Bent u al klaar voor de laadpalenstorm?

De elektrische wagen verovert stilaan de harten van de consument. Vandaag is ongeveer 1,6% van de nieuw ingeschreven wagens elektrisch, maar dat aandeel zal de komende jaren alleen maar stijgen. De gebruikers willen daarbij vooral zekerheid van een laadpaal in de nabijheid. Maar hoe gaat u daarbij best te werk?

 

Technologie

De technologie op zich is relatief eenvoudig. In het elektrisch voertuig bevinden zich afhankelijk van het type één of meerdere motoren. Naargelang van de grootte en van de prestaties varieert het totale vermogen van 15 tot 300 kW, al zit er zoveel evolutie in de markt dat deze cijfers snel achterhaald zullen zijn. De motoren worden gevoed via een accu, en dat is nog zo’n technologie die met rasse schreden vooruit gaat.

Een Tesla Model X en de Audi e-tron 55 klokken af op een capaciteit van 95 kWh en zitten daarmee aan de bovengrens van de personenwagens. Een ander populair model is de Nissan Leaf, deze zit met zijn accucapaciteit van 56 kWh eerder in de middenmoot. Let wel dat accucapaciteit op zich weinig vertelt over de actieradius van de wagen, want er zijn meerdere factoren die hierop invloed uitoefenen: de snelheid, rijstijl, gebruiksomgeving, buitentemperatuur, gewicht, ouderdom … 

Maar voor de plaatsing van de laadpaal gaan wij uiteraard wel uit van dit gegeven, al is het slechts een van de basisfactoren. De andere factoren zijn de laadmodus van het voertuig, het wagentype, het type aansluiting en het nettype van de woning.

Laadmodus

In de norm IEC 61851 worden vier laadmodi aangegeven. Mode 1 tot en met mode 3 zijn laadmodi voor wisselstroom, waarbij laadmodus 3 verder wordt onderverdeeld in de drie laadsituaties A, B en C. Mode 4 beschrijft de vereiste eigenschappen voor het DC-laden.

 

Mode 1 is dan wel meest eenvoudige systeem maar wordt in de praktijk niet ingezet. In dit geval wordt gebruik gemaakt van de bestaande installatie met 230V/10A huishoudstopcontact en is er geen begrenzing noch extra bescherming voorzien.

Mode 2 is voor residentiële woningen wel een meer toegepaste laadwijze. Ook hier kan van een standaard stopcontact gebruik gemaakt worden, maar er is in tegenstelling tot laadmodus 1 wél een controlerende functie aanwezig in de vorm van een aardlekbeveiliging in de kabel. Deze intelligentie regelt het laadproces. De laadstroom ligt hier in theorie op maximaal 32 A, het laadvermogen op maximaal 22 kW. Dit is wel enkel mogelijk in 3*400+N netten, voor standaardwoningen is dit in principe niet het geval. Daar moet wel bij vermeld worden dat de stroomsterkte door de wagen zelf begrensd wordt op standaard 10 A bij wijze van beveiliging. Het mag meteen duidelijk zijn dat deze werkwijze om meerdere redenen niet aan te raden is. Er is ten eerste het beperkt beschikbare vermogen om te laden. Een standaard particuliere woning beschikt over gemiddeld 10kVA. 's Nachts zou dat extra vermogen wel nog kunnen lukken, maar overdag kunnen makkelijk capaciteitsproblemen ontstaan. Een tweede probleem is de aanzienlijke laadtijd in deze laadmodus. Voor een voertuig met accu van 40 kWh -wat nog beperkt is- betekent dit al snel 18 u om helemaal ‘vol te tanken’. Ook wie dringend weg wil zou van een kale reis terugkomen, want na een halfuur zal de accu slechts 3% geladen zijn. Bij de andere laadmodi kan dat toch oplopen tot een goeie 25%, waarmee toch een kleine verplaatsing gemaakt kan worden. Het AREI laat overigens niet toe dat uit een stopcontact continu meer dan 10A afgenomen wordt, al bestaan er stopcontacten in een aparte kring die continu 16A toelaten.

Mode 3 is de AC laadmethode waarin een laadpaal met geïntegreerde aardlekschakelaar ingezet wordt. Dit geeft de gebruiker de meeste flexibiliteit. Omdat het vermogen groot is -22 kW bij driefasennet- Ongeacht of deze een 3,7 kW, 7,4 kW, 11 kW of 22 kW lader aan boord hebben. Desnoods kan gebruik gemaakt worden van een (auto)transformator om de spanning van de kring te verhogen. Let wel dat een autotransformator een fout geeft bij de aardingstest vermits er geen galvanische scheiding is tussen primaire en secundaire kant. Zo kan u omschakelen van een kring van 3 X 230 V zonder nulgeleider naar een kring van 3 X 400 V mocht dat nodig zijn. Als er geen driefasen 230 V beschikbaar is, zal de netwerkbeheerder de nodige aanpassingen moeten doen richting een driefasennet. De communicatie verloopt volgens OCPP (Open Charge Point Protocol).

Mode 4 is de enige DC laadmethode. Ook hier kunnen we spreken over een geavanceerde ladingsregeling met communicatie tussen het station en het voertuig. De communicatie verloopt hier via CanBus of OCPP.

 

Connectoren

Het type aansluiting kan ook variëren in functie van het type voertuig en laadpaal.

De aansluitingen type 1 zijn van het type SAE J1772 (zie foto) en werd oorspronkelijk vooral in Noord-Amerika en Japan gebruikt. Vandaag is dit aansluittype overal populair en we vinden deze onder meer terug bij bekende namen als Toyota, Nissan, Peugeot, Opel, Ford … Let wel dat het niet zo is dat elk merk slechts één type connector voorziet, dit hangt af van het model en soms zelfs van het jaar van productie.

Let wel dat het niet zo is dat elk merk slechts één type connector voorziet

Bij type 2 is de oorspronkelijke Europese standaard voor het laden van elektrische voertuigen. Met de type 2 connectoren is het mogelijk om voertuigen enkelfasig of driefasig 16/32A op te laden. Vooral de Duitse merken zoals Porsche, BWM, Audi en BMW vinden we hier terug, maar ook Tesla model S is uitgerust voor dit type.

Voor DC laden zijn eveneens 2 types populair, de Chademoconnector die bidirectioneel laden toelaat (zie kaderstuk over waarom dit nuttig kan zijn) en de CCS stekker die zowel AC als DC laden toelaat.

Wat zeggen de installatieregels?

Zoals gezegd zijn er enkele belangrijke elektrische voorwaarden verbonden aan de correcte plaatsing van een laadpaal:

• een correcte differentieelbeveiliging;
• een aardverbinding met een conforme verspreidingsweerstand;
• de noodzakelijke elektrische schema’s.

Zoals u weet is er sinds vorig jaar een nieuw AREI in voege. In deel 7 rond de bijzondere voorschriften is er ruimte voorzien voor een specifiek hoofdstuk rond deze materie, maar dat is vooralsnog niet ingevuld.

Momenteel is men wel bezig met het concrete ontwerp ervan. Tot het zover is kunnen we ons baseren op de algemene bepalingen die wel van toepassing zijn, maar niet specifiek voor laadpalen bedoeld waren.

We kunnen ons voorlopig baseren op de algemene bepalingen die wel van toepassing zijn, maar niet specifiek voor laadpalen bedoeld waren

Zo dient er toch wat aandacht te gaan naar de differentieelstroomschakelaar. Indien de foutstroom groter dan 6 mA DC is dan dient een specifieke differentieel geplaatst te worden. Deze beschermingsmaatregel is opgenomen onder deel 5.3.5.3.a van het nieuwe AREI.

De foutstroom kan bestaan uit zowel een AC als DC-component ingeval van niet-lineaire verbruikers

De achterliggende reden hiervan hoeven we niet ver te zoeken: de foutstroom kan bestaan uit zowel een AC- als DC-component ingeval van niet-lineaire verbruikers. Het stroomverloop kent in dat geval dus geen kenmerkend sinusoïdaal verloop, waardoor de werking van een klassieke differentieelschakelaar in het gedrang kan komen.
Volgens de norm van IEC 61851-1 moeten zowel enkelfasige als driefasige laadpunten beveiligd worden tegen deze DC-componenten in de foutstroom.

De geschikte oplossingen hiervoor zijn de plaatsing stroomopwaarts van een:

• Aardlekschakelaar 30mA type B of;
• Aardlekschakelaar 30 mA type A met bijkomende apparatuur die uitschakeling van de voeding garandeert in geval van DC-componenten met meer dan 6mA in de foutstroom. Een type A alleen is dus onvoldoende.

Plan voor de toekomst, niet voor het heden

Wat tot slot zeer vaak uit het oog verloren wordt, is de toekomstplanning van de huisinstallatie. De logische gedachtegang is dat men bij de aankoop van een elektrisch voertuig één aansluiting wil voorzien, maar men vergeet dat de volgende wagens van de echtgenote, die van de eventueel nog inwonende kinderen en die van de bezoekers ook elektrisch zullen worden binnen afzienbare tijd. Hou daar dus rekening mee bij het advies verlenen, dat helpt niet alleen uw klanten maar genereert meteen ook wat extra omzet.

VEHICLE TO GRID?
Het energievraagstuk in ons land verhit met de regelmaat van de klok de gemoederen. De problematiek is duidelijk: de regering wil de kernuitstap doorvoeren en rekent daarom op hernieuwbare energiebronnen om de noden te lenigen. Klein probleem hierbij: het volatiele karakter van vooral zon- en windenergie. Die volatiliteit is vandaag nog redelijk goed in te schatten, maar daarmee is er nog geen bevredigende oplossing voor windstille en donkere dagen.
Kunnen elektrische wagens een rol spelen om vraag en aanbod in het net in evenwicht te houden? Volgens schattingen zouden er tegen 2040 mogelijk 2 miljoen elektrische wagens op onze wegen rondrijden. Die 2 miljoen wagens vormen samen één gigantische batterij. Stel dat we deze batterij zouden kunnen inzetten om op de moeilijke dagen onze woningen te voorzien van elektriciteit, dan zou het net alvast een pak ontlast worden. Uiteraard zijn er hier nog heel wat technische barrières te overwinnen. De bestuurder wil uiteraard niet dat zijn voertuig ’s nachts zomaar leeggetrokken wordt zonder tegenpestatie, er is een intelligente sturing nodig in zowel het voertuig, de laadpaal, het net en de woning die voortdurend alle factoren zoals het weer, de temperatuur, laadstatus, rijprofiel, energieverbruiksprofiel woning en de toestand van het net afweegt om dit op een efficiënte manier te doen. Nog veel werk aan de winkel dus.

 Met dank aan Fimer en Schneider Electric