Wat is lastbeheer (load management) bij het laden van elektrische auto's?

Wilt u meerdere elektrische auto's tegelijk laden, dan is niet de lader maar vaak de elektrische capaciteit van het gebouw de beperkende factor. Het aansluitvermogen van een appartementencomplex, een bedrijf of de parkeergarage van een winkelcentrum is begrensd; draaien alle laders tegelijk op vol vermogen, dan schakelt de hoofdzekering af of raakt de transformator overbelast. Lastbeheer (load management) is precies het systeem dat dat probleem oplost.

Wat is lastbeheer (load management)?

Lastbeheer is de regelmethode die het beschikbare vermogen op een locatie slim over meerdere laders verdeelt zonder de bestaande elektrische capaciteit te overschrijden. Het systeem volgt voortdurend het totaal opgenomen vermogen en brengt de stroom (ampère) die de laders leveren omhoog of omlaag om te balanceren. Zo blijft het totale verbruik binnen de veilige grens van de locatie, ook als het aantal auto's dat tegelijk laadt toeneemt.

Kort gezegd is lastbeheer het 'verdelen van vermogen'. Laadt er één auto, dan kan die meer vermogen krijgen; sluit er op dezelfde groep een tweede en een derde auto aan, dan verdeelt het systeem het vermogen automatisch over die auto's. Geen enkele auto trekt zoveel belasting dat het net in gevaar komt.

Waarom is het nodig? De relatie tussen vermogen (kW) en capaciteit

kW staat voor het vermogen en dus de snelheid van het laden; kWh is de hoeveelheid energie die naar de auto gaat. Ook het aansluitvermogen van een locatie is begrensd in kW (of kVA). Zelfs één enkele AC-wallbox van 22 kW kan bijvoorbeeld een aanzienlijk deel van de bestaande capaciteit van een klein gebouw gebruiken.

Worden er meerdere laadpunten geplaatst, dan wordt de rekensom snel lastig. Draaien vijf wallboxen van 22 kW tegelijk op vol vermogen, dan ontstaat er een vraag van 110 kW. Het aansluitvermogen van de meeste appartementencomplexen of kleine bedrijven kan dat niet aan. Zonder lastbeheer zou de enige oplossing een dure verhoging van het aansluitvermogen of een investering in een transformator zijn. Dankzij slimme verdeling blijft de bestaande infrastructuur behouden.

• Voorkomt het afschakelen van de hoofdzekering en stroomonderbrekingen.
• Vermindert de behoefte aan een dure verhoging van het aansluitvermogen of een investering in een transformator.
• Maakt het mogelijk met dezelfde infrastructuur meer laadpunten te plaatsen.
• Zorgt dat alle auto's veilig en evenwichtig laden.
• Voorkomt extra elektriciteitskosten door overschrijding van de gevraagde capaciteit.

Wat is statische lastverdeling?

Statische lastverdeling is de methode waarbij het totale vermogen dat aan de laders wordt toegewezen wordt begrensd door een vast (vooraf bepaald) plafond. Aan de installatie wordt bijvoorbeeld een budget van 40 kW toegekend; het systeem verdeelt die 40 kW over de aangesloten auto's en overschrijdt die grens nooit.

Bij deze aanpak weten de laders niet hoeveel vermogen de rest van het gebouw (de lift, de verlichting, de airco) op dat moment opneemt. Het budget voor het laden wordt veilig en laag vastgesteld, uitgaande van het moment waarop de overige belastingen van het gebouw het zwaarst zijn. Statische lastverdeling is eenvoudig te installeren en vraagt geen extra meter; het rendement is echter beperkt, omdat de capaciteit die op het net onbenut blijft niet kan worden gebruikt.

Wat is dynamische lastverdeling?

Dynamische lastverdeling is de geavanceerdere methode waarbij een stroom- of energiemeter (een slimme meter) bij de hoofdingang van de locatie het werkelijke momentane verbruik van het gebouw voortdurend uitleest en de capaciteit die voor het laden overblijft in realtime doorgeeft aan de laders.

Draaien er overdag op een bedrijf bijvoorbeeld airco's en machines, dan gaat er weinig vermogen naar het laden; dalen de belastingen 's avonds, dan komt er op dezelfde laadpunten veel meer vermogen vrij. Nadert het totale verbruik de grens van de aansluiting, dan brengt het systeem de laadstroom automatisch terug en zodra er capaciteit vrijkomt gaat die weer omhoog. Zo wordt de bestaande infrastructuur zowel voor het gebouw als voor de auto's zo efficiënt mogelijk benut.

Statische lastverdeling wijst het laden een vast budget toe; dynamische lastverdeling leest het momentane verbruik van het gebouw uit en verdeelt de resterende vrije capaciteit in realtime.

Wat is fasebalancering (phase balancing)?

In de meeste zakelijke en grote locaties in Turkije komt de stroom binnen over drie fasen (driefasig). Een deel van de auto's en laders trekt vermogen uit één fase (eenfasig), terwijl andere alle drie de fasen tegelijk gebruiken. Worden de laadbelastingen ongelijk over de fasen verdeeld, dan kan één fase overbelast raken terwijl de andere onbenut blijven; dat leidt tot het afschakelen van zekeringen en tot een inefficiënt gebruik van de capaciteit.

Fasebalancering verdeelt de laadbelasting zo gelijk mogelijk over de drie fasen en zorgt dat geen enkele fase overbelast raakt. Slimme lastbeheersystemen optimaliseren de verdeling door mee te wegen welke auto uit welke fase trekt en helpen zo het maximale rendement uit de bestaande capaciteit te halen.

De rol van OCPP en CSMS bij lastbeheer

Bij installaties met veel apparaten heeft lastbeheer een centraal brein nodig. OCPP (Open Charge Point Protocol) is een open communicatiestandaard die wordt gesproken tussen de laders en de centrale beheersoftware (CSMS). Het CSMS ziet de status van alle stations, stelt de stroomlimieten in en stuurt de opdrachten om het vermogen over de apparaten te verdelen.

Apparaten met OCPP-ondersteuning kunnen daardoor op afstand worden gevolgd, gegroepeerd en met slimme laadprofielen beheerd. De beheerder kan scenario's centraal inrichten, zoals het laden voorrang geven in het nachttarief, het vermogen op bepaalde uren terugbrengen of verschillende limieten toekennen aan groepen auto's. De modellen van Bemis met OCPP-ondersteuning zijn ontworpen om bij zulke scenario's voor beheer op afstand en slim beheer te passen.

Lokaal en cloudgebaseerd lastbeheer

Lastbeheer kan op twee lagen werken. Bij lokaal lastbeheer communiceren de apparaten onderling binnen hetzelfde netwerk op de locatie en verdelen ze het vermogen; ook als de internetverbinding wegvalt gaat het balanceren door. Bij beheer via de cloud of een CSMS neemt de centrale software bredere functies op zich, zoals facturatie, rapportage en bediening op afstand. Robuuste installaties gebruiken die twee lagen doorgaans naast elkaar.

Een voorbeeldscenario: veel auto's bij een beperkt aansluitvermogen

In de parkeergarage van een appartementencomplex wil men 6 wallboxen van 11 kW plaatsen, maar het vermogensbudget dat het gebouw aan het laden kan toewijzen is slechts 33 kW. Zonder lastbeheer zou er bij 6 apparaten die tegelijk op vol vermogen draaien een vraag van 66 kW ontstaan en zou de capaciteit van het gebouw verdubbelen; dat kan niet.

Met dynamisch lastbeheer verloopt het scenario zo: is er laat in de nacht maar 1 auto aangesloten, dan kan die vrijwel volle 11 kW krijgen. Sluiten er 3 auto's tegelijk aan, dan wordt 33 kW in drieën gedeeld en krijgt elke auto ongeveer 11 kW. Sluiten er 6 auto's tegelijk aan, dan geeft het systeem elk daarvan gemiddeld ongeveer 5,5 kW; de auto's laden wat langzamer, maar alle laden veilig en tegelijk. Op geen enkel moment wordt de grens van 33 kW overschreden. Naarmate auto's hun laadbeurt afronden en vertrekken, wordt de vrijgekomen capaciteit automatisch doorgegeven aan de auto's die nog laden.

Welke installaties vragen om lastbeheer?

• Parkeergarages van appartementen en complexen: plekken waar veel woningen een beperkte gedeelde aansluiting delen.
• Parkeerterreinen van bedrijven en kantoren: installaties waar de auto's van medewerkers overdag gezamenlijk laden.
• Winkelcentra, hotels en commerciële parkeergarages: plekken met veel autoverkeer en een wisselende vraag.
• Laadcentra voor wagenparken: depots waar veel auto's op bepaalde uren gezamenlijk worden geladen.
• Alle installaties met meerdere punten op één aansluiting: overal waar de totale vraag de grens kan overschrijden.

Bij een zelfstandige installatie in een vrijstaande woning waar één wallbox is aangesloten, is lastbeheer niet verplicht; maar in elk scenario waarin twee of meer laadpunten dezelfde aansluiting delen is lastbeheer in de praktijk een vereiste.

De juiste apparatuur kiezen

Om van lastbeheer te profiteren moeten de laders modellen zijn die kunnen communiceren en waarvan de stroominstelling op afstand kan worden gewijzigd. De AC-wallboxproducten van Bemis met een connector van het type Type 2 (7,4–22 kW) en de CCS2 DC-snellaadunits bieden opties die passen bij installaties met meerdere apparaten en bij scenario's voor slim laden; de modellen met OCPP-ondersteuning kunnen worden geïntegreerd in opstellingen voor centraal beheer en dynamische balancering.

Bemis E-V Charge, met zijn eigen fabriek in Bursa, ondersteunt met apparatuur die CE-gecertificeerd is en beschermingsgraad IP65–IP66 heeft projecten van uiteenlopende omvang, van een appartementencomplex tot een wagenpark. Voor de juiste keuze van apparaat, kabel en architectuur is het de gezondste aanpak om het vermogensbudget en het aantal auto's van de installatie vanaf het begin te plannen.

Samenvatting

Lastbeheer is de sleutel om meerdere auto's veilig te laden zonder een beperkte elektrische capaciteit te overschrijden. Statische balancering wijst het laden een vast plafond toe, terwijl dynamische balancering het werkelijke verbruik van het gebouw uitleest en de vrije capaciteit in realtime benut. Samen met fasebalancering en beheer via OCPP/CSMS worden installaties met veel apparaten schaalbaar zonder dure investeringen in infrastructuur.