Impact EV op residentiële installatieWelk effect heeft een elektrisch voertuig op de elektrische installatie van je huis? Wat als je ook zonnepanelen hebt? Zal het eigenverbruik stijgen?
Impact EV op residentiële installatie
Welk effect heeft een elektrisch voertuig op de elektrische installatie van je huis? Wat als je ook zonnepanelen hebt? Zal het eigenverbruik stijgen?
Elektrisch wagen thuis laden = stijging van het jaarverbruik !
De impact van het EV op de residentiële installatie hangt af van enkele parameters:
Hoeveelheid te laden energie
Maximaal laadvermogen
Het tijdstip van laden
Controlestrategie (dumb, smart, V2G)
Connectietijd van het voertuig
De impact van een elektrisch voertuig op de residentiële installatie lichten we toe met behulp van twee voorbeelden.
Voorbeeld 1:
Een gemiddeld huishouden met een jaarlijks elektriciteitsverbruik van 3500 kWh. De woning is voorzien van een zuidgericht PV-park (zonnepanelen) die eveneens op jaarbasis 3500 kWh aan elektrische energie opwekt. De eigenaar van de woning koopt een elektrisch voertuig en de bijhorende laadinfrastructuur. De gegevens van het voertuig en de laadinfrastructuur zie je in bijhorende tabel. De gebruiker kan het vertrekuur en de gewenste lading (SoC – State of Charge) bij vertrek instellen, dit brengt flexibiliteit voor ‘slimme’ controlestrategieën met zich mee. De situatie waarbij geen EV aanwezig is wordt vergeleken met drie verschillende (ont)laadstrategieën: dumb charging, smart charging & V2G.
Voor elke controlestrategie berekenen we gedurende een volledig jaar de energiestromen op kwartierbasis. We nemen drie lentedagen van het jaar 2019 om visueel voor te stellen.
Deze figuur visualiseert het oorspronkelijke geval, indien er nog geen EV geladen wordt. Het opgewekt PV-vermogen is geel, het gevraagde lastvermogen is rood. De zwarte volle lijn stelt de bi-directionele vermogensuitwisseling met het openbaar distributienet voor. Wanneer de PV-installatie meer energie opwekt dan we ogenblikkelijk verbruiken, injecteren we energie op het openbaar distributienet. Wanneer er ‘s avonds meer energie nodig is en de PV-installatie deze vraag niet kan inlossen spreken we het distributienet aan. Het net fungeert dus als ‘vrije’ buffer van elektrische energie
We voegen een elektrisch voertuig toe aan de installatie. Het laden van het elektrische voertuig is oranje. De beschikbaarheid van het voertuig is blauw en de state-of-charge (SoC) is groen. Dumb charging: het voertuig laadt bij thuiskomst aan vol vermogen, hier 3,6 kW tot deze volgeladen is of het laadproces onderbroken wordt. Het laden van het elektrisch voertuig zorgt voor een stijging van het jaarlijks energieverbruik. Indien het laden samenvalt met de productie van PV-energie, wordt er minder energie geïnjecteerd op het openbaar distributienet en stijgt het eigenverbruik van de PV-installatie. De zelfconsumptie neemt toe en de zelfvoorziening neemt af.
‘Slim’ laden van elektrisch voertuig. Doel? Eigenverbruik van de PV-installatie en dus ook de zelfconsumptie verder laten toenemen. Bij ‘smart charging’ geeft de gebruiker het vertrekuur en de gewenste SOC bij vertrek van de wagen mee. Zo kan het controlealgoritme het laadproces spreiden in vermogen en tijd. Zo hoeft de wagen niet onmiddellijk te laden, maar kan dit evengoed wanneer er zich een overproductie van PV-energie voordoet.
Elektrisch voertuig (ont)laadt ‘slim’. Doel? Het eigenverbruik van de PV-installatie en dus ook de ZC verder te laten toenemen. Bij ‘V2G’ geeft de gebruiker het vertrekuur en de gewenste SoC bij vertrek van de wagen mee. Zo kan het controlealgoritme het (ont)laadproces spreiden in vermogen en tijd. De wagen kan overdag laden met lokaal geproduceerde energie, om deze ‘s nachts of tijdens piekmomenten te ontladen voor het voeden van huishoudelijke toestellen.
Van de vier besproken situaties worden enkele parameters berekend op jaarbasis. Aangezien de PV-installatie niet gedimensioneerd is, rekening houdende met het verbruik van het EV, is het netto jaarverbruik in die situaties gelijk aan de hoeveelheid geladen energie. Het laden van het elektrisch voertuig zorgt voor een stijging van het jaarlijks energieverbruik. Indien het laden van het voertuig samenvalt met de productie van PV-energie, wordt er minder energie geïnjecteerd op het openbaar distributienet en stijgt het eigenverbruik van de PV-installatie. De zelfconsumptie neemt toe en de zelfvoorziening neemt af. Het toepassen van een ‘smart’ controlealgoritme zorgt voor een verdere stijging het eigenverbruik, hierdoor neemt zowel de ZV en de ZC met enkele procenten toe. Het toepassen van een bi-directioneel controlealgoritme heeft in dit voorbeeld geen impact op de verdere stijging van het eigenverbruik.
In het eerste voorbeeld veronderstellen we een vertrekuur van 7h en aankomstuur van 14h. Het spreekt voor zich dat het moment en duur wanneer het EV beschikbaar is, in grote mate de toename van het eigenverbruik van de installatie zal bepalen. Indien de wagen thuiskomt om 22h en terug vertrekt om 6h kan deze onmogelijk op eigen opgewekte PV-energie geladen worden. Op onderstaande figuren zie je voor elke combinatie van aankomst- en vertrekuur de toename van het eigenverbruik t.o.v. de situatie zonder EV visueel voorgesteld. Op de X-as zie je het aankomstuur van het EV, op de Y-as het aantal uren dat de wagen thuis aangesloten blijft staan tot aan vertrekuur. Deze plot stelt elk besproken controlealgoritme voor. Bij ‘Dumb charging ‘ zie je een kleine toename van het eigenverbruik (500-1000 kWh) indien het voertuig rond de middaguren aangesloten is. De stijging is te wijten aan het ogenblikkelijk samenvallen van geproduceerde PV-energie en het laden van de EV. Bij ‘smart’ charging is een grotere toename van het eigenverbruik (1000-2000 kWh) indien het voertuig voor een langere periode aangesloten blijft. De verdere stijging van het eigenverbruik is mogelijk door het laadproces op te delen in vermogen en tijd. Bij ‘V2G’ neemt het eigenverbruik in sommige gevallen nog in beperkte mate verder toe.
Voorbeeld 2:
In het tweede voorbeeld wordt de PV-installatie uitgebreid zodat het totale jaarverbruik, met inbegrip van het elektrisch voertuig, gedekt wordt. De gebruiker kan het vertrekuur en de gewenste SoC bij vertrek instellen, dit brengt flexibiliteit voor de verschillende controlestrategieën met zich mee.
Voor elke controlestrategie worden gedurende een volledig jaar de energiestromen op kwartierbasis berekend. We nemen drie lentedagen van het jaar 2019 die we visueel voorstellen.
Van de vier besproken situaties worden enkele parameters berekend op jaarbasis. De PV-installatie wordt uitgebreid zodat ook het extra verbruik voor het laden van het elektrisch voertuig op jaarbasis gedekt wordt. Een jaaropbrengst die gelijk is aan het jaarverbruik zorgt voor een netto jaarverbruik van 0 kWh. De toename aan PV-productie zorgt voor een toename van de hoeveelheid geïnjecteerde energie op het openbaar distributienet, maar ook voor een toename van het eigenverbruik. Het toepassen van een ‘smart’ controlealgoritme zorgt voor een verdere stijging het eigenverbruik, hierdoor neemt zowel de ZV en de ZC met enkele procenten toe. Het toepassen van een bi-directioneel controlealgoritme zorgt voor een verdere stijging van het eigenverbruik, ZC en ZV.
Op onderstaande figuren zie je voor elke combinatie van aankomst- en vertrekuur de toename van het eigenverbruik t.o.v. de situatie zonder EV. Bij ‘Dumb charging‘ merken we een toename van het eigenverbruik (1500-2000 kWh) indien het voertuig rond de middaguren aangesloten is. De stijging is te wijten aan de uitbreiding van de PV-installatie en het ogenblikkelijk samenvallen van geproduceerde PV-energie en het laden van de EV. Bij ‘smart’ charging is een grotere toename van het eigenverbruik waar te nemen (2000-2500 kWh) indien het voertuig voor een langere periode aangesloten blijft. De verdere stijging van het eigenverbruik wordt bereikt door het laadproces op te delen in vermogen en tijd. Bij ‘V2G’ neemt het eigenverbruik nog verder toe (2500-3000 kWh).
Conclusie:
Een EV thuis laden zorgt voor een stijging van het jaarverbruik. Indien de residentiële installatie voorzien is van zonnepanelen zal ook het eigenverbruik toenemen. De mate waarmee het eigenverbruik toeneemt is afhankelijk van het maximaal laadvermogen maar zeker ook van het aankomst- en vertrekuur van het EV. Slimme controlestrategieën kunnen zorgen voor een verder stijging van het eigenverbruik, een reductie van de vermogenpiek en een daling van de energiefactuur
