Volgens een ETH-studie kan iedereen die een elektrische auto bezit en tegelijkertijd een zonne-installatie op het dak van zijn huis heeft, de accu's in de auto grotendeels opladen met zijn eigen zonne-energie - en de auto gewoon gebruiken.
Martin Raub
De bevinding van de ETH-onderzoekers is een schot in de roos: fotovoltaïsche energie van een systeem op het dak kan meer dan 90 procent van het elektriciteitsverbruik van het voertuig dekken. En dat is alleen maar door minimale aanpassingen aan het laadproces. En zelfs zonder batterij in huis om overtollige energie tijdelijk op te slaan.
Elektrische autorijders met virtuele zonnepanelen
De dataset van de 78 mensen is niet representatief voor heel Zwitserland.
Slimme laadstations brengen zonne-energie naar de auto
Het slimme laadstation verhoogde het percentage zonne-energie voor het laden in de studie van 15 naar 56 procent. "Het hoge percentage verraste ons," zegt doctorandus Martin. En hij voegt eraan toe: "Slim opladen kan het zelfverbruik van zonne-energie aanzienlijk verhogen - en het voertuig kan net zo flexibel worden gebruikt als wanneer het met netstroom wordt opgeladen."
Wat gebeurt er als zonne-energie wordt gebruikt voor het opladen?
Groot potentieel dankzij intelligente algoritmen
Raubal forschtscht
Die komplette Studie (in englischer Sprache) kannst du hier auf der Seite der ETH herunterladen.
Ik ben journalist sinds 1997. Gestationeerd in Franken, aan het Bodenmeer, in Obwalden, Nidwalden en Zürich. Familieman sinds 2014. Expert in redactionele organisatie en motivatie. Behandelde onderwerpen? Duurzaamheid, hulpmiddelen voor telewerken, mooie dingen voor in huis, creatief speelgoed en sportartikelen.
Achtergrond
Interessante feiten uit de wereld van producten, een kijkje achter de schermen van fabrikanten en portretten van interessante mensen.
Het aantal registraties van elektrisch aangedreven auto's stijgt snel. Tegelijkertijd groeit de bezorgdheid over de veiligheid van de elektriciteitsvoorziening in Zwitserland. De twee hangen slechts gedeeltelijk samen, maar worden in de publieke discussie vaak door elkaar gehaald. Vooral degenen die kritisch staan tegenover elektrische auto's zijn gevoelig voor halfbakken argumenten. Hoe zou het dan zijn als de elektriciteit voor het elektrische wagenpark afkomstig zou zijn van het fotovoltaïsche systeem op het dak van het eigen huis - althans voor de gelukkigen die een eigen huis bezitten? Welk deel van de elektriciteitsbehoefte van een e-auto zou op deze manier gedekt kunnen worden? Een team van de ETH Zürich heeft deze vraag onderzocht en heeft nu de resultaten van een studie gepubliceerd.
"Veel mensen overschatten de vraag naar elektriciteit voor mobiliteit," zegt Henry Martin, een promovendus die betrokken is bij de studie. En het is gemakkelijker dan gedacht om een groot deel van de energievraag van Tesla, ID.3 en co. zelf te dekken. Daarom vindt hij de uitbreiding van fotovoltaïsche energie de "juiste weg". Volgens hem zouden de prikkels daarvoor nog hoger kunnen zijn. Misschien geven de resultaten van het onderzoek een verdere impuls aan de politiek.
Martin Raubal, hoogleraar Geoinformation Engineering aan de ETH Zürich, en zijn onderzoeksteam wilden in de studie uitzoeken hoeveel zonne-energie in de auto geladen kan worden zonder dat dit ten koste gaat van het comfort of de flexibiliteit. Veel mensen vrezen dat opladen met zonne-energie het gebruik van de elektrische auto zal beperken: "Hoe kan ik mijn elektrische auto gebruiken als hij overdag bij het laadstation moet staan als de zon schijnt?
Hoe kwamen de onderzoekers tot dit studieresultaat? Ze gingen uit van het gebruiksgedrag van 78 mensen met een elektrische auto. Dit waren deelnemers aan het "SBB Groene Klas" project. Zij betaalden een toeslag voor een Algemeen Abonnement (GA) en kregen in ruil daarvoor een elektrische auto inclusief een bij hun thuis te installeren laadstation. Het ETH kreeg informatie over wanneer de elektrische auto werd gebruikt, wanneer hij ongebruikt thuis stond en wanneer hij in die tijd werd opgeladen, met welk vermogen en tot welk accuniveau. Deze 78 mensen zijn niet representatief voor heel Zwitserland, zoals de verantwoordelijken voor de studie ook zeggen. Deze mensen gebruikten hun voertuig vaker en voor langere afstanden dan gemiddeld.
De dataset van de 78 huishoudens maakte het echter mogelijk om een aantal theoretische scenario's te doorlopen. Eerst kregen de bestuurders van elektrische auto's een virtueel zonnepaneel om op hun dak te installeren. De onderzoekers berekenden het potentiële vermogen van het systeem op basis van de grootte van het dak en de weersgegevens op de locatie. In werkelijkheid hadden de deelnemers aan de "Groene Klas" de elektrische auto's opgeladen met netstroom.
De volgende stap was het superponeren van de tijden waarop enerzijds de elektrische auto thuis was en aangesloten op het laadstation en anderzijds het virtuele zonnesysteem elektriciteit leverde. In dit basisscenario werd gemiddeld 15 procent van de elektriciteit die nodig was om de elektrische auto op te laden opgewekt door het zonnesysteem. "De waarde is zo laag omdat verschillende factoren niet geoptimaliseerd zijn," leggen professor Raubal en promovendus Henry Martin uit. De elektrische auto was niet altijd aangesloten op het laadstation, op de verkeerde tijden opgeladen of op de verkeerde tijden met te veel stroom opgeladen.
Die Grafik zeigt beispielhaft Gebrauch und Laden des Elektroautos. In den hellgrünen Abschnitten ist das Elektroauto nicht zu Hause und entsprechend nicht angeschlossen an die Wallbox. In den dunkelgrünen Abschnitten ist das Auto in der heimischen Garage und kann geladen werden. Bron: ETH
In een tweede scenario - zoals alle scenario's vrijwel puur op basis van de gegevens berekend - was het de bedoeling om slimmer te laden zonder het gebruik van de elektrische auto te verstoren. Daartoe baseerden de onderzoekers zich op het zogenaamde slimme opladen. Ze simuleerden dat de batterij van de elektrische auto bij voorkeur wordt opgeladen als er zonne-energie van het dak beschikbaar is. Bijna alle oplaadstations voor elektrische auto's hebben nu deze intelligentie. En controle is gemakkelijk mogelijk via eenvoudige softwareoplossingen zoals de in Aargau ontwikkelde solar manager.
Am Smartphone kann mit entsprechender App, hier der Solarmanager, bestimmt werden, dass das Elektroauto vorzugsweise mit Solarstrom vom Dach geladen werden soll.
Wat er gebeurt als andere parameters veranderen werd getoond in een derde scenario. In dit scenario lieten de onderzoekers het laadstation de auto niet altijd volledig opladen, maar bijvoorbeeld slechts 60 of 80 procent van de tijd, of passend bij de actieradius die de gebruiker nodig heeft. En ze lieten het laadstation ook wachten voordat het opladen kon beginnen, bijvoorbeeld tot de zon via de zonnecellen voldoende energie had geleverd. Dit betekende dat gemiddeld over het jaar 90 procent van de voor de elektrische auto benodigde elektriciteit gedekt kon worden door zonne-energie. Ook hier zouden de bestuurders van de auto geen beperkingen hebben ervaren.
Elektrische auto's zouden ook voor 100 procent "gevoed" kunnen worden met zonne-energie. Dit zou het geval zijn als een fotovoltaïsch systeem wordt aangevuld met een elektriciteitsopslag waarin overtollige elektriciteit wordt gebufferd. De ETH-onderzoekers hebben echter gemengde gevoelens over tussentijdse opslag: de zelfopname van zonne-energie uit het fotovoltaïsche systeem kan iets verhoogd worden. De duurzaamheidsbalans van het hele oplaadsysteem wordt echter vertroebeld door het feit dat de productie van elektriciteitsopslagsystemen relevante hoeveelheden CO2 veroorzaakt, zeggen ze in een media release. Dergelijke eenheden voor de opslag van elektriciteit zijn voor de meeste mensen ook economisch niet lonend. Ze zijn duur in aanschaf en installatie, en de prijs van elektriciteit is relatief laag - vooral in Zwitserland.
In ieder geval ziet professor Raubal veel meer mogelijkheden in het uitbreiden van de mogelijkheden van slim opladen. Op zijn leerstoel worden strategieën voor machinaal leren ontwikkeld met als doel de opbrengst van zonne-energie en het gebruiksgedrag zo nauwkeurig mogelijk te voorspellen. Andere gegevens zouden dan kunnen worden toegevoegd aan zaken als overschotregeling, die de auto alleen oplaadt als er zonne-energie beschikbaar is, legt Raubal uit. Het zou bijvoorbeeld handig zijn om de persoonlijke agenda te integreren, zegt hij. Als deze kalender informatie geeft over wanneer de reis naar kantoor of de excursie naar de bergen is gepland, zou het laadstation de accu van de auto kunnen opladen volgens het tijdstip en de lengte van de komende reis. Een andere relevante input is of er op de bestemming van de rit ook een laadstation beschikbaar is, bijvoorbeeld op de parkeerplaats van het kantoor.
Raubal doet momenteel onderzoek in Singapore. Daar mogen al in 2030 alleen volledig elektrische auto's worden verkocht, en vanaf 2040 mogen alleen zulke auto's op de weg rijden. De EU geeft de industrie en kopers een wat langere respijtperiode tot 2035 voor de verkoop van verbrandingsauto's. In Zwitserland is er nog geen vaste datum.
Onafhankelijk van een jaartal lijkt de trend momenteel echter duidelijk. Elektrisch aangedreven voertuigen stijgen in de verkooplijsten. Huiseigenaren die al een elektrische auto rijden of dat de komende jaren gaan doen, hebben een comfortabele uitgangspositie met de optie van een zonnesysteem op hun eigen dak, zo blijkt uit de ETH-studie. En hoewel ze niet direct een elektriciteitskloof kunnen dichten, kunnen ze wel een bijdrage leveren aan de veiligheid en stabiliteit van het net.
