HPC – Laden met hoog vermogen
Laden met hoog vermogen (HPC, high power charging) maakt aanzienlijk hogere vermogensafgiftes mogelijk, waardoor laadtijden korten worden en de toekomst van snelladen voor EV's verzekerd wordt.
Een belangrijke drempel voor bestuurders bij de overstap naar elektrische voertuigen is dat het opladen van een EV altijd veel langer heeft geduurd dan het bijvullen van een benzinetank. Daarom is het de taak van zij die achter de schermen van de e-mobiliteitsinfrastructuur werken om al het mogelijke te doen om dit proces te versnellen. Hoe sneller voertuigen kunnen opladen, hoe sneller ze weer onderweg zijn en hoe meer klanten laadpuntexploitanten (CPO's) op elk moment kunnen afhandelen.
Wat is laden met hoog vermogen (HPC)?
Laden met hoog vermogen is een evolutie in het snelladen met gelijkstroom waarmee EV's veel sneller kunnen worden opgeladen. HPC maakt gebruik van gelijkstroomlaadtechnologie, nieuwe connectortypes en gespecialiseerde kabelkoelsystemen om energie te kunnen leveren met een capaciteit van meer dan 100 kW, tot 350 kW – of zelfs 500 kW met nieuwere kabels. Voor bestuurders betekent dit potentieel 100 kilometer extra actieradius in slechts 3-5 minuten, of 600 kilometer (ca. 80% opgeladen) in ongeveer 20 minuten.
Hoe werkt HPC?
Voordat we dieper ingaan op de bijzonderheden van HPC, moeten we het verschil begrijpen tussen wissel- en gelijkstroomladen, ook wel Niveau 2- en Niveau 3-laden.
Elektriciteit stroomt als wisselstroom van het energienet naar autoladers. Dit betekent dat de elektriciteit in een golfbeweging afwisselt tussen positieve en negatieve stromen, waardoor ze enorme afstanden kan afleggen. Het is echter zo dat apparaten die op batterijen werken – waaronder autobatterijen, maar ook je telefoon en laptop – met gelijkstroom werken.
Dit wil zeggen dat deze apparaten de elektriciteit met behulp van ingebouwde vermogenstransformatoren moeten omzetten voordat ze naar de batterij worden gestuurd. EV-snelladers die op gelijkstroom werken worden zo genoemd omdat dit mechanisme erin is ingebouwd, wat betekent dat ze de energie vooraf in gelijkstroom kunnen omzetten en zo rechtstreeks naar de autobatterij kunnen sturen. Hierdoor valt het 'tussenpersoon'-proces weg en wordt het laden versneld.
HPC gaat nog een stap verder en voegt extra technologie toe – in de vorm van specifieke connectortypes en koelinspanningen – die de energieoverdrachtssnelheden aanzienlijk verhogen.
Naast het gebruik van gecombineerd laadsysteem (CCS, combined charging system)-kabels met een hogere capaciteit en CHAdeMO-connectoren wordt bij gelijkstroomlaten met hoog vermogen vaak gebruikgemaakt van vloeistofkoeling in de kabels. Elektriciteit overbrengen genereert op natuurlijke wijze warmte, en warmte maakt energieoverdracht minder efficiënt, en dan hebben we het nog niet over het feit dat te veel ervan fundamenteel gevaarlijk is gedurende langere periodes.
De types gelijkstroomconnectoren
Gecombineerd laadsysteem (CCS1 in de VS, CCS2 in Europa)
Als je vandaag een EV koopt in de VS of Europa, heeft deze waarschijnlijk een van de twee gestandaardiseerde CCS-connectortypes. Dit gecombineerde ontwerp maakt laden met zowel wissel- als gelijkstroom mogelijk, het gaat in feite om de traditionele Niveua 2 (wisselstroom) J1772 met een paar gelijkstroompennen eronder.
Tesla Supercharger
In de VS werkten Teslas traditioneel met een eigen Supercharger-connector, maar aangezien de EU strenger kan zijn op het beperken van eigen formaten, worden Europese Teslas geleverd met CCS2-connectoren. Tesla-eigenaars in de VS kunnen een kabeladapter kopen voor CCS1-compatibiliteit.
CHAdeMO
De CHAdeMO-standaard is groot in Japan, maar buiten de Aziatische markt is deze niet zo gebruikelijk – afgezien van het gebruik in de Nissan Leaf. De norm maakt snelladen met gelijkstroom mogelijk, maar hiervoor moet tegelijkertijd een afzonderlijke J1772-kabel worden aangesloten.
Door de kabels tijdens een sessie proactief te koelen, kunnen laadstations met hoog vermogen veel hogere kW-capaciteiten veilig en efficiënt leveren. En net dat is nodig om een standaard EV in minder dan 30 minuten op te laden.
Waarom '80%'?
We horen of zien mensen het vaak hebben over 'opladen tot 80%' als het gaat om EV's, maar waarom dan? Wel, het draait allemaal om het beheer van de levensduur van lithiumbatterijen.
Alle oplaadbare batterijen hebben een houdbaarheidsduur; na verloop van tijd zullen ze minder goed presteren en niet meer in staat zijn om evenveel lading vast te houden als vroeger. Je hebt dit waarschijnlijk al eens meegemaakt met een smartphone die al meer dan een paar jaar meegaat.
Over het algemeen wordt aangenomen dat batterijen het beste worden beschermd door de lading tussen 20 en 80% te houden. Dat komt omdat batterijen het zwaarst worden belast in de extremen, wanneer deze dus bijna leeg of vol zijn. Slim laden, inclusief gelijkstroom- en HPC-technologie, houdt hier rekening mee.
Wanneer bestuurders hun auto voor het eerst aansluiten op een lader, gebruikt deze algoritmen om de optimale snelheid te detecteren, die piekt zodra 80% wordt benaderd. Nadat de batterij van het elektrische voertuig die 80% heeft bereikt, stopt het laden niet, maar zal de lader de laadsnelheid geleidelijk verlagen om de batterij te beschermen.
Laden met hoog vermogen: De voordelen en uitdagingen
Laden met hoog vermogen heeft veel voordelen, maar ook enkele nadelen. Het vereist namelijk dat de componenten van zowel de bestuurders als CPO's compatibel zijn.
Een korte opsomming van de voor- en nadelen van HPC-technologie:
Voordelen van HPC
Kortere laadtijden
Hoe hoger de capaciteit van een lader, hoe meer kW hij kan verzenden en hoe sneller bestuurders kunnen opladen. De voordelen voor de bestuurder van deze snelheid zijn duidelijk, maar voor CPO's betekent dit een hogere doorloop en dus meer winst.
Verbeterde gebruikerservaring
Snelladen verkort de wachttijd en geeft minder tijd om het laden te plannen. Als de laadtijden slechts enkele minuten bedragen, hoeven EV-eigenaren zich minder zorgen te maken over de actieradius van hun auto.
Strategische toepassingen
Snelladen biedt in wagenparken en zwaar transport inherente voordelen die transformatief kunnen zijn op het gebied van logistiek. Bussen kunnen bijvoorbeeld HPC-technologie gebruiken om snel op te laden bij speciale bushaltes, in plaats van 's nachts op te laden of urenlang buiten bedrijf te zijn.
Klaar voor de toekomst van snelladende EV's
Laadtechnologie zal alleen maar beter en na verloop van tijd steeds efficiënter worden. De snelst mogelijke laders inzetten zal CPO's helpen ook de EV's van morgen te kunnen bedienen. Die zouden kunnen worden uitgerust voor laden met meer dan 500 kW.
Uitdagingen rond HPC
Investeringen in infrastructuur
HPC-stations zijn sneller en technologisch geavanceerder dan hun wisselstroomtegenhangers. Ze vereisen daarom een aanzienlijke voorafgaande investering in vergelijking met standaard laadopties. Voor sommige CPO's kan deze hogere investering een belemmering lijken om te starten.
Batterijcapaciteit
Niet alle EV's op de markt zijn volledig compatibel met de hoogste HPC-vermogens. Hoewel de meeste fabrikanten nu met HPC werken, hebben gebruikers een compatibel voertuig met het juiste type connector nodig.
Integratie in het net
De wijdverbreide invoering van HPC vereist netupgrades om voldoende vermogenscapaciteit te garanderen. Hogere laadsnelheden – en de hogere omzet die ze mogelijk maken – zullen uiteraard leiden tot een hogere energievraag. Daartoe moet laden met hoog vermogen die belasting van het net effectief kunnen beheren en beperken.
Dat laatste punt is belangrijk. Naarmate meer bestuurders overstappen op elektrisch rijden en naarmate de laadtechnologie evolueert om hogere energieoverdrachtssnelheden te leveren, zal ook de belasting op de energienetten toenemen.
De oplossing hier is om ervoor te zorgen dat laders niet alleen sneller, maar ook slimmer worden. Slim laden, zoals mogelijk gemaakt door de voortdurend evoluerende OCPI-standaard (Open Charging Point Interface, open laadpuntinterface), biedt aanbieders van e-mobiliteit en CPO's de mogelijkheid om intelligent laden te voorzien, afgestemd op de lokale energievoorziening.
Opkomende technologieën zoals peakshaving, vraagrespons en Vehicle-to-Grid (V2G, netintegratie van elektrische voertuigen) werken daar allemaal naartoe. Deze slimme functies passen het energieverbruik dynamisch aan – en geven in het geval van V2G zelfs energie terug aan het net – om te beschermen tegen stroompieken en -tekorten.
De toekomst van HPC
Hoe ziet de toekomst van laden met een hoog vermogen eruit? We kunnen het waarschijnlijk terugbrengen tot twee belangrijke ideeën:
Uitbreiding
De infrastructuur voor eMobility is aan een echte opmars bezig, maar we hebben nog steeds meer laadpunten – en meer netaansluitingen – nodig als we willen dat EV's auto's met een verbrandingsmotor probleemloos vervangen. Meer HPC-aansluitingen uitrollen kan hierbij helpen, omdat elke bestuurder dan sneller kan opladen, waardoor er veel sneller aansluitingen vrijkomen voor de volgende.
De uitdaging hierbij is het aanleggen van netaansluitingen. Het is in veel markten een bekend probleem dat het voor CPO's enige tijd kan duren om toegang te krijgen tot de robuuste netaansluitingen die nodig zijn om snelladen aan te bieden. Het is de taak van regeringen en instanties zoals de EU om dit proces te verbeteren, het energienet aan te vullen met nieuwe, schone energievoorzieningen en lokale energienetten klaar te maken voor deze nieuwe behoefte.
Technologische ontwikkelingen
Naarmate EV's zich verspreiden, zal de technologie voor het laden alleen maar verbeteren. Zo zijn er al laadkabels die tot 500 kW kunnen laden, terwijl steeds meer HPC-compatibele voertuigen van grote fabrikanten op de weg komen.
Naarmate alles vordert, zullen de laadtijden waarschijnlijk afnemen in verhouding tot de verdere toename van de energieoverdrachtssnelheden. Maar wat hier belangrijk is, is dat slimme, duurzame en netvriendelijke functies deze ruwe energie blijven aanvullen.
Bij Spirii begrijpen we dat de toekomst van laden platformgebaseerd is, waarbij nieuwe functies zoals V2G en Vraagrespons achteraf op dezelfde manier kunnen worden geïmplementeerd op bestaande laders als nieuwe functies en apps op het besturingssysteem van je smartphone. Daarom werken we onvermoeibaar achter de schermen aan de volgende generatie netvriendelijke laadtechnologie.
Met andere woorden: De brute snelheid die HPC-laden biedt, is slechts één kant van het verhaal; slimme, onderling verbonden software is wat de EV-infrastructuur van morgen echt zal aansturen. En hier kom je meer te weten over hoe dat eruit zal zien.