Als je een typische Amerikaan bent, kom je thuis van je werk en begin je aan de schakelaars en knoppen te draaien: de was doen, eten koken, tv kijken. Nu zoveel andere mensen hetzelfde doen, is de spanning op het elektriciteitsnet in woonwijken momenteel hoger. Deze vraag zal alleen maar toenemen naarmate de wereld zich afwendt van fossiele brandstoffen, waarbij steeds meer mensen inductiekookplaten, warmtepompen en elektrische voertuigen.
Dat is een uitdaging voor nutsbedrijven, die nu al de krakende netwerken in de Verenigde Staten beheren, terwijl ze tegelijkertijd proberen aan de groeiende vraag naar energie te voldoen. Dus nu proberen ze elektrische voertuigen van een verplichting in een bezit te veranderen. Steeds meer modellen beschikken bijvoorbeeld over ‘vehicle-to-grid’- of V2G-functionaliteit, waardoor ze energie naar het elektriciteitsnet sturen als dat nodig is. Anderen experimenteren met zogenaamd actief beheerd opladen, waarbij algoritmen wankelen wanneer elektrische voertuigen opladen, in plaats van stroom te onttrekken zodra eigenaren ze in het stopcontact steken. Het idee is dat sommige mensen later opladen, maar nog steeds een volle batterij hebben als ze ’s ochtends naar hun werk vertrekken.
Een nieuwe relatie van de Brattle Group, een economisch en energieadviesbureau voor EnergyHub, dat dergelijke technologie ontwikkelt, gebruikte echte gegevens van eigenaren van elektrische voertuigen in de staat Washington om het potentieel van deze aanpak aan te tonen, zowel voor nutsbedrijven als voor chauffeurs. Ze ontdekten dat een actief beheerd laadprogramma elk jaar tot $ 400 per EV bespaart en dat de voertuigen ’s ochtends altijd volledig opgeladen waren. Nutsbedrijven lijken ook te profiteren, omdat de herverdeelde vraag resulteert in een minder intense piek in de vroege avond. Dat zou op zijn beurt betekenen dat een nutsbedrijf dure upgrades – die ze nodig hebben om de toegenomen elektrificatie mogelijk te maken – kan uitstellen en tegelijkertijd geld voor de belastingbetaler kan besparen.
Actief beheerd opladen werkt in combinatie met iets dat ‘gebruikstijd’ wordt genoemd, waarbij een nutsbedrijf verschillende tarieven in rekening brengt, afhankelijk van het tijdstip van de dag. Tussen 16.00 en 21.00 uur, wanneer de vraag groot is, zijn de tarieven ook hoog. Maar na 21.00 uur vallen ze. Eigenaars van elektrische voertuigen die tot laat in de avond wachten met opladen, betalen minder voor dezelfde elektriciteit.
Beprijzing op basis van gebruikstijd ontmoedigt het energieverbruik wanneer de vraag het grootst is, waardoor de belasting wordt verlicht en de hoeveelheid elektriciteitsbedrijven die elektriciteit moeten genereren wordt verminderd. Maar niets houdt iedereen tegen om in te loggen zodra de goedkopere tarieven om 21.00 uur van kracht worden. Naarmate de adoptie van elektrische voertuigen groeit, kan dit coördinatieprobleem een nieuwe piek in de vraag veroorzaken. “Alleen al een elektrisch voertuig kan de dubbele piekbelasting van een gemiddeld huis dragen”, zegt Akhilesh Ramakrishnan, hoofd energie bij de Brattle Group. “Het komt op het punt waarop ze anders moeten worden beheerd.”
Dit is waar actief beheerd opladen een rol speelt. Met behulp van een app geeft een eigenaar van een elektrisch voertuig aan wanneer hij zijn auto moet opladen en hoeveel lading er voor die dag nodig is. (De app leert in de loop van de tijd ook te voorspellen wanneer een voertuig wordt losgekoppeld.) Als ze om 18.00 uur thuiskomen, kan de eigenaar de stekker in het stopcontact steken, maar de auto begint niet met opladen. In plaats daarvan wacht het systeem tot een bepaald punt in de nacht voordat het sap wordt ingeschakeld, zodat er voldoende tijd is om het voertuig op de aangegeven tijd volledig op te laden. “Als klanten niet geloven dat we ze daar kunnen krijgen, laten ze ons hun voertuig niet effectief controleren”, zegt Freddie Hall, datawetenschapper bij EnergyHub.
De gemiddelde bestuurder legt slechts 30 mijl per dag af, voegde Hall eraan toe, en heeft elke nacht ongeveer twee uur opladen nodig. Door veel auto’s in buurten actief te beheren, kan het systeem de vraag gelijkmatiger over de nacht verdelen: mensen gaan eerder of later naar hun werk dan hun buren, voertuigen met grotere accu’s zullen langer nodig hebben om op te laden, en sommige zullen bijna leeg zijn, terwijl andere mogelijk moeten worden opgeladen.
Iedereen krijgt nog steeds de laagste prijzen met prijzen op basis van gebruikstijd, maar ze belasten het elektriciteitsnet niet door iedereen om 21.00 uur in rekening te brengen. “De resultaten zijn eigenlijk heel veelbelovend als het gaat om het terugdringen van piekbelastingen”, zegt Jan Kleissl, directeur van het Center for Energy Research van de Universiteit van Californië, San Diego, die niet bij het rapport betrokken was. “Het toont een groot potentieel voor het verlagen van de totale EV-laadkosten.”
Volgens het rapport zou het netwerk dankzij actief beheerd opladen het dubbele aantal elektrische voertuigen kunnen huisvesten voordat een nutsbedrijf zou moeten beginnen met het upgraden van het systeem om de extra belasting aan te kunnen. (En denk eens aan alle extra energievraag van zaken als datacenters.) Deze kosten worden onvermijdelijk doorberekend aan alle belastingbetalers. Maar, zo merkt het rapport op, actieve beheerde prijzen kunnen deze upgrades met wel tien jaar vertragen. “Naarmate elektrische voertuigen groeien, zullen er, als je deze oplossingen niet implementeert, nog veel meer upgrades plaatsvinden en dat zal voor iedereen gevolgen hebben”, aldus Ramakrishnan.
Tegelijkertijd zouden elektrische voertuigen deze tarieven op de lange termijn kunnen helpen verlagen, dankzij V2G, een afzonderlijke opkomende technologie. Hiermee kan een nutsbedrijf elektrische voertuigen die in garages geparkeerd staan, gebruiken als een groot back-up elektriciteitsnet. Dus als de vraag toeneemt, zullen die voertuigen het kan energie naar het elektriciteitsnet sturen zodat anderen het kunnen gebruikenof eenvoudigweg het huis waarin ze zich bevinden van stroom voorzien, waardoor de faciliteit feitelijk van het elektriciteitsnet wordt verwijderd en de vraag afneemt. (En denk aan alle vloten van elektrische voertuigen, zoals schoolbussen, met enorme batterijen om als extra energie te gebruiken.) Met al die reserve-energie hoeven nutsbedrijven misschien niet zoveel dure batterijfaciliteiten te bouwen, projecten waarvoor de belastingbetaler de rekening niet hoeft te betalen.
Actief beheerd opladen en V2G zouden samen kunnen werken, waarbij sommige batterijen om 18.00 uur ontladen terwijl ze stroom leveren, en later ’s nachts weer worden opgeladen. Maar dat ballet vergt meer grootschalige experimenten. “Hoe kunnen we ons aanpassen aan het ontladen van een batterij en deze ’s nachts opladen?” zei Sala. “Omdat je het de volgende dag in huis wilt hebben.”
Om de uitstoot van broeikasgassen zo snel mogelijk terug te dringen, heeft de wereld meer elektrische voertuigen nodig. Nu is het alleen een kwestie van ervoor zorgen dat ze het netwerk ten goede komen, in plaats van het te belasten.
Dit artikel verscheen oorspronkelijk in grond.
grond is een onafhankelijke non-profit mediaorganisatie die zich toelegt op het vertellen van verhalen over klimaatoplossingen en een rechtvaardige toekomst. Meer informatie over Grist.org
