ZERAuto Expert Panel: is er wel genoeg stroom voor de elektrische auto’s?

De vraag:

Zijn de Nederlandse stroomproductie en het elektriciteitsnet opgewassen tegen een sterk toenemende stroomvraag in de avond en nacht als gevolg van het opladen van elektrische auto’s? Bij welke aantallen voertuigen moeten er structurele aanpassingen (investeringen) worden gedaan?

Fred Hagendoorn, EnergieTransitie
Voorzitter werkgroep hybridisering/elektrificering Platform Duurzame Mobiliteit (onderdeel EnergieTransitie)

In 2009 is er een uitgebreid rapport verschenen, uitgevoerd door Kema, ECN, IWO en E-distributie bedrijven, dat deze vraag adresseert. Zie ook www.itm-project.nl.

De conclusie van de studie is dat bij een E-wagenpark van > 20% er inderdaad grote problemen kunnen ontstaan. Dan hebben we het dus over een park grootte van ruim 1,4 mio auto’s/voertuigen. Overigens wordt in de studie de naar verwachting sterk toenemende penetratie van warmtepompen ook meegenomen bij het bepalen van de elektriciteitsvraag.
Met behulp van het Smart-grid concept kan evenwel de elektriciteitsvraag worden gestuurd en daarmee e.e.a. naar verwachting worden gemanaged.

Met name ook de verdere ontwikkeling van duurzaam opgewekte stroom is in de studie uiteraard meegenomen. En eigenlijk zouden alle EVs alleen met duurzaam opgewekte stroom moeten worden geladen om werkelijk een significante CO₂ besparing te realiseren.
Dus ja er moeten op termijn wel structurele aanpassingen worden gedaan. Het goede nieuws is dat we nu al weten in welke richting. Voor grootstedelijke gebieden met een hoge penetratie van EVs zou de introductie van Smart grids wel eens veel eerder dan 2025 noodzakelijk kunnen blijken te zijn.

Peter van der Sluis, Alliander
Programmamanager infrastructuur laadpunten elektrisch vervoer
ism
Prof.Ir W.L.Kling, TU in Eindhoven
Hoogleraar Electrical Energy Systems

Hoewel er nog veel onzeker is rond het gebruik en laden van elektrische auto’s is de verwachting dat dit de komende 10 jaar niet tot structurele problemen in de elektriciteitsnetten zal leiden. Ook de stroomproductie zal hier geen echte problemen door ondervinden.

De energievraag (kWh) en vermogensvraag (kW) van 200.000 elektrische auto’s kunnen probleemloos ingepast worden mits gespreid over het land. Waarschijnlijk ontstaan er zelfs geen problemen als 10 tot 20% van de Nederlanders elektrisch gaat rijden. We kunnen natuurlijk niet uitsluiten dat er geen enkel probleem ontstaat, maar dat zal veelal lokaal zijn.

Pas als er in een gebied meer dan 20% elektrische auto’s laden kunnen er mogelijk problemen ontstaan die opgelost moeten worden met netversterkingen. Onderzoek, meet- en testprogramma’s in de komende jaren moet nauwkeuriger duidelijk maken wanneer problemen te verwachten zijn.

Wel kunnen er problemen ontstaan bij mensen die thuis of op het werk opladen. De installaties van huizen zijn meestal uitgelegd voor belastingen van maximaal 2kW. Als de auto met meer vermogen oplaadt, is het verstandig de eigen installatie en eventueel de netaansluiting aan te passen. Dit geldt ook voor bedrijven.

Wanneer de laadpunten verkeerd op de installatie van het bedrijf worden aangesloten kan overbelasting ontstaan. In deze gevallen kunt u het beste het energiebedrijf of de VNI om advies vragen. De consequenties voor de stroomproductie zullen ook gering zijn bij 10 tot 20% elektrisch rijden. Er is in de komende 10 jaar voldoende reservecapaciteit om pieken op te vangen.

Achtergrond huidige elektriciteitsvoorziening:

In Nederland is in 2009 117TWh elektriciteit verbruikt. Dit verbruik is sinds 1990 met gemiddeld 1,95% gegroeid. De uitbreiding van de netten houdt dit probleemloos bij.

De maximale belasting in het elektriciteitsnet in 2009 bedroeg circa 14.000 MW (waarbij Wil Kling stelt dat dit op het niveau van 18.000MW ligt) zoals in figuur 2 te zien is. Het Nederlandse elektriciteitsnet is zo zwaar uitgelegd dat dit vermogen probleemloos getransporteerd kan worden. Op andere dagen is de maximale belasting overigens vaak lager. Zoals ook te zien is in figuur 2 was de maximale belasting in 2007 hoger dan in 2008. In het Nederlandse net zit dan ook een ruime zekerheidsmarge. Om onder alle omstandigheden voldoende transportcapaciteit te kunnen garanderen.

In 2008 stond tegenover deze piekbelasting van 14.000MW bijna 25.000MW aan productievermogen (tabel 1). Een deel daarvan, wind en zon, is niet op afroep beschikbaar. Als we dit niet meenemen, dan is er ruim 22.500MW aan productie beschikbaar. Meer dan voldoende om de huidige belastingpiek op te vangen.

Gevolgen elektriciteitsvraag elektrische auto’s:

Een gemiddelde personenauto rijdt in Nederland circa 14.000km per jaar (Bron: CBS). Als we aannemen dat een elektrische auto circa 15-20 kWh per 100km gebruikt, dan gaat het over 2100-2800kWh ( ter vergelijking een gemiddelde woning verbruikt ruim 3500 kWh/jaar). Als we hier het gemiddelde van nemen, betekent iedere elektrische auto 2.450 kWh extra verbruik. Met 1miljoen elektrische auto’s neemt het Nederlandse elektriciteitsverbruik dus met 2.450 mln kWh toe. Dit is circa 2% van de huidige elektriciteitsvraag (zie figuur 1) of 1 jaar normale groei. Dit zal dus niet snel tot problemen leiden.

Behalve voor elektriciteitsverbruik heeft de elektrische auto op gevolgen voor de belasting in het net. Hier bestaat nog veel onzekerheid over. De huidige elektrische auto laden met 2-10kW. Als de auto 2450kWh per jaar verbruikt, is dat per weekdag, we nemen voor het gemak aan dat je in het weekend niet rijdt, 10kWh.
Met een lader van 2kW kost dat 5uur. Bij 1miljoen auto’s leidt dat tot een extra belasting van 2GW gedurende 5 uur, als iedereen tegelijk laadt. Als dat tussen 8 uur ’s avonds en 8 uur ’s ochtends gebeurt, zal dat weinig structurele problemen geven (zie figuur 2).
Als iedereen tegelijk met 10kW oplaadt, dan geven 200.000 auto’s al een piek van 2GW. Deze piek duurt echter maar 1uur. Door echter dit laden te spreiden of met een lager vermogen te laden kunnen er meer auto’s probleemloos laden.

Met de eerste 200.000 elektrische auto’s, mits verspreid in het net, worden dus weinig problemen verwacht. Zelfs 1 miljoen auto’s leveren vermoedelijk geen problemen op, al hangt dat af van het vermogen waarmee geladen wordt. Of meer dan 1miljoen auto’s problemen gaan veroorzaken is nog onbekend, maar daar wordt de komende jaren onderzoek naar gedaan.

Ruud Hunik
Instituut voor Wetenschap en Ontwikkeling

Zeer lokaal kan zonder DSM (smart grids; vraagsturing) al snel een situatie bereikt worden van overbelasting door gelijktijdig laden. Dit is op wijkniveau en het komt door het feit, dat ervan uitgegaan wordt (bij de bepaling van de maximale belasting voor een serie huizen aangesloten op dezelfde kabel naar de wijktransformator) van niet gelijktijdig “groot” gebruik per huis (de som van de zekeringwaarden per huis opgeteld voor de aangesloten huizen is altijd aanzienlijk groter dan de wijkdeelzekering).

Daar zit het grote knelpunt. Een locale actie, waarbij bij zeer veel huizen in zo’n wijkdeel dagelijks geladen wordt en een gebeurtenis om gelijktijdigheid te veroorzaken (een wijkuitje met gelijktijdige terugkomst van de meeste bewoners), leidt dan al snel tot een storing.

Ga je daarentegen uit van een “nette” spreiding van E-auto’s over het hele land en een “nette” spreiding in de tijd van laden, dan kom je theoretisch bezien heel veel later pas in de problemen. Je zult dus moeten bepalen, welk risico nog acceptabel is, en moeten kunnen ingrijpen, wanneer de situatie te storingsgevoelig wordt.

Wellicht helpt hierbij de registratie van de E-auto’s gekoppeld aan de netaansluitingsgegevens. De precieze waarden van de diverse zekeringen en aantallen aansluitingen zijn bij de netbeheerders natuurlijk bekend en dat kan dan samen locaal voldoende informatie geven over de te verwachte storingsgevoeligheid en het moment bepalen, waarop DSM onvermijdelijk wordt. Dan moet je wel over de optie DSM kunnen beschikken.

Kjell Biezen, ESSENT
Manager Electric Transportation

Na een analyse van onze kant een jaar geleden was de conclusie dat er aan de netwerkzijde als eerste knelpunten zouden optreden. Capaciteit voor additionele stroomproductie voor EV is er voorlopig voldoende (in NL bestaat onder beleidsmakers eerder de ‘vrees’ dat er een overcapaciteit aan productiecapaciteit gaat ontstaan en NL een netto exporteur van stroom wordt).

Capaciteitsproblemen in het stroomnet zullen als gevolg van oplopende stroomvraag als eerste lokaal optreden (bij wijze van spreken op ‘straatniveau’). Daardoor is eigenlijk ook een ‘case by case’ analyse nodig om te kunnen beoordelen of in een bepaalde wijk of regio een netwerkcapaciteitsprobleem zal optreden. Algemeen statement is dus nauwelijks mogelijk maar tot ongeveer 100.000 elektrische voertuigen (gelijkmatig) verdeeld over NL is er in ieder geval geen issue