Wat moet er gebeuren voordat EV’s massaal het stroomnet kunnen ondersteunen?

Elektrische auto’s die stroom terugleveren aan het elektriciteitsnet: het klinkt als een goede oplossing voor overbelaste stroomnetwerken. Maar een grote studie in de regio San Francisco laat zien dat het zonder flinke investeringen in het stroomnet allemaal niet zo eenvoudig is.

Je elektrische auto staat het grootste deel van de dag stil met een volle batterij. Waarom zou die batterij niet even bijspringen als het stroomnet het zwaar heeft, bijvoorbeeld op een warme zomeravond wanneer iedereen tegelijk de airco aanzet? De auto levert dan stroom terug aan het net en laadt zichzelf later weer op als de vraag lager is. In vakjargon heet dat V2G: vehicle-to-grid. In Nederland en België heb je misschien ook al de term bidirectioneel laden gehoord.

Het probleem is alleen: wat werkt in een pilotproject met honderd auto’s, werkt niet per se als straks elke auto elektrisch is en bijdraagt. Dat is precies wat onderzoekers van de National University of Singapore en de University of Michigan wilden uitzoeken. Hun studie hierover is gepubliceerd in het vakblad Joule.

Wat als alle auto’s elektrisch zijn?

Tijdens de studie werd een simulatie van de San Francisco Bay Area gebouwd. Dat is een regio met zo’n 1.650 woonwijken en ruim 2.000 stroomtakken. De onderzoekers simuleerden wat er gebeurt als het aantal elektrische auto’s daar groeit van zo’n 4.700 in 2030 naar meer dan 16.000 per wijk in 2050. Dat is een realistische stijging, want de staat Californië wil dat in 2035 alle nieuwe auto’s elektrisch zijn en in 2050 geen enkele fossiele personenauto meer op de weg rijdt.

Er werden drie manieren van laden getest. Gewoon laden zonder sturing: je plugt je auto in en hij laadt tot hij vol is. Slim laden (G2V): een systeem bepaalt wanneer je auto laadt zodat de belasting op het net gelijkmatiger verdeeld wordt. En V2G: de auto laadt en ontlaadt, afhankelijk van wat het net nodig heeft.

Leestip: Met deze techniek kan jouw elektrische auto straks verder rijden en wordt ‘ie beter voor het klimaat

V2G helpt, maar niet genoeg

V2G presteert op alle fronten beter dan de andere twee opties. Het risico op overbelasting van transformatoren, de apparaten die spanning omzetten naar een bruikbaar niveau, daalt bij deze manier van laden het hardst. Qua CO2-uitstoot scoort V2G ook het best. Dat komt doordat het beter gebruikmaakt van lokaal opgewekte zonne-energie.

Maar zelfs met V2G raken transformatoren en kabels overbelast als het stroomnet niet wordt aangepakt. Met uitsluitend elektrische auto’s is de extra stroomvraag simpelweg te groot om op te vangen met slimme laadstrategieën alleen.

Eerst het net versterken, dan pas V2G

De onderzoekers vergeleken daarom twee strategieën om het stroomnet te upgraden. Bij de ene pak je problemen stap voor stap aan: elke transformator die overbelast raakt, vervang je. Bij de andere kijk je vooruit en versterk je het net in één keer op basis van wat je over twintig jaar nodig hebt.

Die tweede aanpak bleek verreweg het goedkoopst. De totale investeringskosten over de hele periode daalden met ruwweg 17 tot 51 procent ten opzichte van de stapsgewijze aanpak.

En hier past V2G wederom het beste in het plaatje. Als het net eenmaal stevig genoeg is, kun je in het begin goedkope gewone laders plaatsen en die later stapsgewijs vervangen door V2G-laders. Je hoeft dus niet meteen overal dure tweerichtingsladers neer te zetten.

Schrijf je in voor de nieuwsbrief! Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week? Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!

Kan V2G zichzelf terugverdienen?

V2G-laders zijn weliswaar duurder dan gewone laders. De vraag is dus: kan een V2G-lader genoeg opbrengen om het verschil goed te maken? De onderzoekers becijferden dat bij de proactieve aanpak een V2G-lader slechts 18 dollarcent per dag aan extra inkomsten hoeft te genereren om rendabel te zijn. Dat kan bijvoorbeeld door stroom terug te leveren op piekmomenten.

Bestaande pilotprojecten laten zien dat die bedragen haalbaar zijn. Maar, en dat is een belangrijke kanttekening, het hangt er wel van af of de elektriciteitsmarkt het toestaat dat auto-eigenaren aan zulke diensten meedoen. In veel landen, ook in Nederland, staat de wetgeving nog in zijn kinderschoenen. De Europese Unie wil dat het tegen 2030 mogelijk wordt om dit op grote schaal te doen.

Wat kunnen we hiervan leren?

Ook in Nederland en België wordt het stroomnet steeds zwaarder belast door elektrische auto’s, warmtepompen en zonnepanelen. Het idee dat V2G de oplossing is voor netcongestie klinkt daarom aantrekkelijk. Maar er moet nog veel gedaan worden om het net klaar te maken voor de toekomst.

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: