Elektrische voertuigen worden gezien als de duurzame toekomst van transport. Maar ze zijn alleen écht duurzaam als de elektriciteit om ze op te laden, uit duurzame bronnen komt en niet uit fossiele brandstoffen. Daarom wordt er door bedrijven en onderzoekers onder meer gekeken naar het opladen van elektrische voertuigen met zonnepanelen in een pv-laadstation.
Op basis van het promotie-onderzoek van Gautham Ram Chandra Mouli heeft de TU Delft samen met de bedrijven Power Research Electronics en Last Mile Solutions een snellader ontwikkeld waarmee auto’s direct kunnen worden opgeladen met stroom uit zonnepanelen. Het project is gefinancierd door Topconsortium Kennis & Innovatie (TKI) Urban Energy.
Gelijkstroom
Zonnepanelen (PV) wekken gelijkstroom (DC) op. Normaal moest deze gelijkstroom uit zonnepanelen eerst worden omgezet in wisselstroom (AC), voordat je een elektrische auto kon gaan opladen. ‘Momenteel gebruiken oplaadstations het 50Hz-wisselspanningsnetwerk om vermogen uit te wisselen tussen de zonnepanelen en het voertuig’, zegt Chandra Mouli. ‘Dit is echter niet efficiënt en kosteneffectief, om twee redenen: het omzetten naar wisselspanning leidt tot onnodige omzettingsstappen en verliezen. En ten tweede zijn er twee aparte DC-AC-omvormers nodig, één voor het voertuig en één voor de zonnepanelen, waardoor de kosten en het formaat toenemen.’
Geen tussenstap nodig
‘Een meer voor de hand liggende oplossing is dan ook om één omvormer te gebruiken, die het voertuig vanaf de panelen via een DC-link kan opladen en tevens een verbinding met het AC-stroomnet heeft. In dit onderzoek is daarom een 10kW-omvormer met een interne DC-link en drie terminals ontworpen, die het voertuig zowel vanuit de zonnepanelen als uit het stroomnet kan laden.’
Met deze lader is het stroomnet dus niet meer nodig als tussenstap om te laden. Bovendien werkt het systeem twee kanten op: niet alleen kun je je elektrische auto opladen met zonnestroom, maar de energie uit de (opgeladen) batterij van de auto kan bijvoorbeeld ook worden gebruikt om je huis van elektriciteit te voorzien. Daarnaast blijft het ook mogelijk om elektriciteit terug te leveren aan het stroomnet, maar dat moet dan nog wel na omzetting naar wisselstroom.
‘De ontwikkelde omvormer is toegepast in een PV-laadstation, inclusief slimme laadalgoritmen. Het laden van het voertuig met zonne-energie resulteerde in een zero-CO2-emissie, lagere brandstofkosten, belastingvoordeel en minder afhankelijkheid van de PV-terugleververgoeding.’
Het systeem is in principe uit te breiden door meerdere laders en zonnepanelen te koppelen. Bedrijventerreinen en woonwijken zouden hiermee in de toekomst op een nieuwe manier van stroom kunnen worden voorzien, voor een deel los van het stroomnet. Het bedrijf Power Research Electronics heeft inmiddels een aantal snelladers van dit type geproduceerd.
Lees hier het proefschrift van Gautham Ram Chandra Mouli: Charging electric vehicles from solar energy: Power converter, charging algorithm and system design
