt tussen alle partijen dat in 2025 60 procent van het laden slim gebeurt. Dit wordt volgens Wolbertus echter een lastige opgave: “Ik denk niet dat we dat in de praktijk gaan halen. Al was er de laatste jaren een flinke inhaalslag. Alle nieuwe contracten met laadpaalbeheerders schrijven nu slim laden voor.” Toch blijven er volgens Wolbertus uitdagingen: “We moeten de klanten beter uitleggen wat slim laden precies voor hen betekent. Naast die communicatie moeten er duidelijke afspraken komen over de technische standaarden waaraan de laadpalen moeten voldoen.”
Volgens Wolbertus is het lastig om alle partijen tevreden te houden, omdat de verschillende belangen kunnen botsen. Hij noemt een voorbeeld: “Het zou kunnen gebeuren dat er door slim laden minder opgeladen wordt op een bepaald moment. Vervelend voor de klant – die had een volle auto verwacht – maar ook voor de laadpaalbeheerders: zij hebben minder omzet en de netbeheerder wil die niet vergoeden. Zo komen er bij slim laden verschillende belangen en problemen kijken. Als onderzoekers moeten we die op een rij krijgen, afspraken maken en alles monitoren. We moeten een adviserende rol hebben tussen de partijen.”
Het onderzoek Slim laden op grote schaal is nog maar net gestart en loopt tot 2026. Wat hopen de onderzoekers tegen die tijd te bereiken? Wolbertus: “We willen gemeentes en partners concreet beleidsadvies geven over de manieren van slim laden die ze moeten toepassen. Hoe communiceer je naar de klant? En met welke technische aspecten moet je rekening houden bij het plaatsen van laadpalen? Die vragen willen we beantwoorden. Ook willen we het laadgedrag blijven monitoren. Het aantal elektrische auto’s groeit door en de doelgroep wordt groter. We willen modellen maken om deze groei te voorspellen. Ook willen we eventuele veranderingen in het rij- en laadgedrag ontdekken. Zo maken we slim laden gereed voor de toekomst.”
Benieuwd naar de eerste resultaten van het onderzoek? Bekijk de Monitoring Slim Laden
Aanleiding: De elektrische auto wordt steeds populairder en er zijn inmiddels meer dan 5.000 openbare en 5.000 semiopenbare oplaadpunten in Nederland. Professionals bij gemeenten, energiebedrijven, laadpuntexploitanten en netbeheerders missen echter de instrumenten waarmee zij tot onderbouwde besluitvorming omtrent de plaatsing en het aantal laadpunten kunnen komen. De belangrijkste vragen die ze hebben, hebben betrekking op beschikbaarheid en gebruik van de laadinfrastructuur (effectiviteit van de infrastructuur), en het sluitend krijgen van de businesscase (kostenefficiëntie). Doelstelling Het project wil bijdragen aan een van de grote uitdagingen rond elektrisch rijden: het ontwikkelen van een effectieve en kostenefficiënte laadinfrastructuur, gedragen door een sluitende businesscase. Het onderzoek bestaat uit het iteratief ontwikkelen van wiskundige voorspel- en simulatiemodellen voor de uitrol en het gebruik van de laadinfrastructuur. De projectdeelnemers toetsen deze modellen in de praktijk met concrete interventies in door de consortiumpartners geboden proeftuinen. De voorspellingen en simulaties worden vervolgens toegankelijk gemaakt voor de professionals bij gemeenten en bedrijven. Studenten ontwikkelen daarvoor instrumenten zoals kennisdashboards en decision-supportsystemen. Overige deelnemers kunnen bij het project aanhaken door casussen in te brengen die de studenten uitwerken met behulp van een datagedreven productontwikkelingsproces. Beoogde resultaten Concrete resultaten van dit project zijn onder andere: " een set gevalideerde en generiek toepasbare voorspel- en simulatiemodellen; " 10 uitgevoerde casestudies waarin concrete simulaties worden uitgevoerd en adviezen voor ketenpartijen worden gedestilleerd; " minimaal 3 experimenten waarin concrete interventies zijn uitgevoerd en geëvalueerd; " 3 geteste (kennis)dashboards voor te selecteren partijen; " 3 gerealiseerde datagedreven producten/services; " 3 concrete en geteste decision-supportsystemen voor nader te selecteren ketenpartijen.
Elektrisch rijden heeft zijn definitieve doorbraak gemaakt. Het opladen van deze auto’s zorgt echter voor een verzwaring van de belasting van het lokale elektriciteitsnetwerk. Gemeentes en netbeheerders onderzoeken samen welke slimme laadtechnieken een oplossing kunnen bieden op grote schaal om zo grote investeringen in het elektriciteitsnet te voorkomen. Door de snelheid waarmee het probleem op ons afkomt en de diverse stadia van ontwikkeling van de oplossingen zorgt dat gemeentes geen goed overzicht hebben van welke techniek waar en wanneer het beste kan worden toegepast. De onderzoeksvraag binnen dit project luidt daarom ook: Hoe kunnen gemeentes en netbeheerders kiezen tussen de (combinaties van) verschillende slimme technieken voor het inpassen van laadpalen voor elektrische auto’s in het elektriciteitsnet met een evenwichtige afweging van de belangen van alle ketenpartners? De doelstelling van dit project is bij te dragen aan de evaluatie van verschillende slim laden technieken zodat publieke partijen zoals gemeentes, regionale overheden en netbeheerders rondom keuzes voor slimme inpassingen van laadinfrastructuur voor elektrische auto’s. Omdat verschillende technieken zich in verschillende stadia van ontwikkeling bevinden, maar er een hoge mate van urgentie is voor het verminderen van de druk op het elektriciteitsnet wordt er voor de publieke partijen een analyse gemaakt van het potentieel van de verschillende technieken in de tijd. De analyse bevat kennis over het potentieel, de technische toepassing, de organisatorische randvoorwaarden en een financiële afweging. Deze kennis zal zorgen voor het versnellen van de transitie naar zero-emissie vervoer binnen de gemeentes. De analyse wordt gedaan aan de hand van evaluatie van diverse projecten in de praktijk met een breed scala aan technieken, van de toepassing van (stationaire) batterijen, integratie in lokale energienetten en het grootschalig toepassen van slim laden. Inzichten hieruit worden geëvalueerd om tot een integraal advies voor publieke partijen te komen.
Het project IDO-laad onderzocht samen met de vier grote steden, Amsterdam, Rotterdam, Den Haag, Utrecht, de Metropoolregio Amsterdam Elektrisch, laadpaalexploitanten, energieleveranciers en netbeheerders het laadgedrag van elektrisch rijders. Zowel op onderwijs als onderzoek en de beroepspraktijk zouden we de invloed van de onderzoeksresultaten willen vergroten. Om de volgende redenen willen we middels dit Top-up project aandacht besteden aan de verdere doorwerking van de resultaten van het IDO-laad project: Onderwijs – ontwikkeling onderwijsproducten: Binnen het project hebben tientallen studenten meegewerkt aan het onderzoek, heeft het data-gedreven karakter van het project het opzetten van de minor Big Data versneld en hebben studenten binnen deze minor aan cases gewerkt. Daarmee is de kwaliteit van data-science bij de HvA substantieel toegenomen en zijn studenten, onderzoekers, en docenten nu beter uitgerust om data te analyseren. Er liggen echter op basis van de opgedane ervaring en resultaten van dit onderzoeksproject mogelijkheden voor het ontwikkelen van gerichte onderwijsproducten die in het curriculum van de faculteit Techniek een vaste plek kunnen krijgen. Onderwijsproducten in de vorm van casuïstiek voor studenten op het gebied van sustainable energy systems en laadinfrastructuur, maar ook breder toepasbare en scrambled datasets voor bijvoorbeeld energiemodellering. Daarnaast kan de opgedane specifieke kennis over het gebruik van laadinfrastructuur toegankelijk en bruikbaar worden gemaakt voor onderwijs in de vorm van presentaties of instructie-manuals voor studenten die met dit onderwerp aan de slag gaan. Binnen IDO-laad is het team hier onvoldoende aan toe gekomen. Onderzoek en Beroepspraktijk – openbare data: De data van publieke laad-transacties is uniek, niet alleen in Nederland maar ook internationaal. Maandelijks komen er meerdere verzoeken van externe partijen bij de HvA of de G4/MRA gemeenten binnen. Zowel onderzoeksinstellingen als consultants, maar ook professionals uit de beroepspraktijk van laadinfrastructuur willen inzicht in laadgedrag . Op basis van de laaddata wil men bijvoorbeeld toekomstscenario’s doorrekenen (zoals het effect op het elektriciteitsnet) of heeft men behoefte aan specifieke kentallen van een bepaald gebied of regio. Nog steeds is het zo dat veel externe onderzoekers, consultants en wetenschappers aannames over laadgedrag gebruiken in hun modellen. Aannames die niet zelden een beperkt beeld van de werkelijkheid geven. Binnen IDO-laad is samen met de G4 en MRA-E de website evdata.nl ontwikkeld. Hier zijn op geaggregeerd niveau per stad kentallen m.b.t. laadgedrag te vinden. Op basis van verzoeken van externe partijen zouden we graag samen met de G4/MRA-E een aantal nieuwe rapporten voor evdata.nl willen ontwikkelen. Daarnaast is er behoefte aan via evdata.nl downloadbare pdf’s. Deze uitbreiding van mogelijkheden voor evdata.nl biedt de gemeenten de kans om hun data veilig te delen met een groot publiek en voor beleidsevaluaties op nationaal niveau beschikbaar te maken. Voor de HvA is het verder uitbreiden van de website met nieuwe kentallen en publicaties een kans om onderzoekers en mensen uit de beroepspraktijk te ondersteunen met meer gedegen resultaten over de impact van elektrisch rijden.
Op basis van laadgedrag is een schatting gemaakt van het geaggregeerde laadgedrag van de complete Nederlandse elektrische autovloot
The city of Amsterdam set the ambitious target of having local zero emission transport in 2025. To achieve thischallenging goal, the network of public charging stations needs to be developed. This expansion will increasethe load on the local electrical network. To avoid overload and instability in the electrical distribution network,smart charging needs to be implemented.During a period of 8 months, from January to Augustus 2018, the Flexpower 1 pilot is one of the 6 pilots of theSEEV4-City project, supported by the North Sea Region Interreg programme.From the 2100 public charging stations present at this time across the city of Amsterdam, 102 were selected fora split-run testing. 50 of the charging stations were used as reference with a constant available charging currentof 25 A. The other 52 were deployed with a time dependent current limitation. During the peak hours, in themorning, from 7:00 to 8:00 and in the evening from 17:00 to 20:00, the current available for the charging stationsis limited to prevent overload. Outside these hours, the current is set to 35 A, a higher value than the referencestations.
