​Elektrische auto moet slim gaan laden

11.07.2016 | Branchenieuws | 1227 keer bekeken
​Elektrische auto moet slim gaan laden

Elektrische auto’s moeten in de toekomst beschikken over slimme software voor het opladen, omdat ze anders het elektriciteitsnet teveel belasten. Dit slim laden resulteert ook in lagere stroomprijzen, blijkt uit onderzoek.

Een elektrische volledig auto opladen kost soms meer energie dan een huishouden in een hele dag gebruikt. Als bestuurders thuiskomen van hun werk en allemaal op hetzelfde moment hun auto opladen, zou dat zelfs het elektriciteitsnet kunnen destabiliseren, zegt promovendus Konstantina Valogianni van Rotterdam School of Management van de Erasmus Universiteit. In haar proefschrift beschrijft ze hoe zelflerende algoritmes pieken in de vraag voorkomen en de stroomkosten voor consumenten kunnen verlagen.

Piekvraag
Elektrische voertuigen (EV's) maken transport duurzamer, maar kunnen ook nadelige gevolgen hebben, stelt onderzoeker Valogianni in haar proefschrift. Het stroomnet en energiecentrales zijn namelijk in de eerste plaats ontworpen om in behoeften van huishoudens te voorzien. Als er te veel auto's tegelijkertijd worden ingeplugd, vooral aan het eind van de werkdag, rond zes uur 's avonds, kunnen ze de piekende vraag naar stroom nauwelijks aan.

Het opstarten van extra centrales kan zulke pieken wel opvangen, maar is vervuilend en kostbaar. Dit leidt weer tot hogere stroomprijzen voor consumenten. Als het aantal EV's blijft toenemen, zoals in de komende jaren wordt verwacht, kan het aantal pieken onbeheersbaar worden, wat zelfs kan leiden tot stroomuitval (blackouts). 

Daluren of beperkt laden
Volgens Valogianni kunnen de piekbelastingen worden voorkomen door het opladen van EV’s beter te reguleren. Bijvoorbeeld door de auto’s in daluren te laten opladen, of niet meer te laten opladen dan nodig voor normaal gebruik. Daarnaast is het mogelijk om geparkeerde EV's tijdens pieken stroom aan het netwerk te laten terugleveren.

Er zijn in principe twee manieren om het opladen van elektrische auto’s te managen, zegt de onderzoekster. De netbeheerder kan top-down ingrijpen op de vraag door de stroomprijs aan te passen. De markt zal daarop reageren door meer of minder elektriciteit in te kopen. Anderzijds kunnen consumenten de boordcomputer in hun EV laten beslissen over de beste tijd om op te laden of energie terug te verkopen aan het stroomnet. Valogianni ontwikkelde en testte algoritmes die beide benaderingen ondersteunen. Vooral de combinatie ervan van die twee benaderingen heeft veel toekomstpotentieel, verwacht ze.

Konstantina_Valogianni_ErasmusUniversity

Konstantina Valogianni beschrijft hoe zelflerende algoritmes pieken in de vraag voorkomen en de stroomkosten voor consumenten kunnen verlagen.

Boordcomputers
Voor een van haar studies ontwikkelde Valogianni een algoritme waarmee intelligente software in de boordcomputer van de auto zelfstandig beslissingen kan nemen over het opladen van de batterij. De software leert continu bij over de voorkeuren van de bestuurder door goed te observeren hoe het voertuig gebruikt wordt, wanneer er wordt opgeladen en hoeveel elektriciteit het huishouden verbruikt. De software analyseert dit en zet het af tegen de constant schommelende energieprijs. Vervolgens besluit de computer wat het juiste moment is om op te laden, of wanneer het beter is om de in de batterij opgeslagen overtollige energie terug te verkopen aan het netwerk.

De intelligente software kan ook besluiten om de auto niet volledig op te laden als verwacht wordt dat de eigenaar de volgende ochtend alleen een kort ritje naar het  werk gaat maken. De software zorgt er zo voor dat de accu altijd voldoende energie bevat voor het verwachte gebruik terwijl de laadkosten laag blijven. Valogianni benadrukt de flexibiliteit van het systeem. De gebruiker kan elk moment besluiten de boordcomputer buitenspel te zetten. Bijvoorbeeld omdat de volgende dag  een lange rit gepland staat waar een volledig opgeladen accu voor nodig is.

Prijsdaling
Wanneer veel eigenaren van elektrische auto’s besluiten de slimme software te installeren die Valogianni ontwikkelde, daalt de vraag naar dure piekenergie. Als gevolg daarvan dalen de stroomprijzen. Valogianni deed verschillende scenariostudies om uit te zoeken hoeveel precies en baseerde haar scenario's op werkelijke gebruiksgegevens van elektrische auto’s. In het meest optimistische scenario met 1.000.000 elektrische auto’s op de weg, daalde de marktprijs voor elektriciteit door gebruik van de software met gemiddeld 55 procent.

Veilingen
Er is nog een andere manier om piekbelasting door het opladen van elektrische auto's te voorkomen: de netbeheerder laten bepalen wat het beste moment is om op te laden. Dit betekent dat sommige klanten moeten wachten op een rustig moment voordat zij aan de beurt zijn. De uitdaging is dan om iedereen tevreden te houden. Wachttijden mogen immers niet oncomfortabel lang worden, terwijl tegelijkertijd het netwerk zo min mogelijk belast moet worden.

Mobiele app
Valogianni ontdekte dat een bijna ‘real time’ veiling van stroom een oplossing biedt voor dit dilemma. Met zo’n veiling informeren energiebedrijven hun klanten via een mobiele app over hun actuele stroomprijzen. Door hun prijzen bij grote vraag te verhogen, en bij minder vraag te verlagen, kunnen zij hun klanten ertoe aanzetten de beste tijd te kiezen om hun auto op te laden. Na modellering en praktijktests met de app blijkt het systeem het stroomaanbod eerlijk te kunnen verdelen over klanten en blijven hun auto's opgeladen, terwijl piekbelastingen van het netwerk afnemen.

Hybride
Volgens de onderzoekster zou een combinatie van de algoritmes voor consumenten en netbeheerders zelfs nog betere resultaten opleveren. Een dergelijk hybride systeem leert individuele consumentenvoorkeuren herkennen en geeft tegelijkertijd netbeheerders genoeg invloed op de vraag om ongewenste piekbelastingen te voorkomen.

Foto: Een Fransman laadt zijn elektrische Renault op met een openbare laadpaal. Het zogeheten model Zoe is in Frankrijk en Duitsland een van de best verkochte elektrische auto’s (foto Zerauto.nl)

Redactie Ensoc, 11-jul-16

Meld je aan voor de nieuwsbrief

Meld jezelf nu aan voor de Ensoc nieuwsbrief en ontvang het laatste nieuws, trends en aanbiedingen.

Reacties (5)

Reageren
  • P. Lomito
    13.07.2016 - 11:17 uur | P. Lomito

    Mooi overzicht. Helaas gaan de energiebelastingen komende jaren snel stijgen, de Opslag Duurzame Energie is afgelopen jaren telkens met zo'n 55% verhoogd.

    Die snelle verhoging heeft te maken met de gigantische bedragen (SDE+) die nu jaarlijks worden toegekend aan investeerders in duurzame opwekking. Afgelopen jaren was dat 3,5 miljard euro per jaar, in 2016 is dat zelfs opgestuwd naar 9 miljard euro. De SDE+ subsidie moet volledig gefinancierd worden uit de ODE. Kostenramingen van het Energieakkoord komen op minimaal 100 miljard euro in 15 jaar, met 7,5 miljoen aansluitingen en gemiddeld 3500 kWh stroomverbruik per jaar en 1500 m³ gasverbruik per jaar gaat de ODE 100ma / (15jr x 7,5mo) = ca. 900 euro per jaar kosten per aansluiting, ongeveer 500 voor stroom en 400 voor gas. Voor alleen stroom geeft dat een ODE van 500/3500= € 0,14 per kWh. Met BTW is dat € 0,17 per kWh.

    Voor het normaaltarief betaal je dan (per kWh):
    - leveringskosten 4 eurocent
    - energiebelasting 12 eurocent
    - ODE 14 eurocent
    - BTW 6 eurocent
    - totaal 36 eurocent per kWh (2x zo hoog als de 18 eurocent die we nu betalen).

    Ga je de leveringstarieven differentiëren van -2 tot +2 eurocent dan volgt daar een stroomtarief uit van 34 - 38 eurocent, een variatie van plusmin 11%, te weinig om consumenten bij piekgebruik weg te houden.

  • Anton Schiere
    12.07.2016 - 21:49 uur | Anton Schiere

    Ik ben het volledig oneens met het gestelde door de heer Limoto.

    Zonder de bestaande fiscale opslagen (Energiebelasting, Opslag duurzame energie en BTW) te wijzigen is het goed te doen om tot een breder en meer substantieel tarief onderscheid te komen. Spread 156% zie onderstaande tabel. Terwijl het voor zowel de energieleverancier, als voor de (SLIMME)afnemer budget neutraal uitkomt. Het mag immers niet leiden tot een verkapte tariefverhoging. Dankzij de vrije markt van aanbieders zal dat overigens ook wel worden voorkomen.

    Huidige tarieven (ENECO):
    Leveringstarief Energiebel. Duurzaam Totaal incl. BTW
    Daltarief per kWh € 0,04671 € 0,12185 € 0,00678 € 0,17533 € 0,2121
    Normaaltarief kWh € 0,05700 € 0,12185 € 0,00678 € 0,18563 € 0,2246

    Breder gedifferentieerde tariefstructuur:
    Leveringstarief Energiebel. Duurzaam Totaal incl. BTW
    SuperDaltarief p.kWh € 0,01500 € 0,12185 € 0,00678 € 0,14363 € 0,1737
    Daltarief per kWh € 0,04000 € 0,12185 € 0,00678 € 0,16863 € 0,2040
    Normaaltarief kWh € 0,06000 € 0,12185 € 0,00678 € 0,18863 € 0,2282
    SuperToptarief p.kWh € 0,09500 € 0,12185 € 0,00678 € 0,22363 € 0,2705

    MAAR, en ik herhaal mijzelf, dit mag pas zo worden ingevoerd, nadat:
    - de energieleveranciers/netbeheerder via stuurpulsen over het net afnemers informeren over welk tarief op enig moment van toepassing is;
    - er in plaats van domme slimme meters echt intelligente slimme meters zijn.
    Hier zullen wel met de industrie, Europa-breed communicatieprotocollen voor moeten worden ontwikkeld, zulks in lijn met de eerder over dit onderwerp publicerende Hooggeleerde mevrouw uit Tilburg.
    Ik schreef hier al eerder, dat met name de witgoed sector hier dan met haar producten zeker op gaat inspelen met in- en afschakel features voor haar apparaten. Daarbij en dat geldt dan nog meer voor e-auto’s, gebruikmakend van algoritmen à la die van mevrouw Konstantina Valogianni.

    Al zijn al die algoritmen minder spannend dan ze op het oog lijken:
    - wasgoed kun je niet eindeloos in het zeepsop, of in half droge toestand in de machine laten zitten;
    - tegen de tijd, dat je vriezer boven de – 16 C. komt zal het vriesaggregaat echt aan moeten slaan;
    - en als je 20 kWh in je autobatterijpakket moet laden uit een 16 Amp netstroomaansluiting en je moet ’s ochtends om 07:00 uur wegrijden, dan moet dat laadproces toch echt uiterlijk tegen twaalven ’s avonds starten.

    Dan nog over van wat mevrouw Valogianni voorstelt: het uit autobatterijpakketten terugleveren aan het net. Dit is technisch theoretisch een geweldig verhaal, maar praktisch budgettair drie dubbel doorgehaalde onzin en wel hierom:
    - Piekmomenten op het net zullen zich vooral voordoen in de vooravond (als de zon ondergaat en de wind gaat liggen) en het verbruik is dan, zoals iedereen ook schrijft, thuis juist op z’n hoogst. Als de auto dan ook net thuis is gekomen zal het batterijpakket veelal leeg althans amper substantieel geladen zijn om de juist dan die benodigde kWh’s te kunnen leveren.
    - Maar belangrijker nog, realiseert zij zich wel wat de slijtagekosten van een Lithium pakket zijn per door zo’n pakket geleverde kWh?
    Hierover is op www.elektrischvaren.info gedetailleerde info te vinden, maar geef er een klap op: € 0,25 per kWh.
    Dat zou dus tot een teruglevertarief, rekening houdende met alle converter verliezen, van dik € 0,50 per kWh moeten leiden, want je moet die stroom wel eerst in dat batterijpakket geladen hebben.
    - En hoe gaat het dan met de verrekening van die slijtagekosten tussen de terugleverende leaserijder en de leasemaatschappij?

    Kortom ik hoop dat ze bij Erasmus Universiteit nog eens heel goed nadenken alvorens ze deze mevrouw Valogianni überhaupt maar de doctorstitel toekennen, want haar algoritmen, hoe nuttig ook, halen niets uit zonder de daartoe vereiste brede tarief- en communicatieinfrastructuur en die moet dan wel heel breed worden, wil terugleveren uit een auto batterijpakket renderen.

  • P. Lomito
    12.07.2016 - 16:59 uur | P. Lomito

    "een bredere tariefdifferentiatie die sturend werkt op het consumenten gedrag"

    Dat is inderdaad het probleem, het kWh-tarief bestaat vooral uit belastingen en slechts voor 20% uit leveringskosten. Met de voorgenomen verhogingen van die belastingen en de onvermijdelijke verlaging van leveringskosten door overcapaciteit aan waardeloze hernieuwbare stroom zal de tariefdifferentiatie juist smaller worden (bandbreedte ca. 1-2 eurocent/kWh), ofwel totaal geen prikkel om gebruiksflexibiliteit in te leveren.

    De energiebedrijven en netbeheerders zouden graag met een veel bredere bandbreedte werken maar dat betekent dat de overheid een fors deel van haar belastinginkomsten uit energieverbruik zal moeten inleveren waarmee het Energieakkoord op losse schroeven komt. Kansloos dus (met deze regering)...

  • Anton Schiere
    12.07.2016 - 13:45 uur | Anton Schiere

    Dit is nu het zoveelste artikel, dat op deze website wordt gepubliceerd, dat opnieuw om de hete brei heen draait.

    Als je piekbelastingen op het net wilt voorkomen en dus wilt, dat consumenten hun verbruiksmomenten daartoe aanpassen, dan zullen de energieleveranciers moeten communiceren wanneer er sprake is van piekbelasting. Eerder schreef ik daarvan al, dat zij dan stuurpulsen via het net moeten meegeven op grond waarvan verbruikers aan of afgeschakeld kunnen worden.
    Met de algoritmen van mevrouw Konstantina Valogianni kan dan bepaald worden, of een apparaat ook echt uitgezet kan worden of niet.

    Vervolgens heeft zij het over en ik neem aan dat zij bedoelt, door de dag heen, schommelende energieprijzen. Haar algoritme zou die real time wel van internet kunnen halen en op grond daarvan besluiten apparaten aan- of uit te schakelen. Echter de geweldige domme slimme meters, waar onze energiebedrijven nu op inzetten kennen maar twee telwerken (+ twee voor terug leveren) en daarmee dus maar twee tarieven.

    Kortom wat is er naast haar slimme software allereerst nodig:
    - Energiebedrijven die communiceren over de belasting op het net en complementair daaraan
    - een bredere tariefdifferentiatie die sturend werkt op het consumenten gedrag.
    Of te wel de energiebedrijven zijn aan zet om in deze beide zaken te voorzien en voor wat betreft het tariferen inzet van een nieuwe generatie dan nu echt slimme meters.

  • P. Lomito
    11.07.2016 - 10:07 uur | P. Lomito

    Verkeerde keuzes gemaakt (Energieakkoord) en als gevolg daarvan een groter wordende verzameling deelproblemen. Nu stort iedereen die graag een graantje wil meepikken van de duurzaamheidscultus zich op die deelproblemen waarbij de slimme oplossingen je om de oren vliegen. Helaas wordt de oorzaak van die deelproblemen niet weggenomen en daarmee zal er nooit een echte doorbraak komen. De uitvoering van het Energieakkoord zal de energiekosten van consumenten snel doen laten stijgen, niet alleen via hogere leveringskosten maar vooral via hogere transportkosten, energiebelastingen en BTW over al die zaken. De duurzame deeloplossingen worden daarmee vooral een DURE aangelegenheid zonder dat daar enig meetbaar milieuvoordeel tegenover staat. Met subsidies is deze ongemakkelijke waarheid nog wel enige tijd te verhullen maar uiteindelijk zullen de onnodige kosten in volle omvang gevoeld worden door consumenten. Bijvoorbeeld omdat de accupack niet de beloofde levensduur blijkt te hebben, de actieradius sneller afneemt en de kosten voor een nieuwe accupack en verwerking van de uitgeputte accu's eerder stijgen dan dalen.