Elektrisch vervoer

‘Elektrisch vervoer moet snel invoegen in ons elektriciteitssysteem en in onze steden’

Het aantal hybride en elektrische auto's op de Nederlandse wegen stijgt de komende jaren exponentieel. Nu zijn er 120.000 auto's met een stekker, in 2025 zijn dat er naar verwachting 1 miljoen. Goed voor het milieu, zolang ze op groene stroom rijden(!), maar wat betekent die trend voor het elektriciteitsnet, voor de stroomprijs en voor ons straatbeeld?

"Als 5 procent van één miljoen elektrische auto’s tegelijk gaat laden, betekent dat een verdubbeling van het piekvermogen van 30 gigawatt in Nederland. Dat is compleet onrealistisch, dat kan het net nooit aan." Aan het woord is hoogleraar DC systems, Energy conversion & Storage Pavol Bauer. Hij doet onderzoek naar inpassing van elektrisch vervoer bij de afdeling Electrical Sustainable Energy. “De elektrische auto's komen uit de fabriek”, zegt Bauer, “maar de inpassing moeten we zelf doen. En dat wordt nog een hele puzzel.”
 
"Eén miljoen elektrische auto’s betekent ook één miljoen laadpalen. Willen we ons straatbeeld daar aan opofferen? Ik vind dat niet gepast in historische binnensteden, zoals Delft of Amsterdam. Ik zie dat als een extra reden om inductief laden te introduceren." 




Pavol Bauer (rechts) en PhD kandidaten

 

Bauer werkt al sinds 2010 aan inductieve laadsystemen voor elektrisch vervoer. Spoelen onder het wegdek stralen draadloos energie naar een voertuig dat erboven staat. Eigenlijk net als bij het opladen van een elektrische tandenborstel (zie kader inductief laden). Er zijn al rendementen van 90 procent mee gedemonstreerd.

Inductieve oplaadtegels kunnen de plaats innemen van oplichtende laadpalen op bedrijfsterreinen en woonwijken. Dat springt minder in het oog. De volgende stap, de elektrische taxibaan, bestaat uit een aaneenschakeling van inductieve tegels tot een 'laadbaan' van enkele tientallen meters. Het voordeel daarvan zou zijn dat elektrische taxi's draadloos opladen terwijl ze doorschuiven naar het begin van de rij. Na de taxirit keren ze weer terug om verder op te laden. Ook voor autonome auto's is zo'n inductieve laadbaan een uitkomst, omdat dan niemand de stekker kan vergeten.

Voor een goede inpassing in het elektriciteitsnet gaat Bauer uit van groene stroom uit voornamelijk zonne- en windenergie. Alleen dan is de CO2-reductie wezenlijk. Bij het gebruik van grijze stroom bedraagt de uitstoot de helft van een verbrandingsmotor. Een proefopstelling in zijn laboratorium simuleert het laden van elektrische auto's met zonnestroom op een bedrijfsterrein. Een 'multiplexing systeem' stuurt de elektriciteit om de beurt naar de verschillende auto's.

 

 

 

 

Wie meer haast heeft met opladen, betaalt een hogere prijs. Ook daaraan zullen we moeten wennen. In het begin van de middag zal op een zonnige dag de stroom gratis zijn, maar op andere momenten juist heel duur.
Elektrische auto's kunnen een rol spelen in de buffering van elektrische energie. In de toekomst is het goed denkbaar dat een huishouden niet langer voor de afgenomen energie betaalt (per kilowattuur), maar een vast bedrag betaalt voor het maximale vermogen. Zo kan een 1-kilowatt aansluiting voldoende zijn voor een woning met veel eigen zonnecellen op het dak in combinatie met een huisbatterij. Het zal lonend gemaakt worden om het net minder te belasten.
Veel, zo niet alles in de opkomst van elektrisch vervoer hangt af van de ontwikkeling van batterijen. Bauer: "Bij de introductie van de Tesla was de batterij drie keer duurder dan nu. De auto van de toekomst wordt steeds goedkoper en dat is de reden dat ik verwacht dat die één miljoen auto’s er ook echt komen."
Een kleine Kamermeerderheid steunde vorig jaar een motie om de verkoop van auto's met benzine- of dieselmotor al over tien jaar uit te faseren. Volgens het Energieakkoord zou dat pas in 2035 aan de orde zijn, maar de Kamer had kennelijk meer haast gekregen. De trend is duidelijk: de opmars van elektrisch vervoer zet door. We moeten haast maken met het ‘invoegen’ ervan in ons elektriciteitssysteem en in onze steden.

Inductief laden

In het laboratorium plaatst een student een modelauto boven een platte spoel. Hij zet een schakelaar om en de spanning over de accu's loopt op. Het lijkt wel toveren: het draadloos overzenden van vermogen. In principe werkt draadloze vermogensoverdracht van de ene spoel naar de andere net als in een transformator. Alleen is er in dit geval geen ijzeren juk dat de spoelen koppelt. In plaats daarvan verloopt inductieve vermogensoverdracht bij een hogere frequentie (typisch 100 kilohertz) en zijn beide spoelen zo afgesteld dat ze dezelfde resonantiefrequentie hebben. Contactless Power Transfer (CPT) heeft volgens Bauer veel voordelen ten opzichte van het laden met een snoer. Het is veiliger, gemakkelijker en onopvallend. Huidig onderzoek richt zich op het vergroten van het rendement en op het verminderen van strooivelden.

Dynamisch laden

Op de 'snelweg van de toekomst' wekken zonnecellen in en langs de weg energie op, samen met de in de wind trillende vortex windturbines. Onder het wegdek is een eindeloze rij spoelen aangebracht die draadloos energie doorstralen naar elektrische auto's die er overheen rijden. Dynamisch laden heet dat. Stoppen om op te laden hoeft niet meer. Toekomstmuziek? Jazeker.
Maar in een recent rapport van Rijkswaterstaat (An exploratory investigation into dynamic charging on main roads, december 2016) wordt de elektrische snelweg aangehaald als mogelijkheid om vrachttransport te verduurzamen: 'Het energiegebruik van de voertuigen in combinatie met de actieradius en de noodzaak om de batterijen klein te houden vanwege gewicht, ruimte en kosten, biedt mogelijkheden voor dynamisch laden op strategische punten en routes.' De snelweg van de toekomst kon wel eens op de rechterbaan beginnen.

Tekst: Jos Wassink
Foto: Mark Prins