Gevolgen en gevaren van elektrische voertuigen in functie van het distributienet

Indien elektrische voertuigen (en plug-in hybride voertuigen) hun intrede zullen maken dan zal dit aanleiding geven tot een nieuwe categorie elektrische belastingen die het distributienet extra zullen belasten. Zoals reeds in eerdere blogberichten aangehaald dient men niet enkel te focussen op onderzoek en ontwikkeling in functie van de wagen zelf zoals bijvoorbeeld de batterijtechnologie. We gaan in dit blogbericht dieper in op de problemen en oplossingen omtrent het distributienet gekoppeld aan de intrede van elektrische voertuigen. Men dient te beseffen dat een grootschalige intrede van deze milieuvriendelijke voertuigen voor grote problemen kan zorgen.

Momenteel wordt het elektriciteitsnet beschouwd als een nagenoeg onbeperkte bron van elektrische energie, als het ware een ‘koperen plaat’. Ervaring uit het recente verleden, bijv. de introductie van kleine gedistribueerde generatoren zoals windturbines en WKK’s, heeft aangetoond dat deze veronderstelling absoluut onwaar is en dat er problematische tot zelfs gevaarlijke situaties in het distributienet kunnen ontstaan. In de realiteit is het elektriciteitsnet absoluut niet te vergelijken met een ‘koperen plaat’. Om te beginnen is er een maximum vermogen, vertaald in laadstroom, dat uit het net getrokken kan worden. Deze beperking vloeit voort uit de inwendige impedantie van het net, waardoor er ernstige spanningsvervormingen en/of overbelastingen zouden kunnen ontstaan.

Concreet zullen elektrische en plug-in hybride voertuigen over een 20-tal jaar zorgen voor een bijkomend verbruik van 5-10%. Het elektriciteitsverbruik zal samen vallen met de aanwezigheid van de bestuurder. Het laden van de voertuigen dient hierop gesuperponeerd te worden en het risico bestaat dat de piekbelasting en de interne verliezen hierdoor te fel gaan toenemen. Het gevaar bestaat dat de netwerkbeheerder het elektriciteitsnet, zowel transport als distributie, versneld zal moeten uitbreiden. De producenten van elektrische energie zullen het toegenomen verbruik in evenwicht moeten brengen, wat leidt tot een ander productiepatroon onder de generatoren.

Bron: ESAT KU Leuven
http://www.esat.kuleuven.be/electa/publications/fulltexts/pub_1672.pdf

Niet enkel het voorzien van extra productiecapaciteit (liefst van hernieuwbare aard) maar ook het voorzien van andere productiepatronen is noodzakelijk. Dit impliceert dat men bepaalde apparatuur heel anders zal moeten dimensioneren, wat een hoge investeringskost impliceert. Ook het onderhoud van deze machines zal onderhevig zijn aan andere patronen dan dat we vandaag de dag gewoon zijn. Ook voor het distributienet dient men hier rekening mee te houden. Transformatoren die gedimensioneerd zijn om ’s avonds af te koelen zullen bij een intrede van de elektrische voertuigen ’s avonds extra belast worden.

Het besluit van VITO omtrent deze problematiek op het seminarie rond elektrische en hybride voertuigen aan de VUB van 30 oktober, stelt dat het huidige elektriciteitsnet vandaag hybride en elektrische voertuigen kan ondersteunen. Voor een grote penetratie van hybride en elektrische voertuigen dient het elektriciteitsnet te worden voorzien van een communicatienetwerk (zogenaamde slimme elektriciteitsnetten of smart grids). Om dit voor te bereiden zijn pilootprojecten noodzakelijk.

Bron: Seminarie rond elektrische en hybride voertuigen VUB: 30 oktober 2009
http://www.energik.be/activiteiten/documenten/act48_doc4.pdf

Diverse studies tonen aan dat een grootschalige intrede van de elektrische en hybride voertuigen een impact zullen hebben op het distributienet. Deze impact zal afhankelijk zijn van de penetratiegraad van deze voertuigen en van het oplaadpatroon of oplaadgedrag. Een erg onvoorspelbaar gedrag van opladen zal het huidige net erg belasten. Tevens zal de energieproducent zich moeten voorbereiden op een toekomstige stijging van het elektrisch verbruik.

Bron: Evaluation of the Impact of Plug-in Electric Vehicle Loading on Distribution System Operations
http://ver2009.inee.org.br/Downloads/Evaluation_impact_plugin_ev_loading_ds_operations.pdf

Aantal “politieke” grondstoffen neemt toe !

Als bijkomend artikel omtrent vorige blogberichten zoals 'Bolivië houdt de sleutel van de elektrische auto in handen', en 'Geografische verdeling van lithium reserves' raden we aan om volgend aansluitend artikel te lezen: Aantal politieke grondstoffen neemt toe.

Door de aandacht voor de hernieuwbare energie, waarvan o.a. de elektrische auto zal profiteren, komen er echter snel nieuwe grondstoffen bij die nu al voor enige politieke bewustwording zorgen. Zoals Lithium voor accu’s bijna uitsluitend in Bolivië is te vinden, of permanente magneten vooral in de Chinese natuur voorkomen.

Bron: website Cleanweek 2020
http://blog.cleanweek2020.be/aantal-politieke-grondstoffen-neemt-toe/

December 2009: een maand vol vooruitstrevende Belgische initiatieven

Hoewel er nog een lange weg te gaan is vooraleer effectief 10% of meer van het Belgische wagenpark geëlektrificeerd zal zijn, kunnen we nationaal gezien een aantal recente initiatieven alleen maar toejuichen. We merken op dat vooral de laatste maand enorm veel initiatieven uit de grond gestamd worden die een oplossing bieden voor de nadelen van de elektrische voertuigen in deze blog. Deze initiatieven gaan niet over de technologie in de wagen zelf (daar zijn onnoemelijk veel blogberichten over te posten) maar over de bredere focus & het integrale aspect van de introductie van de elektrische wagen in België.

We geven een kort overzicht van recente initiatieven in België:

06/12/2009: Katoen Natie zet in op elektrische auto’s.

Katoen Natie wil tegen 2010 stapsgewijs het wagenpark van 500 wagens vervangen door elektrische auto’s, dewelke gedurende de werkdag kunnen opladen in het bedrijf. Deze omschakeling zou het verbruik met 1 miljoen liter fossiele brandstof moeten verminderen.

16/12/2009: Eerste oplaadpaal voor elektrische auto’s.

De onderneming LeasePlan te Zaventem neemt de eerste oplaadpaal voor elektrische auto’s in België in gebruik. The Plugin Company biedt Leaseplan kaar klanten samen met elektrische voertuigen ook oplaadpunten aan, een primeur in de leasingsector.

17/12/2009: Eerste publieke oplaadpunt voor elektrische wagens in Maasmechelen.

Fastfoodrestaurant McDonald’s presenteert de ‘McCharge’, het allereerste publieke oplaadpunt in België.

17/12/2009: Total Belgium plant installatie elektrische oplaadpunten.

Total Belgium gaat tijdens de eerste zes maanden van 2010 in een tiental tankstations snelle oplaadpunten installeren.

17/12/2009: Electrasun opent eerste tankstation voor elektrische wagens op basis van groene stroom.

Electrasun opent vandaag in Grobbendonk een tankstation voor elektrische auto’s dat werkt op basis van zonn-energie.

18/12/2009: Campus KHLim biedt 5 laadpalen voorzien van groene stroom aan voor elektrische voertuigen.

De Campus in Diepenbeek wordt voorzien van 5 oplaadpunten voor elektrische voertuigen. De groene stroom is afkomstig van fotovoltaïsche zonnepanelen, indien de zon zich niet laat zien, springen WKK’s op houtpellets of plantaardige olie bij.

21/12/2009: Nieuwe fiscaliteit elektrische voertuigen.

Concreet zullen particulieren nu een belastingsvermindering van 30% van de aankoopprijs krijgen bij de aanschaf van een elektrische wagen. Voor het investeren in een elektrische laadpaal die ‘publiek toegankelijk’ is, krijgen particulieren een belastingsvermindering van 40%. Bij bedrijven wordt voor de installatie van oplaadstations voorzien in een verhoogde investeringsaftrek van 10%.

Bron: www.mobimix.be

Waarom laat de introductie van de elektrische wagen in België zo lang op zich wachten?

Volgens professor Joeri van Mierlo van de Vrije Universiteit Brussel, wordt het potentieel van de elektrische auto onderschat. Volgens zijn onderzoek legt 30 % van het Belgische wagenpark bijna nooit een lange afstand af. Deze auto’s kunnen uitstekend door elektrisch aangedreven auto’s worden vervangen. Om de barrière van een hoge aanschafprijs weg te nemen, vindt van Mierlo dat de overheid dit moet compenseren met subsidiëring.

‘De elektrische auto heeft nog te kampen met weerstanden’ aldus van Mierlo. ‘Ten eerste de aanschafprijs. Deze ligt over het algemeen tweemaal zo hoog als die van een auto met een benzine- of dieselmotor. Door een subsidiëring en belastingsaftrek mogelijk te maken, kan de marktintroductie worden versoepeld. Ten tweede laat het bereik dat de huidige accu-technologie mogelijk maakt ten wensen over’. Van Mierlo stelde dat de ontwikkelingen op dit gebied snel verandering beloven. De eerste generatie elektrisch aangedreven auto’s maakten gebruik van nikkelcadmium-batterijen die na een bepaalde tijd vervangen moesten worden. Met de nieuwe lithiumion-accutechnologie wordt de levensduur van de batterijen dusdanig verlengt dat deze de levensduur van de auto zelf kunnen overstijgen.

Bron: www.mobimix.be
http://www.mobimix.be/inhoud/rijden-op-elektriciteit-wordt-onderschat

Professor Joeri Van Mierlo voegde hier op het Seminarie rond elektrische en hybride voertuigen van 30 oktober op de VUB aan toe dat ook de laadinfrastructuur een knelpunt vormt bij de introductie van de elektrische voertuigen. Volgens autofabrikant Citroën is de technologie voor de wagens zelf voldoende rijp, maar is er nog steeds onvoldoende infrastructuur om de wagens op te laden. “Er zijn geen elektrische voertuigen in België omdat er geen laadpunten zijn, anderzijds zijn er geen laadpunten omdat er geen elektrische voertuigen zijn” zei Staatssecretaris van Mobiliteit Etienne Schoepen laatst nog. België wil dat tegen 2020 zo’n 10% van het wagenpark elektrificeren, dit is alleen mogelijk als men naast het investeren in de voertuigtechnologie zelf, ook investeert in oplaadinfrastructuur.

Bron: Seminarie rond elektrische en hybride voertuigen VUB: 30 oktober 2009
Bron: Sponsorgesprek Citroen december 2010

Er zijn nu al elektrische auto's beschikbaar, maar die worstelen nog met beperkingen, zoals het hoge prijskaartje, het beperkte bereik en het ontbreken van een publieke infrastructuur om de batterijen op te laden. Maar, zoals de Britse Labourminister Peter Mandelson onlangs zei, "de elektrische wagen komt eraan. We kunnen dus maar beter voorbereid zijn." Zijn we dat wel? In Vlaanderen alvast niet, en daar moeten we nu dringend werk van maken.

Steden als Amsterdam, Parijs, Londen, Stockholm en Madrid zijn al gestart met de uitbouw van de nieuwe infrastructuur, en heel wat landen hebben min of meer ambitieuze plannen ontwikkeld om de elektrische auto kansen te geven. In Vlaanderen werden er nog geen initiatieven genomen. Willen we niet achterop hinken, dan zullen we dringend maatregelen moeten nemen. Daarom moeten we nu onderzoeken welke inspanningen Vlaanderen moet doen om ervoor te zorgen dat elektrische auto's ook hier vlot kunnen rijden.

Bron:http://www.demorgen.be/dm/nl/2461/DeGedachte/article/detail/1007518/2009/10/01/Op-de-kar-van-de-elektrische-auto.dhtml

Om de bovenvermelde problemen aan te pakken dient men te beginnen met investeren in voldoende laadinfrastructuur. Ik ben van mening dat dit niet enkel de taak is van de regering, energieleveranciers, en distributienetbeheerder. Hoewel deze instanties een erg belangrijke rol zullen spelen in het opzetten van een elektrische laadinfrastructuur en eventuele smart grids, denk ik dat eveneens de bedrijfswereld, de automobielfabrikanten en zelfs particulieren hierin een belangrijke rol kunnen spelen.

Indien ondernemingen investeren in een eigen laadpunten dan kan het woon-werkverkeer binnen de bedrijven al grotendeels geëlektrificeerd worden. Tijdens de werkuren kan de wagen laden zodat je s’avonds met een volle batterij terug de weg op kan.

Autofabrikanten kunnen een integrale aanpak hanteren om het probleem aan te pakken door hun wagens te voorzien van wisselbare batterijen en het hanteren van een nieuw business model. Zo kan bijvoorbeeld de consument de batterij leasen van de fabrikant. Een goed voorbeeld hiervan is de onderneming Better Place. Deze onderneming biedt naast de elektrische wagen, die voorzien is van een verwisselbaar batterijpakket, ook servicestations aan. Hier kan men de accu’s volledig geautomatiseerd laten verwijden in 80 seconden en laten vervangen door een vers gevuld batterijpakket. Better Place is eigenaar van de batterij, zodat consumenten alleen de auto hoeven te kopen. Daarnaast gaat Better Place een joint venture aan met autofabrikant Renault – Nissan zodat de wagen, het batterijwisselsysteem en de servicestations op elkaar ingestemd zijn.

Geografische verdeling van lithium reserves

Om het vorige bericht over de Boliviaanse zoutvlakte te vervolledigen, geven we nu een overzicht over de globale lithium reserves.

Er zijn twee manieren om lithium te winnen. Een eerste manier is door de extractie van mineralen in gesteentes. Een beperkte hoeveelheid lithium wordt zo gewonnen uit het mineraal spodumeen en pegmatiet gesteentes.

Ten tweede is er dan de belangrijkste lithiumbron: pekel. Op de aarde komen op enkele plaatsen uitgestrekte zoutvlaktes voor, zoals 'The great salt lake' in de VS of de 'Salar de Uyuni' in Bolivië.

Volgende afbeeldingen geven een overzicht van de wereldvoorraad.

Klik op de afbeeldingen om een duidelijker beeld te hebben.

Uit de vorige bronnen blijkt dat Chili, Bolivië, Brazilië en Argentinië op ongeveer 85% van de wereldvoorraad zitten. Ook kunnen we besluiten dat de Europese voorraden verwaarloosbaar klein zijn. Bijgevolg zal Europa volledig afhankelijk zijn van de import. China en de Verenigde Staten daarentegen kunnen in beperkte mate op de eigen reserves rekenen.

Bronnen:

-Handbook of lithium and natural calcium chloride: their deposits, processing, uses and properties.: Donald E. Garrett

-MINERAL COMMODITY SUMMARIES 2009

Behoefte aan meer hernieuwbare energiebronnen !

Als de elektrische voertuigen massaal de straat zullen inpalmen, dan zal dit zorgen voor een grotere vraag naar elektriciteit. Een elektrische wagen is net zo milieuvriendelijk als dat de energieleverancier dit is. Dit kan als een potentieel nadeel van de elektrische wagen gezien worden.

Als we kijken naar de energiemix ten behoefte van elektriciteitsopwekking in onderstaande figuur
(figuur verkregen via www.plan.be = Het Federal Planbureau), dan zien we dat we momenteel in België vooral inzetten op aardolie, aardgas en kernenergie. Als we kijken naar wat de toekomst brengt, dan kunnen we zien dat aardgas en de hernieuwbare energiebronnen een sterke groei zullen kennen. Men verwacht dat tussen 2000 en 2030 hun verbruik respectievelijk met 84 en 200 % zullen toenemen. Dit kunnen we alleen maar toejuichen !

Vermits hernieuwbare energie een steeds grotere rol speelt in de primaire energievraag, groeit haar aandeel aanzienlijk van 1,3 % in 2000 naar 3 % in 2020 en 3,7 % in 2030. Net als voor aardgas is die groei vooral toe te schrijven aan de elektriciteitsproductie. Windenergie en biomassa zijn de energievormen die het meest bijdragen tot de verwachte toename. Windenergie kent relatief gesproken de grootste groei, namelijk van 1 ktoe ( 1 ktoe = 41.868 T J (tera joule) ) in 2000 naar 288 ktoe in 2030; het grootste gedeelte van die groei zou zich tussen nu en 2010 situeren (31,2 % per jaar).

Biomassa zou daarentegen de sterkste groei kennen in absolute termen met +1060 ktoe over de periode 2000-2030. Momenteel wordt biomassa voornamelijk gebruikt voor de productie van elektriciteit en voor de verwarming van gebouwen, maar op het einde van de projectieperiode zou biomassa voor 60 % worden gebruikt voor de productie van biobrandstoffen; dat gebruik zou dan ook het grootste gedeelte van de toename van de vraag naar biomassa vertegenwoordigen. De groei van waterkracht, geothermische en zonne-energie, ten slotte, zou te verwaarlozen zijn vooral vanwege de beperkte middelen en omdat, met name voor waterkracht, de meeste sites al worden geëxploiteerd.

Bron: www.plan.be

We kunnen dus besluiten dat de toekomst qua hernieuwbare energiebronnen er rooskleuriger uitziet dan pakweg tien jaar geleden. Toch moeten we blijven inzetten op deze hernieuwbare energiebronnen. Men kan de toename van 200% in het verbruik van de hernieuwbare energiebronnen mooi verkopen als een grote verbetering, maar als we kijken naar de grafiek dan zien we dat we dat dit nog steeds maar een fractie is van het totale energieverbruik. Daarom pleiten wij voor het bouwen van meer windturbineparken (bij voorkeur deze met een groot vermogen zoals het windmolenpark in Estinnes waar 11 windmolen staan van 6MW) en het plaatsen van zonnepanelen bij particulieren en bedrijfsparken.

Daarnaast dienen we er ook aan toe te voegen dat de elektrische voertuigen energie aan het net moeten kunnen teruggeven. Er zal echter nog veel onderzoek en ontwikkeling nodig zijn alvorens we dit concept kunnen implementeren. Momenteel is ons distributienet van elektrische energie niet voorzien op een bidirectionele energiestroom. De hoge investeringskosten vormen hier een grote barrière. In een volgende blog zullen we dieper ingaan op de het elektriciteitsnetwerk en de elektrische wagen.

Opmars elektrische auto zal drie industrieën transformeren

Bron: www.xpress.be, www.mobimix.be, film: who killed the electric car

De onstuitbare opmars van elektrisch aangedreven auto`s zullen een grote impact hebben op drie industrieën. De eerste sector voor wie de elektrische auto zowel kansen als bedreigingen biedt, is die van de autoproducenten zelf. Gevestigde autoproducenten, wier corebusiness bestaat uit de verbrandingsmotor en de transmissie, moeten hun business heruitvinden om te overleven. Anderzijds hebben gevestigde spelers het weer gemakkelijker ten opzichte van nieuwe toetreders. Nieuwe spelers kampen immers met aanzienlijke toetredingsbarrières in de vorm van schaalbare productie, merkbekendheid, klantmanagement, relaties met ketenpartners en kapitaal.

De tweede sector is die van de batterijproducenten. Naarmate de capaciteit groter wordt, zullen batterijen steeds meer een commodity worden. Het onderscheidend vermogen van de producent neemt af, de marges worden krapper en de concurrentie neemt toe. De toegevoegde waarde verschuift van de chemische processen op celniveau naar het niveau van battery-pack systemen inclusief de software. En dat betekent een nauwere samenwerking tussen de batterijproducent en de automakers.

De laatste sector die sterk zal veranderen, is die van de leveranciers van de energie en infrastructuur. Hierbij moet gedacht worden aan oplaadpunten en utilitybedrijven.

Veel mensen ervaren bovenstaande transformaties van de hedendaagse industrie als een enorm nadeel van de opkomst van de elektrische wagen. Het is inderdaad een feit dat een elektrische wagen veel minder onderhoud nodig heeft dan een conventionele brandstofwagen. Het aantal ronddraaiende onderdelen bij een elektrische motor ligt veel lager (enkel de rotor, lagers en een eventuele reductietrap draaien rond) dan bij de conventionele brandstofmotor. Om die reden dient men een brandstofmotor dan ook te voorzien van onderhoud. Indien men nu massaal inzet op elektrische wagens dan zal de reserveonderdelen industrie volledig in elkaar storten. Ook zouden er minder garages nodig zijn om onze wagens te voorzien van onderhoud. De chemische industrie zal een groot deel van zijn omzet zien dalen omwille van het verminderde gebruik van producten zoals smeervetten, olie en smeerolie. Dit impliceert dat een groot aantal werknemers potentieel hun job zouden verliezen.

We kunnen dit echter ook benaderen als een enorm voordeel! Indien we overschakelen naar een 'nieuwe industrie' dan kan dit ook juist jobs creëren. Voor het ontwikkelen en plaatsen van oplaadinfrastructuur, onderzoek en ontwikkeling omtrent batterijtechnologie en onderzoek naar de elektrische wagen zelf zijn heel wat werkkrachten nodig.

Daarnaast zullen bedrijven moeten innoveren door nieuwe business modellen toe te passen. autofabrikanten zullen moeten overschakelen naar leasingconcepten en moeten investeren in de recyclage van de batterijen. Op die manier kan men de winsten, die ze verliezen omwille van het ontbreken van onderhoud, proberen te compenseren.

Bolivië houdt de sleutel van elektrische auto in handen

Bron: The national & www.express.be

Elektrische auto's lijken plots dé nieuwe rage, nu onze olie op lijkt te raken en mensen op zoek gaan naar milieuvriendelijke energiebronnen. Toch zit er een adder onder het gras. Batterijen voor elektrische wagens worden gemaakt met lithium, het verderlichte ‘mirakelmetaal' dat ook wordt gebruikt in laptops en gsm's. Wagens hebben natuurlijk grotere hoeveelheden nodig. De elektrische Tesla Roadster bijvoorbeeld heeft een batterij die genoeg lithium bevat om 6.000 computers aan de gang te houden; dat alles samengeperst in één batterijblok.

Probleem met lithium is dat het slechts op beperkte schaal verkrijgbaar is. Totnogtoe blijken enkel Australië, Chili en Argentinië over beperkte reserves te beschikken, doch de helft van de wereldreserves -voorlopig nog onontgonnen- liggen in de Salar de Uyuni-zoutwoestijn (zie foto), Bolivië, het Zuid-Amerikaanse land waar de socialist Evo Morales aan de macht is. Autoproducenten hebben zich al gemeld, maar Morales is even vastberaden als zijn Venezolaanse ambtsgenoot Hugo Chavez om zijn land niet door de westerse belangen te laten plunderen.

Bedrijven die in aanmerking willen komen om Boliviaans lithium te kopen moeten hun wagens en batterijen in het land zelf produceren, zegt Morales. De winst die daarbij gemaakt worden, mag niet worden geëxporteerd.

De meeste autoproducenten hebben daarvoor feestelijk bedankt. Maar zelfs als Morales zijn eisen wat versoepelt zal het nooit makkelijk zijn om in Bolivië zaken te doen. In onze haast om onze afhankelijkheid van olie te verminderen moeten we oppassen dat we de ene afhankelijkheid niet inruilen voor een andere.

Bovenstaand artikel geeft één van de zwaktes van de elektrische wagen weer. We moeten ervoor zorgen dat we niet hetzelfde probleem krijgen met de olieprijzen zoals dat nu het geval is. Aangezien de grootste oliereserves zich bevinden in zogenaamde "onstabiele regio's" en de olieprijs erg afhankelijk is van wat er in die regio's op politiek vlak gebeurd maakt dat we hier werken met grote risico's.

Niet alleen de nadelige effecten op het milieu van de brandstofvoertuigen maar ook de hoge kosten en de eindigheid van de oliereserves doen ons zoeken naar alternatieven zoals de elektrische wagen. Indien de kerngrondstoffen voor de elektrische wagens zich nu ook enkel bevinden in politiek onstabiele regio's dan kan de prijs van lithium ook enorm hoog worden. Dit impliceert vervolgens dat de elektrische wagen nog duurder wordt, wat één van de grote struikelblokken is van de consument.

We moeten ervoor zorgen dat men het lithium op een duurzame manier delft waarbij het respect voor milieu, maatschappij en mens behouden worden. Wij zijn ervan overtuigd dat indien het delven van deze grondstoffen op een duurzame manier gebeurt er een win-win situatie kan ontstaan voor beide partijen.