André Hänel bespreekt de uitdagingen waarmee grotere elektrische voertuigen geconfronteerd worden als het op opladen aankomt en waarom het zinvol is om deze voorziening te integreren in een bredere KNX-installatie.
Het gebruik van elektrische voertuigen op batterijen (BEV’s) neemt gestaag toe. In Duitsland bijvoorbeeld werden in de eerste helft van het jaar in 2023 meer dan 220.000 nieuwe BEV’s op de markt gebracht. Hoewel de meeste als privévoertuig worden gebruikt, blijft het aantal transportwagens en vrachtwagens verwaarloosbaar vanwege de beperkte actieradius, de tijd die nodig is om het voertuig op te laden en de beschikbaarheid van oplaadpunten op snelwegen. Dit geldt met name voor vrachtwagens. Naast de kosten en beschikbaarheid zijn het gebrek aan een uitgebreid oplaadnetwerk en de hoge oplaadvereisten beperkende factoren voor elektrische vrachtwagens voor langere afstanden.
Met een interface zoals de ise Smart Connect KNX e-charge II en een slimme meter kan dynamisch belastingsbeheer rekening houden met apparaten die veel stroom verbruiken, terwijl belastingspieken worden vermeden. Het prioriteren van één oplaadpunt biedt extra voordelen voor een breed scala aan gebruikssituaties (beeldbron: ise GmbH).
Oplaadpunten
Een oplaadpunt levert gelijkstroom (meestal de snellaadnetwerken op snelwegen) of wisselstroom, maar omdat de batterij van een BEV alleen met gelijkstroom kan worden opgeladen, moet de wisselstroom worden omgezet in gelijkstroom. Hiervoor bevat een BEV een geïntegreerde AC/DC-omzetter die doorgaans vermogens tussen 2,3 en 22 kW ondersteunt in het geval van privévoertuigen.
Beperkende factoren om rekening mee te houden zijn bijvoorbeeld de afzekeringcapaciteit van het gebouw of de capaciteit van de aanleverende middenspanningstransformator (ook wel netniveau 6 genoemd). In woonwijken kan een per klant vereist maximaal oplaadvermogen (bijvoorbeeld 11kW) de energievoorziening overbelasten als individuele oplaadperioden van meerdere klanten elkaar in de tijd overlappen. Dit geldt vooral als er meer dan één oplaadpunt per aansluitpunt op het elektriciteitsnet van een gebouw is, zoals in een bedrijfsomgeving met meerdere oplaadpunten die door werknemers worden gebruikt. Als gevolg hiervan moet elke (maximale) laadstroomaanvraag per werknemer worden afgestemd op de huidige beschikbare stroom in het gebouw en de waarschijnlijke tijd dat de werknemer wil vertrekken, waarbij ook rekening moet worden gehouden met een mogelijk tijdelijk verminderde stroombeschikbaarheid die wordt bepaald door de netwerkprovider (ook wel stroombegrenzing genoemd).
KNX gebruiken om het oplaadproces te beheren
Voor het beheer van het laadproces biedt KNX de volgende oplossingen:
1) Eenvoudige oplossingen verbinden het laadstation via een specifieke (Modbus TCP/RTU) interface. Afhankelijk van de leverancier van het oplaadpunt moeten alle gerelateerde protocol- en gegevensinstellingen door de installateur worden geconfigureerd. In dit geval moet de eigenlijke besturingslogica voor het laadproces worden uitgevoerd door een externe entiteit zoals een energiebeheertoepassing als onderdeel van de KNX-installatie.
2) Meer professionele oplossingen gebruiken interfaces met vooraf geconfigureerde laadpaalprofielen van verschillende leveranciers, die elk alle vereiste configuratiegegevens bevatten. Met dergelijke interfaces wordt het aantal ondersteunde profielen en leveranciers regelmatig bijgewerkt en wordt ook een lokale besturingslogica opgenomen om specifieke taken uit de algemene energiebeheertoepassing te halen.
Er bestaan meerdere opties met producten van verschillende leveranciers, waarbij de interfacelogica rechtstreeks is ingebed als onderdeel van een energiebeheersysteem of visualisatie. In elk van de bovenstaande gevallen wordt de door de klant gewenste functionaliteit geconfigureerd door de KNX-installateur met behulp van ETS-software. Zoals kenmerkend is voor het KNX-systeem, wordt elke functionaliteit van een installatie weergegeven met specifieke en gestandaardiseerde datapunten, geleverd door de apparaten. Dit geldt ook voor een BEV-laadregelinstallatie, waarbij de beschikbare datapunten bijvoorbeeld de spanning, de stroom of het vermogen zijn.
Aangezien alle oplaadrelevante data aanwezig is in KNX tijdens runtime, is functionaliteit die gerelateerd is aan opladen ook mogelijk, zoals toegangscontrole voor de oplaadpunten, stroombewaking of accounting.
Op KNX gebaseerd energiebeheer kan ook automatiseren wanneer het optimale oplaadmoment is, rekening houdend met variërende energietarieven, zelf opgewekte energie en de vraag/tijden van andere apparaten in huis die elektriciteit verbruiken.
Samenvatting
De voordelen van het integreren van het opladen van voertuigen in een KNX-installatie zijn talrijk. De meest voor de hand liggende is dat het kan worden gekoppeld aan een groot aantal andere KNX-gebouwbesturingsfuncties, zodat er met veel factoren rekening kan worden gehouden, wat resulteert in een uitgebreid gebouwbesturings- en energiebeheersysteem. Bovendien kan de volledige installatie ontworpen worden door de KNX-installateur met behulp van ETS, wat resulteert in één algemeen systeemontwerp, documentatie en klantenondersteuning vanuit één bron.
Oplaadcontrole is slechts één aspect van een bredere KNX energiebeheerstrategie die een nauwere integratie van de belangrijkste elektrische energieproducenten zoals fotovoltaïsche (omvormers), elektrische batterijen of warmtepompen inhoudt. Ze kunnen allemaal gebruik maken van een gemeenschappelijke interface en intelligent worden aangestuurd om het energieverbruik te optimaliseren en onze ecologische voetafdruk te verkleinen.
André Hänel is verantwoordelijk voor de afdeling System and Tools van KNX Association.
