Eind april 2020 telde Nederland meer dan 117.000 volledig elektrische auto’s, een cijfer dat met de maand groeit. Volledig elektrisch rijden is de toekomst van onze mobiliteit. Het past goed in het streven om een volledig uitstootvrije mobiliteit op te zetten, maar dan moeten we de elektrische auto wel groen laden. Een grijs geladen EV stoot nog steeds minder CO2 per kilometer uit dan een auto met traditionele verbrandingsmotor, maar geheel uitstootvrije kilometers zijn natuurlijk nóg veel beter. Alleen is er een klein probleem. Wanneer we massaal aan de elektrische auto gaan, kunnen we helemaal niet groen laden. Dat is waarom er meer aandacht gemaakt moet worden voor slim laden, want dit is de enige manier om elektrisch rijden en groene stroom te laten rijmen.
Wat is het probleem precies en hoe ontstaat dit?
Er wordt geschat dat er 2 miljoen elektrische auto’s in Nederland zullen rijden in 2030. Wanneer dat gehaald wordt, betekent dit een flinke afname van de vraag naar fossiele brandstoffen, zeker wanneer er groen geladen wordt. Ook zal de uitstoot van koolstofdioxide vele malen lager zijn dan nu het geval is. Alleen is dat niet mogelijk. De meeste groene energie in Nederland komt van windmolens en zonnepanelen. Overdag, vooral tussen de lunch en een uur of vier, is de intensiteit van de zon het hoogst. Op dat moment leveren de zonnepanelen de meeste energie. Windmolens leveren alleen optimaal energie bij een bepaalde windkracht (afhankelijk van het type windmolen).
Dit betekent concreet dat er piekmomenten zijn in het aanbod van groene stroom. Op zich is dat niet meer dan logisch, maar het is tegelijkertijd het grote probleem. De piekvraag valt namelijk niet samen met het piekaanbod. Overdag zijn de meeste mensen namelijk aan het werk en wordt de elektrische auto niet geladen. We laden de auto wanneer we thuiskomen ’s avonds. En helaas is dat voor de meeste mensen dezelfde tijd: tussen 5 en 6. En dan wordt er ook eten gekookt, de was wordt gedaan en we hebben heet water nodig om af te wassen en te douchen. Op dat moment leveren de zonnepanelen veel te weinig energie om de vraag op te vangen.
Waarom slaan we de groene stroom dan niet gewoon op? Omdat er veel te veel energie verloren gaat en we groene stroom dan niet optimaal in kunnen zetten. Elektrische opslag in accu’s zorgt voor de minste verliezen, maar het is een dure methode. Chemische opslag (bijvoorbeeld in methaan, ammonia of waterstof) is vele malen goedkoper, maar hier gaat veel meer energie verloren. Met de hoeveelheid energie die we nodig hebben voor het laden van twee miljoen elektrische auto’s plus alle huishoudens en bedrijven is een grootschalig verlies van groene stroom niet alleen onwenselijk, maar ook een reden waarom vraag en aanbod nooit op elkaar aan kunnen sluiten.
Zolang de piekvraag en het piekaanbod niet samenvalt én opslag van groene stroom niet optimaal geregeld kan worden, kunnen we een streep zetten door het idee van elektrische auto’s groen laden, want het is onmogelijk. Tenzij we een manier vinden om vraag en aanbod wel op elkaar aan te laten sluiten. Die manier is slim laden.
Slim laden en bi-directioneel laden zijn de toekomst
We kunnen de vraag naar energie nauwelijks sturen. Het aanbod van groene energie wordt bepaald door de weersomstandigheden en – hoewel we graag anders willen – daar kunnen we helemaal geen verandering in brengen. Daarom zijn slimme laadpalen ontwikkeld. Slim laden heeft alles te maken met het afstemmen van de energievraag op het bestaande aanbod.
De laadpaal is slim. Hij past de snelheid van het laden aan op het aanbod. Is er veel aanbod, dan laadt de paal vele malen sneller dan op de momenten waarop het aanbod beperkt is. Op die momenten dringt de laadpaal de snelheid van het laden terug (cut and divide) zodat het energienetwerk minder zwaar belast wordt en de vraag afgestemd wordt op het aanbod van groene stroom.
Uiteindelijk is het idee van een slim energienetwerk uiteraard vele malen breder dan alleen het elektrisch laden van auto’s, maar we beperken ons hier tot de EV omdat deze straks een veel grotere rol gaat spelen binnen de stroomvoorziening. De auto wordt namelijk een actieve speler in het netwerk.
Bi-directioneel laden; de auto als een opslaglocatie
We noemden het al eerder in deze tekst: elektrische opslag van groene stroom in accu’s is de meest optimale manier om duurzame energie op te slaan. De productie van accu’s die sterk genoeg zijn, is echter duur. Deze accu’s zitten al in de elektrische auto, dus kan deze gebruikt worden als opslaglocatie voor groene stroom op het moment dat er ontzettend veel aanbod is, maar de vraag extreem laag is (de gemiddelde zomerdag in Nederland rond 14:00 uur). Dit noemen we bi-directioneel laden.
De groene stroom die opgewekt wordt, wordt opgeslagen in de accu’s van de elektrische auto. Op het moment dat het aanbod van groene stroom terugloopt en de vraag stijgt, levert de elektrische auto stroom aan het netwerk. Zo kan er gewoon gewassen worden op groene stroom, zonder dat de zonnepanelen en windmolens op dat moment energie leveren.
Is slim laden écht de toekomst van de elektrische auto en groen laden?
Het probleem is duidelijk: twee miljoen elektrische auto’s laden op groene stroom zonder enorme verliezen door inefficiënte opslagmethodes kunnen we vergeten. Het is onmogelijk wanneer we niet overstappen op slim laden en een slimmer energienetwerk. Totdat er op een efficiënte manier energie gewonnen kan worden uit NH3 (ammonia), zijn we aangewezen op de elektrische opslag als oplossing voor het probleem van vraag en aanbod, waarbij de piekmomenten simpelweg niet samenvallen.
Als er twee miljoen elektrische auto’s in Nederland komen te rijden, dan vormen deze auto’s zowel het probleem als de oplossing. Wordt er slim geladen en wordt het accupakket in de elektrische auto gebruikt als opslaglocatie door bi-directioneel laden te gebruiken, dan kunnen we inderdaad uitkijken naar een CO2-uitstootvrije mobiliteit in Nederland; waarbij groene stroom in huishoudens en bedrijven gebruiken ook ineens veel makkelijker wordt.