Laadinfrastructuur uitbreiden zonder netverzwaring: load management als alternatief

Netcongestie is in Nederland geen uitzondering meer maar uitgangspunt. Nieuwe aansluitingen krijgen in grote delen van het land een terugleverbeperking opgelegd, of helemaal geen terugleverrecht. Ook bestaande capaciteit wordt in sommige regio's teruggeschroefd.

Voor een pand met een substantiële PV-installatie betekent dit dat omvormers structureel afregelen. Op momenten met de hoogste opbrengst produceert de installatie ver onder haar vermogen, simpelweg omdat de opgewekte energie het net niet op mag. Dat is geïnstalleerd vermogen dat niet rendeert.

Tegelijkertijd loopt de vraag naar laadpunten op. Wagenparken elektrificeren, medewerkers en bezoekers verwachten laadmogelijkheden, en bij nieuwbouw en renovatie gelden inmiddels verplichtingen rond laadinfrastructuur. De standaardreactie is een zwaardere aansluiting aanvragen.

Die route loopt in de praktijk vast op drie punten: de doorlooptijd bij de netbeheerder, de investering in de fysieke aanpassing, en in congestiegebieden simpelweg een afwijzing.

De terugleverbeperking en het tekort aan laadcapaciteit lijken losse dossiers, maar het is een vraagstuk.

Energie die achter de meter wordt verbruikt, hoeft niet teruggeleverd te worden. Elke kWh die naar een laadpunt gaat in plaats van naar het net, verlaagt de teruglevering en verhoogt tegelijk het eigen verbruik. De curtailment neemt af, de laadbehoefte wordt ingevuld, en de contractwaarde van de aansluiting blijft ongemoeid.

Wat dit mogelijk maakt is niet extra hardware, maar regeltechniek: een sturingslaag die opwek, verbruik en netlimiet als een systeem behandelt in plaats van als drie losstaande installaties.

Load management verdeelt de beschikbare capaciteit dynamisch over de aangesloten verbruikers. Het principe is een boomstructuur van circuits.

Het hoofdcircuit representeert de netaansluiting en krijgt een harde limiet per fase, gelijk aan de contractwaarde. Aan dit circuit wordt de netmeter gekoppeld, zodat het werkelijke totaalverbruik van het pand real-time wordt meegewogen, inclusief verlichting, klimaatinstallatie, keuken en productie.

Subcircuits vertegenwoordigen onderliggende groepen: een parkeerdek, een gebouwvleugel, een groep laadpunten achter dezelfde verdeler. Elk subcircuit krijgt zijn eigen stroomlimiet, afgestemd op de bekabeling en de beveiliging ter plaatse.

Laadpunten worden aan een subcircuit toegewezen. De regeling zorgt dat op geen enkel niveau in de boom een limiet wordt overschreden. Zakt de beschikbare ruimte, dan wordt de laadstroom teruggeregeld tot aan de minimale laadstroom, en pas als het echt niet anders kan wordt een sessie gepauzeerd.

Cruciaal daarbij is meting per fase. Verbruik in een gebouw is zelden symmetrisch verdeeld. Een regeling die alleen naar het totaal kijkt, mist precies de fase die als eerste in de problemen komt.

Bovenop de bewaking van de netlimiet komt de tweede laag: prioritering van eigen opwek.

De regeling vergelijkt continu de actuele PV-opbrengst met het actuele verbruik. Het overschot dat anders zou worden teruggeleverd of afgeregeld, wordt toegewezen aan de laadpunten. Neemt de opbrengst af, dan volgt de laadstroom mee naar beneden.

Twee mechanismen maken dit in de praktijk bruikbaar.

Laadpunten die tussen eenfasig en driefasig kunnen schakelen, kunnen bij beperkt overschot doorladen op een fase in plaats van te stoppen. Het bereik waarbinnen zinvol op eigen opwek geladen kan worden, wordt daarmee aanzienlijk groter.

Zonder hysterese schakelt een regeling bij elke voorbijtrekkende wolk aan en uit. Door een start- en stopdrempel asymmetrisch in te stellen, en beide te koppelen aan een minimale tijdsduur, ontstaat stabiel gedrag zonder onnodige schakelmomenten op contactoren en relais.

Vrijwel elke laadpaalfabrikant levert een eigen vorm van load balancing mee. Die werkt binnen het eigen merk en binnen de eigen productlijn.

Zodra een pand laadpunten van meerdere fabrikanten heeft, en dat is bij gefaseerde uitbreiding over meerdere jaren eerder regel dan uitzondering, houdt die intelligentie op bij de merkgrens. Elk systeem bewaakt zijn eigen deel van de capaciteit zonder zicht op het geheel. Het resultaat is een conservatieve verdeling waarbij capaciteit onbenut blijft, of juist een situatie waarin de som van de deelsystemen de hoofdbeveiliging overschrijdt.

Een merkonafhankelijke sturingslaag lost dit op door alle laadpunten in hetzelfde circuitmodel op te nemen, ongeacht fabrikant. Dat heeft drie gevolgen:

De koppeling tussen sturingslaag, laadpunten, omvormers en meters verloopt via open protocollen: Modbus TCP voor de meeste laadpunten en energiemeters, OCPP voor laadpuntbeheer, en MQTT voor integratie richting een bovenliggend energiemanagementsysteem of gebouwbeheersysteem.

Die keuze is niet ideologisch maar praktisch. Een installatie in vastgoed heeft een levensduur van vijftien jaar of meer. Componenten worden in die periode vervangen, fabrikanten wijzigen hun productlijnen, en cloudplatforms verdwijnen of veranderen hun voorwaarden. Een architectuur op open protocollen overleeft die wisselingen; een architectuur op een gesloten koppeling niet.

Voor gebouwen die onder NIS2 of de Cyberbeveiligingswet vallen, komt daar bij dat lokale sturing zonder verplichte clouddoorvoer het aanvalsoppervlak aanzienlijk beperkt.

De vraag bij laadinfrastructuur is zelden hoeveel ampere er in het aansluitcontract staat. De vraag is hoe intelligent de beschikbare capaciteit wordt verdeeld, en of eigen opwek daadwerkelijk wordt benut in plaats van afgeregeld.

Een sturingslaag op basis van open protocollen, correct ingericht op een gemeten belastingprofiel, maakt uitbreiding mogelijk binnen de bestaande aansluiting. De investering daarvoor verhoudt zich niet tot een netverzwaring, en de doorlooptijd evenmin.

Zonnepanelen afregelen terwijl er voertuigen wachten op stroom is geen capaciteitsprobleem. Het is een integratieprobleem.