Denkt aan elektromobiliteit en wilt u een elektrische auto kopen, dan moet u ook nadenken over de oplaadmogelijkheden. We vertellen u waarom elektriciteit uit het laadstation beter is vooruw auto dan stroom uit een 230 V stopcontact.

Wat is een laadstation voor elektrische auto's?

Enkele jaren geleden stond elektromobiliteit of e-mobiliteit nog in de kinderschoenen. Maar nu zijn elektrisch aangedreven voertuigen wereldwijd in opmars. Door constante doorontwikkeling hebben elektrische auto's genoeg energie om met één acculading steeds grotere afstanden af te leggen.

Maar op een gegeven moment is zelfs de grootste batterij leeg en moet hij worden opgeladen. Geen enkele eigenaar zou dan zijn spiksplinternieuwe e-auto op een afgelegen parkeerplaats willen parkeren. Ook al is daar een gratis laadstation voor elektrische voertuigen. Nee, het voertuig moet ook op het bedrijfsterrein of in de garage thuis kunnen worden opgeladen.

Hiervoor is een krachtig laadstation nodig. In het Engels wordt een privé-wandlaadstation voor elektrische voertuigen ook wel "wallbox", of "wall connector" genoemd. Maar ongeacht de naam is de taak altijd hetzelfde: wallboxen zijn het overdrachtspunt van het energienetwerk naar de elektrische auto.

Bij laadvermogens van meer dan 3,7 kW is het niet langer aan te raden om de connector onder belasting in of uit de auto te steken. Het laadstation controleert daarom of het elektrische voertuig correct is aangesloten en geeft dan pas de spanning aan de uitgang vrij. Dit zorgt ervoor dat het laadproces zo veilig mogelijk verloopt.

Waarom is een laadstation of wallbox nodig?

De accu van een elektrische auto heeft een behoorlijke capaciteit, anders zou de huidige kilometerstand van moderne elektrische auto's niet mogelijk zijn. Als een dergelijke autoaccu met hoge capaciteit helemaal leeg is, kan deze een zeer hoge laadstroom opnemen.

Het stopcontact als stroombron zou dan snel worden overweldigd. Om deze reden moet de laadstroom worden aangepast of beperkt. De laadstroom dient hoog genoeg te zijn zodat de elektrische auto weer snel klaar is voor gebruik. Anderzijds mag het elektriciteitsnet of de elektrische installatie in huis niet overbelast worden.

Hoeveel stroom er uiteindelijk aan de elektrische auto beschikbaar komt, hangt af van welke stroomaansluiting beschikbaar is. Als het laadstation alleen van 230 V wisselstroom wordt voorzien, kan het veel minder vermogen leveren dan wanneer het wordt gevoed met 400 V driefasige stroom.

Een klein rekenvoorbeeld ter illustratie:
Een elektrisch voertuig heeft ongeveer 15 tot 20 kW per 100 km actieradius nodig. Met een gemiddeld laadvermogen van ca. 10 kW duurt het ongeveer 2 uur om elektrische energie te “vullen” voor een actieradius van 100 km. Als hij maar met ongeveer 3 kW wordt opgeladen, duurt dezelfde hoeveelheid energie ongeveer 6 uur.

Hieruit blijkt dat om een auto in een praktische tijd weer op te laden, een laadvermogen van ruim 3,7 kW nodig is. 

Hierdoor is een wallbox nodig die het voertuig veilig van het benodigde laadvermogen kan voorzien. Maar de wallbox is niet de oplader! Het daadwerkelijke laadproces met behulp van een oplader vindt plaats in het voertuig.

Welke laadmethodes zijn er?

Het opladen van een elektrische auto kan op verschillende manieren. Bij de verschillende laadconcepten is het cruciaal welke spannings- of stroombron beschikbaar is. Het wordt opgeladen via wisselstroom (AC) of gelijkstroom (DC) met verschillende capaciteiten.

• AC opladen
  
  Wisselstroom is beschikbaar op elk standaard stopcontact. Met slechts één fase met 230 V en max. 16 A het vermogen max. 3,68 kW. Wat voor gewone huishoudelijke gebruikers gemakkelijk voldoende is, zoals koffiemachines, strijkijzers of kachels, is dit eerder zwak voor een elektrische auto. Het laadproces kan al gauw tien uur of langer duren, afhankelijk van de capaciteit en laadstatus van de accu. Als het voertuig 's nachts veilig in de garage staat, is dat niet per se een groot probleem.

• Driefasig opladen
  
  Voor thuisgebruik is een laadstation dat op driefasige stroom is aangesloten de betere oplossing. In tegenstelling tot wisselstroom met slechts één fase, zijn er drie fasen beschikbaar met driefasige stroom. Met een laadvermogen van 32 A per fase resulteert dit in een berekend laadvermogen van 22 kW. Hierdoor wordt de laadtijd aanzienlijk verkort en is het voertuig na korte tijd weer klaar voor gebruik. Sommige autofabrikanten voegen vaak een in-cable control box (ICCB In Cable Control Box) toe aan hun voertuigen, zodat ze in geval van nood ook kunnen opladen aan een stopcontact buiten de thuisgarage of buiten openbare laadstations.

• DC-opladen 
  Bij het opladen met gelijkstroom wordt de oplader direct in het laadstation gemonteerd. De lader wordt gevoed door het elektriciteitsnet of door bufferbatterijen in een zonnestelsel. Om deze manier van opladen te kunnen gebruiken, moet er een gelijkstroomaansluiting aanwezig zijn op de elektrische auto. Het accubeheer in het voertuig communiceert vervolgens via de laadkabel met de lader in de kolom. Op deze manier kan de huidige intensiteit perfect worden aangepast en wordt deze uitgeschakeld wanneer de batterij vol is. Bij gelijkstroomladen zijn laadvermogens van ver boven de 22 kW mogelijk en zijn de laadtijden zeer kort. De prijzen van DC-laadstations zijn echter extreem hoog, waardoor ze nogal oninteressant zijn voor particulier huishoudelijk gebruik. Waar snelladen met gelijkstroom echter zinvol is, is bij openbare laadpalen zoals op de autostrade. Hier kan de rest meteen worden gebruikt om de voertuigaccu in minder dan een uur volledig op te laden. Maar ook voor bedrijven zijn snellaadstations een interessante investering. Zeker als de aanschaf van elektrische voertuigen op de planning staat.

Belangrijk! 
Bij het opladen met wissel- en driefasige stroom zit de oplader in de elektrische auto. U moet dus precies uitzoeken hoe hoog het laadvermogen van de ingebouwde oplader is. Als het voertuig slechts een laadvermogen heeft van 7 of 11 kW, heeft het weinig zin om een laadstation met 22 kW of meer te installeren.

Hoe werkt een laadstation?

De maximale laadstroom is afhankelijk van de stroomaansluiting. Bij het installeren van een laadstation op wissel- of driefasige stroom wordt de exacte hoeveelheid van de maximaal toelaatbare stroom in de wallbox ingesteld. De maximale hoeveelheid stroom hangt af van de prestatie van de elektrische aansluiting en niet van de behoeften van de elektrische auto. Deze informatie wordt tijdens het laadproces naar de oplader in de auto gestuurd. De lader in het voertuig past vervolgens de laadstroom aan zodat de elektrische installatie van de stroomaansluiting niet overbelast wordt. Met behulp van stroomtransformatoren registreert en controleert het laadstation de actuele waarde. Als deze te hoog is, kan het laadstation de stroomvoorziening voor de oplader in het voertuig onderbreken.

Om ervoor te zorgen dat het laadstation en de oplader met elkaar kunnen communiceren in het voertuig, zijn er twee extra verbindingslijnen in de laadkabel met de aanduiding CP (Contact Pilot) en PP (Proximity Pilot of Plug Present). Het laadstation herkent de aansluiting van de laadkabel op de elektrische auto door een weerstandsverandering op de PP-aansluiting. De respectievelijke toestanden van de vrijgave van lading worden herkend door veranderingen in weerstand op de CP-aansluiting. Tegelijkertijd geeft het laadstation een pulsbreedte gemoduleerd signaal af aan de CP-aansluiting om de maximaal toegestane laadstroom naar de lader in het voertuig te sturen. De twee kleinere contacten van de laadstekker zijn voor CP en PP.

Andere speciale functies
Doordat het laadstation continu het stroomverbruik registreert, kunnen storingen direct worden herkend. In extreme gevallen onderbreekt het laadstation het laadproces en wordt de verbinding met de elektrische auto verbroken. Het laadstation kan ook de toegangsautorisatie van de gebruiker garanderen. Dit kan met een sleutelschakelaar, pincode of RFID-technologie. Uitgebreide evaluaties voor energiebeheer of real-time monitoring zijn ook mogelijk met veel laadstations.

Hoe wordt een laadstation geïnstalleerd?

• Bepaal de installatielocatie 
  Het laadstation moet zich in de buurt van het voertuig bevinden. Kies daarom bij voorkeur in de garage voor geschikte montageplaatsen. Buiten moet een laadstation bestand zijn tegen de weersomstandigheden. Daarom wordt hier het weerbestendige gedeelte van een carport aanbevolen. Voor volledig vrijstaande laadstations moet de IP-beschermingsklasse overeenkomstig hoog zijn.

• Elektrische aansluiting
  Nadat de installatielocatie is bepaald, moet de elektrische aansluiting worden gemaakt. In veel gevallen betekent dit een enorme ingreep in de elektrische installatie. De installatie moet daarom worden uitgevoerd door een gekwalificeerde elektricien die bekend is met de relevante voorschriften en procedures. Er mogen geen andere verbruikers of stopcontacten worden aangesloten op de stroomleiding die van de meterkast naar het laadstation leidt. Naast de noodzakelijke kabelgeleiding moet ook een lijnbeveiliging (LS-schakelaar) en een aardlekschakelaar (FI-schakelaar type A EV of type B) worden geïnstalleerd. Als het laadstation al een DC-foutstroomsensor heeft, volstaat een standaard foutstroomschakelaar (FI type A).

Belangrijk!
Indien een laadstation meer dan 12 kW laadvermogen heeft, dient voor installatie of inbedrijfstelling goedkeuring te worden verkregen van de netbeheerder.

• Programmering van het laadstation
  Veel laadstations hebben uitgebreide instel-, programmeer- en uitleesmogelijkheden. De juiste instelling is net zo belangrijk als de professionele aansluiting op de stroomvoorziening. Dit is de enige manier om ervoor te zorgen dat het elektrische voertuig snel wordt opgeladen zonder de elektrische installatie te overbelasten.

Hoe is een laadstation verbonden met het voertuig?

Er zijn verschillende connectorsystemen voor laadkabels, die afhankelijk van de fabrikant en het land min of meer ingeburgerd zijn geraakt. Om deze reden moet u uitzoeken welke laadstekker nodig is voor uw voertuig voordat u een laadstation of laadstation koopt.

• Type 1 laadstekker
  De type 1 laadstekker wordt veel gebruikt in Azië en Noord-Amerika. De laadstekker met zijn vijf contacten is ontworpen voor laadvermogens tot 7,2 kW. Voertuigen met een type 1 stekkersysteem die in Duitsland verkocht worden, worden meestal geleverd met een aansluitkabel die geschikt is voor laadstations met een type 2 stopcontact. De type 1 laadstekker heeft 3 grote contacten waaraan fase (L1), nulleider (N) en aardgeleider (PE) zijn toegewezen. De twee kleinere contacten zijn voor de signaallijnen CP en PP.

• Type 2 laadstekker
  De type 2 laadstekker heeft zich in Europa gevestigd. De verbinding, ook wel bekend als de Mennekes-connector, wordt ondersteund door alle grote autofabrikanten in Duitsland. Het maximale laadvermogen voor particuliere wallboxen is 22 kW, waarbij openbare laadstations tot 43 kW kunnen overdragen. De type 2 laadstekker heeft 5 grote contacten die zijn toegewezen aan de fasen L1, L2 en L3 evenals de nulleider (N) en de beschermingsgeleider (PE). De signaallijnen CP en PP zijn verbonden via de twee kleinere contacten.

• CCS-connector
  De Combined Charging System-connector is een doorontwikkeling van de type 2-laadconnector. Snel opladen met gelijkstroom (DC + en DC-) is mogelijk dankzij twee extra contacten in het onderste gedeelte van de connector. De laadbus op het voertuig is dan zo ontworpen dat ofwel type 2 laadstekkers ofwel CCS stekkers kunnen worden aangesloten. De CCS2-connector heeft zich inmiddels gevestigd in Europa. In de USA wordt de combinatie CCS1 gebruikt, waarbij een type 1 laadstekker wordt uitgebreid met DC contacten. Snellaadstations met CCS-aansluitingen ondersteunen een laadvermogen tot 125 kW.

• Mode 2 oplaadkabel
  Bij de elektrische voertuigen wordt vaak een mode 2-oplaadkabel meegeleverd, deze maakt opladen aan een standaard 230 V stopcontact mogelijk. De laadtijden zijn dan echter overeenkomstig lang. De communicatie met de oplader in het voertuig wordt afgehandeld door een controlebox (ICCB In Cable Control Box) die in de kabel is geïntegreerd. Dit zorgt ervoor dat de oplader in de elektrische auto de stroomaansluiting niet overbelast.

• Mode 3 oplaadkabel
  Om het voertuig op een openbaar laadstation aan te sluiten is een Mode 3-oplaadkabel nodig. Een geïntegreerde controlebox (ICCB) is niet nodig omdat de oplader in het voertuig rechtstreeks communiceert met het laadstation. Mode 3 laadkabels in Europa zijn elk voorzien van twee type 2 laadstekkers.

• Mode 4 oplaadkabel 
  Modus 4 laadkabels worden gebruikt bij het opladen met gelijkstroom en hoog vermogen. Door de hoge laadstromen zitten deze kabels stevig vast aan het laadstation. Aan de voertuigzijde van de laadkabel is een CSS-stekker gemonteerd.

Het slimme laadstation om mee te nemen

Een mobiel laadstation combineert maximaal laadvermogen met maximale flexibiliteit. De functie is identiek aan die van een Mode 2 laadkabel, maar het mogelijke laadvermogen is beduidend hoger. Afhankelijk van het type stopcontact zijn laadvermogens van 3,7 kW tot 22 kW mogelijk. Dit betekent dat de bestuurders van e-auto's bij vrijwel elk stopcontact kunnen "tanken". 

Voor een probleemloze aansluiting van stopcontacten is een grote verscheidenheid aan adapters beschikbaar. En op basis van de codering van de stekkeradapter detecteert het laadstation automatisch hoeveel de beschikbare stroomaansluiting kan worden belast. Thuis in de garage wordt het mobiele laadstation eenvoudig in de wandhouder gehaakt en op een CEE-stopcontact aangesloten. Nu werkt hij net zo snel en betrouwbaar als een vast geïnstalleerde wallbox.

Laad de elektrische auto op met zonne-energie

Voortdurend stijgende kosten en steeds lagere terugleververgoedingen tasten de winstgevendheid van fotovoltaïsche systemen aan. In plaats van zelf opgewekte elektriciteit tegen een lage prijs aan elektriciteitsnetbeheerders te verkopen, zou de goedkope zonne-energie beter voor eigen verbruik kunnen worden ingezet. 
Een elektrische auto opladen is een goed idee. Behalve dat de energieopwekking voor het besturen van een elektrische auto absoluut emissievrij is, kunt u ook flink besparen. 

Hier is een klein rekenvoorbeeld:

Met een jaarkilometrage van circa 25.000 km en een gemiddeld energieverbruik van de elektrische auto van 16 kWh / 100 km resulteert dit in een jaarlijks energieverbruik van circa 4.000 kWh.

De energiekosten voor lichtnet (26 - 30 ct / kWh) bedragen dan 1.040 tot 1.200 euro.

De energiekosten voor zonnestroom (11-14 ct / kWh) bedragen dan 440 tot 560 euro.

Dat levert een jaarlijkse besparing op van zo'n 600 euro!

De aanschaf van een elektrische auto is nog interessanter als het bestaande zonnestelsel al lang bestaat en het contract voor het teruglevertarief is verlopen of binnen afzienbare tijd afloopt. In dit geval is de PV-installatie al afgeschreven en zijn er slechts minimale kosten voor onderhoud en reparatie. Hierdoor is zonne-energie vrijwel kosteloos beschikbaar.

Unidirectioneel en bidirectioneel opladen

Bij unidirectioneel laden stroomt de zonne-energie van de PV-installatie via het laadstation naar de elektrische auto. Dus als het zonnestelsel meer elektriciteit opwekt dan er in huis nodig is, stroomt de overtollige elektriciteit naar de voertuigaccu.

Met bidirectionele laadsystemen kan de energie die is opgeslagen in de voertuigaccu worden gebruikt om de verbruikers in huis 's avonds of 's nachts van stroom te voorzien. De voertuigaccu dient als een soort tijdelijke opslag en u hoeft geen dure netwerkenergie aan te schaffen. Bidirectionele laadstations bevinden zich echter nog in de ontwikkelings- of testfase.

Veelgestelde vragen over laadpalen voor elektrische auto's

Waarom duurt het laden van de laatste 20% aanzienlijk langer?

De reden hiervoor is de beperking van de laadspanning. Bij lithiumbatterijen mag de laadspanning een bepaalde waarde per cel niet overschrijden. Anders zouden de batterijen beschadigd raken. Bij het snelladen van een lege accu stijgt de spanning continu om een permanent hoge laadstroom mogelijk te maken. Als de maximale laadspanning is bereikt, zijn de accu's nog niet 100% vol. De laadspanning wordt nu stabiel gehouden op de maximale waarde en de laadstroom neemt langzaam af. De laadstroom wordt niet meer bepaald door de oplader maar door de accu. Alleen als de laadstroom max. Laadspanning heeft een minimumwaarde bereikt, de lithiumbatterij is 100% opgeladen.

Is langzaam opladen beter voor de accu dan snel opladen in 30 minuten?

Een laadproces waarbij 80% van de accu in 30 minuten is opgeladen, belast de accu veel meer dan een laadproces van 2 tot 4 uur. Aan de andere kant is opladen met een laag vermogen gedurende 12 uur of meer ook niet optimaal. De accutemperatuur is altijd belangrijk tijdens het opladen. In het bereik van 20 - 40°C lithiumbatterijen voelen het meest comfortabel aan. Met snel opladen kan de accutemperatuur snel oplopen tot 40° zonder goed batterij- en temperatuurbeheer.

Waardoor verouderen de voertuigaccu's voortijdig?

De accu's waarmee een fabrikant zijn voertuigen uitrust, kunnen gemakkelijk een hoog vermogen opnemen en leveren. Desalniettemin ondergaan de accu's een zekere kalenderveroudering. Een ander criterium is de gebruiksfrequentie en de uitvaltijd tussen gebruik. De grootste negatieve impact is echter een zeer hoog vermogen bij zeer lage en zeer hoge temperaturen.

Waar vind ik openbare oplaadpunten?

De laadinfrastructuur wordt voortdurend uitgebreid zodat eigenaren van e-voertuigen over de hele linie laadpalen kunnen vinden. Er zijn nu ook apps voor smartphones, waarbij alle laadpunten in een regio overzichtelijk worden weergegeven.