De laadpaal CDH

De laadpaal CDH

Welkom

Welkom bij de les over

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aan de hand van deze wikiwijs ga je theorie leren die betrekking heeft tot de laadpaalopdracht, daarnaast ga je ook een praktijkopdracht maken betreft het aansluiten van een laadpaal.

Leerdoelen

In dit project ga je de theorie leren over de elektrische laadpaal en daarbij een praktijkopdracht maken.

Aan dit project zijn drie leerdoelen gekoppeld.:

  • Begrip van de werking
    Leerdoel: De leerling kan de basisprincipes en werking van een elektrische laadpaal uitleggen, inclusief hoe de stroomtoevoer, opladen van voertuigen, en beveiligingsmechanismen werken.

  • Installatievaardigheden
    Leerdoel: De leerling kan de stappen en veiligheidsrichtlijnen volgen voor de installatie van een laadpaal, met aandacht voor correcte bekabeling, stroomsterkte, en het aansluiten op het elektrische netwerk.

  • Duurzaamheid en energiebeheer
    Leerdoel: De leerling kan uitleggen hoe een laadpaal kan bijdragen aan een duurzame toekomst door het gebruik van hernieuwbare energie en kan voorbeelden geven van laadtechnieken die energie efficiënt gebruiken en de levensduur van de apparatuur verlengen.

Na het bestuderen van deze Wikiwijs heb je genoeg kennis opgedaan over laadpalen en kun je dit toepassen bij de praktijkopdracht.

Veel succes!

Elektrische auto's

Elektrische auto's worden vaak gezien als de oplossing van de toekomst, dit komt omdat deze auto's vaak stiller, schoner en zorgen voor minder CO2-uitstoot wat goed is voor het klimaat. Rechtstreeks komen er dus geen gevaarlijke stoffen vrij uit de auto, maar er is wel sprake van indirecte uitstoot, namelijk bij de elektriciteitsproductie.  Bij het rijden van elektrische auto's komt er veel fijnstof vrij door slijtage van de remmen, banden en de wegdek.

Bij het rijden van een elektrische auto is er wel sprake van rol- en rijwindgeluiden. Daarnaast is er ook altijd een piekvermogen van de elektromotor aanwezig, hierdoor trekken ze sneller op. Tijdens het rijden van een elektrische auto is er drie tot vier keer minder energie nodig. Dus een elektrische auto die niet op groene stroom rijdt heeft alsnog minder uitstoot dan een auto met een verbrandingsmotor.

 

Bereik auto's

Elektrische auto's kunnen meestal minder ver rijden dan auto's op benzine. Hoe ver je met een elektrische auto kunt rijden, hangt van veel dingen af. De afstand die de auto aangeeft is niet altijd precies. Soms kun je verder rijden, en soms juist minder ver. Dit geldt ook voor benzineauto's, maar omdat elektrische auto's een kleiner bereik hebben, merk je de verschillen sneller.

Dit zijn de belangrijkste dingen die het bereik beïnvloeden:

  • Hoe je rijdt: Als je snel optrekt, verbruik je meer energie. Rustig rijden en uitrollen kost minder energie.

  • Remmen: Bij een elektrische auto wordt energie teruggewonnen als je remt. Dat helpt om minder energie te verbruiken.

  • Waar je rijdt: In de stad rijdt een elektrische auto vaak zuiniger, onder andere door het terugwinnen van energie tijdens het remmen.

  • Snelheid: Hoe harder je rijdt, hoe meer energie de auto verbruikt. Bijvoorbeeld: 130 km/u rijden op de snelweg kost ongeveer 50% meer energie dan 100 km/u.

  • Type auto: Elektrische auto's hebben allemaal andere soorten afstanden waarop ze kunnen rijden voor de batterij leeg is.

Verschillende soorten elektrische auto's

Ook elektrische auto's kunnen worden onderverdeeld in verschillende types, vaak zijn elektrische auto's maar voor een deel elektrisch. In totaal zijn er vijf verschillende soorten elektrische auto's, deze zijn als volgt:

  • Batterij-elektrisch voertuig
  • Plug-in Hybride voertuig
  • Hybride elektrisch voertuig
  • Mild Hybride elektrisch voertuig
  • Waterstof voertuig

Batterij elektrisch voertuig (BEV)

  • Volledig elektrisch aangedreven door een elektromotor.
  • Geen andere brandstof nodig.
  • Geen uitstoot van schadelijke stoffen.

Plug-in Hybride Voertuig (PHEV)

  • Werkt op een elektromotor en brandstofmotor (ICE = Internal Combustion Engine).
  • 100% elektrisch rijden tot de batterij leeg is.
  • Via de batterij kan er 20-60km 100% elektrisch gereden worden.

Hybride elektrisch voertuig (HEV)

  • Wordt ook wel aangeduid als een full hybride.
  • Rijdt voornamelijk op de aanwezige brandstofmotor.
  • Op zeer kleine afstanden (stadsverkeer) rijdt hij met geringe snelheid volledig elektrisch.

Mild hybride elektrisch voertuig (MHEV)

  • Rijdt alleen op de aanwezige ICE motor.
  • Niet mogelijk om volledig elektrisch te rijden.
  • De elektromotor ondersteund de ICE motor bij het accelereren of bij het oprijden van hellingen.

Waterstof voertuig (FCEV)

  • Volledig elektrisch voertuig, de energie wordt niet opgeslagen in een batterij maar in de tank met waterstof.
  • Waterstof wordt door de aanwezige brandstofcel omgezet in elektriciteit en water.
  • Er is een kleine HV batterij aanwezig om extra energie te leveren tijdens het accelereren en om energie terug te winnen tijdens het remmen.
  • Er is geen uitstoot van schadelijke stoffen.

 

Batterij van een elektrisch voertuig

De energie van een elektrische auto wordt opgeslagen in een batterij, ook wel een accu genoemd. Deze batterij is opgebouwd uit kleinere onderdelen, die we 'packs' noemen. In die packs zitten losse cellen, een soort kleine batterijen. Deze cellen kunnen er uitzien als een grote AA-batterij (cilindrisch) of als platte zakjes (pouch-cellen). Een nieuwe soort batterij heet de blade-batterij. Die bestaat uit langwerpige, platte cellen en is extra veilig tegen brand.

Bij moderne elektrische auto’s worden de batterijen in de bodem van de auto geplaatst, tussen de wielen daar is namelijk veel ruime. Het nadeel is dat de vloer van de auto daardoor wat hoger wordt. Hierdoor moet het dak ook iets omhoog. Bij oudere modellen worden de batterijen vaak onder de stoelen en in de achterbak geplaatst. Dat zorgt voor een andere opstelling.

Een elektrische auto heeft een slim systeem dat de batterij gezond houdt. Dit heet het Batterij Management Systeem (BMS). Als de batterij warm wordt, bijvoorbeeld tijdens snel opladen, zorgt het BMS ervoor dat de batterij wordt gekoeld. Hierdoor gaat de batterij van een elektrische auto veel langer mee dan die van een smartphone.

Bij de levensduur van elektrische auto's zijn twee begrippen belangrijk betreft het batterijpakket. Deze twee begrippen zijn: State-of-Charge (SOC) en Stage-of-Health (SOH).

State-of-Charge (SOC): Dit laat zien hoe vol de batterij is. Meestal wordt dit aangegeven in procenten (0 tot 100%), maar soms ook in kilometers. 100% betekent niet altijd hetzelfde, want het hangt af van de gezondheid van de batterij. Een batterij slijt namelijk langzaam door de tijd en hoe vaak je hem oplaadt (van leeg naar vol).

Door die slijtage kan een volle batterij na een paar jaar minder kilometers halen dan toen hij nieuw was. Dit noem je batterijslijtage of veroudering.

Stage-of-Health (SOH): Dit laat zien hoe gezond de batterij nog is. Het betekent hoeveel energie de batterij bij 100% kan opslaan vergeleken met toen de auto nieuw was. Deze informatie kun je meestal zelf niet direct zien, maar de autofabrikant kan dat vaak wel.

Je kunt het zelf ongeveer uitrekenen. Kijk hoeveel kilometers de auto bij 100% laat zien en deel dit door het aantal kilometers dat de auto nieuw kon rijden. Een andere manier is om de auto bijna helemaal leeg te rijden, daarna volledig op te laden en op te schrijven hoeveel kWh er geladen is. Dit is dan de maximale capaciteit van de batterij.

 

Bron:

WebSentiment B.V. (z.d.). EV Lesmateriaal: Educatie over elektrische voertuigen. https://evkenniscentrum.nl/. https://evkenniscentrum.nl/ev-lesmateriaal#themas

YouTube. (z.d.). https://www.youtube.com/embed/AB3sOU8YcjM

Oefening: Oefenvragen elektrische auto's

Start

Laadpalen

Een laadpaal is een oplaadpunt voor elektrische voertuigen die werken op stroom in plaats van op fossiele brandstoffen. Het wordt gebruikt om de batterij van een elektrisch voertuig op te laden. Een laadpaal heeft een aantal belangrijke kenmerken, deze zijn als volgt:

  • Installatieplek
  • Aansluitingen
  • Laadmodus
  • Laadsnelheid
  • Slimme functies

Hoe werkt een laadpaal?

  1. Je verbindt je voertuig met de laadpaal via een kabel.
  2. De laadpaal levert stroom aan de batterij van het voertuig, gecontroleerd door een ingebouwde besturingseenheid.
  3. De tijd die nodig is om volledig op te laden hangt af van de grootte van de batterij en de capaciteit van de laadpaal.

 

Laadplek

Om je elektrische auto weer volledig vol te kunnen krijgen moet deze opgeladen worden, dit doen we door de auto met een stekker aan te sluiten op een laadpaal. Een veel voorkomend probleem bij het gebruik van laadpalen

In totaal zijn er vier verschillende soorten plekken waar we laadpalen kunnen vinden.

  • Publiek toegankelijke lader: Dit is een oplaadpunt voor een elektrische auto en die altijd open is, dag en nacht. Er zijn geen slagbomen of poorten die de toegang blokkeren. Soms heb je wel een abonnement of speciale pas nodig om het oplaadpunt te gebruiken. Andere voertuigen mogen hier niet parkeren, en elektrische auto's die niet aan het opladen zijn, mogen er ook niet staan. Niet bij elk openbaar oplaadpunt is er zo’n speciale parkeerplek. Dit hangt af van de regels die daar gelden.
  • Semi-publiek toegankelijke lader: Een laadpunt dat door iedereen gebruikt kan worden, maar op een privéplek staat. Dit kan bijvoorbeeld bij een parkeergarage, een tankstation, een winkel of een restaurant zijn. Soms zijn er regels, zoals openingstijden of dat je iets moet kopen om het laadpunt te mogen gebruiken.
  • Privé laadpunt / thuislader: Een laadpunt op eigen terrein wat normaal niet toegankelijk is voor andere. In overleg kan dit wel gedeeld worden.

  • Werklader (semi-publiek): Een laadpunt bij een bedrijf waar werknemers en soms ook bezoekers hun voertuigen kunnen laden. Een werklader beschouwen we als privé laadpunt omdat deze niet voor iedereen toegankelijk is.

In de tabel hieronder zie je een overzicht met het aantal laadpunten in Nederland tussen December 2016 en December 2023.

Aansluitingen

Om je elektrische auto te kunnen opladen aan een laadpaal zal je dit moeten doen door een stekker aan te sluiten. Een laadstekker past uitsluitend op een 'outlet' van een laadpunt en de 'connector' past uitsluitend op de inlet van het voertuig. In totaal bestaan er vier verschillende type stekkers, deze zijn als volgt:

  • Chamedo (DC)
  • Type 1 (AC)
  • Type 2 (AC)
  • CCS

Van deze vier soorten type stekkers worden de Chamedo en type 1 nog wel gebruikt echter alleen bij oudere elektrische voertuigen.

Voor nieuwere auto's wordt er veel gebruik gemaakt van Type 2 en CCS stekkers. Type 2 stekkers worden gebruikt als de auto thuis wordt opgeladen of wanneer er openbare laadpalen gebruikt worden. CCS stekkers zijn groter dan Type 2 stekkers en worden vooral gebruikt bij het snel laden waarbij de batterij in 18 tot 40 minuten weer volgeladen wordt.

Hieronder zien we de aansluiting en pen bezetting van een Type 2 en CCS stekker.

 

Laadmodus

Bij het opladen van de elektrische auto wordt er vaak gesproken over de termen 'mode', hiermee wordt de techniek bedoeld die gebruikt wordt voor het opladen. In totaal kan er gebruik gemaakt worden van vier verschillende mode, deze zijn als volgt:

  • Mode 1: Hierbij is het laden via een gebruikelijk stopcontact (220V, max 10A) zonder begrenzing en zonder beveiliging. Voor het laden van elektrische voertuigen wordt Mode 1 niet gebruikt!
  • Mode 2: Hierbij laadt je een elektrische auto op via een gewoon stopcontact thuis, dat goed geaard is. Hiervoor gebruik je een speciale laadkabel die je meestal krijgt bij het kopen van een elektrische auto. De kabel heeft aan de ene kant een stekker voor het stopcontact en aan de andere kant een connector voor de auto. Aan de kabel zit een klein kastje (de ICCB of IC-CPD) dat ervoor zorgt dat de stroom veilig en beperkt blijft. Dit kastje zorgt voor de beveiliging, net zoals een laadpunt dat doet, en kan ook informatie uitwisselen met de auto. Bij een normaal stopcontact mag de stroom niet hoger zijn dan 10 ampère (10A). Hierdoor kan het laadvermogen maximaal 2,3 kilowatt (kW) zijn.
  • Mode 3:  Dit is de aanbevolen manier om de meeste elektrische auto's op te laden. Bij deze manier wordt je auto opgeladen via een laadpaal die direct is aangesloten op de elektriciteitsmeter. De laadpaal geeft wisselstroom (AC) aan de auto. In de auto wordt deze stroom omgezet naar gelijkstroom (DC), zodat de batterij kan opladen. De stroom die via de laadpaal komt, wordt alleen gebruikt voor het opladen van je auto en niet voor andere apparaten.
  • Mode 4: Bij deze mode wordt er gebruikt gemaakt van gelijkstroom (DC) om de batterij van een elektrische auto direct op te laden. Je vindt deze laadmodus meestal bij snellaadstations, bijvoorbeeld langs snelwegen of op parkeerplaatsen. Snelle laders zijn aangesloten op een hoogspanningscabine en kunnen door de hoge stroom in ongeveer 30 minuten de batterij van een auto tot 80% opladen. Dit maakt ze handig als je snel wilt opladen of als je geen eigen parkeerplek met een laadpunt hebt.
Verschillende laadmodus elektrische voertuigen

 

Laadsnelheid

Hoe snel de batterij van een bijna lege elektrische auto weer vol is, hangt af van drie dingen:

  1. Hoeveel stroom het oplaadpunt kan leveren.
  2. Hoe snel de auto kan opladen.
  3. Hoe leeg de batterij is en hoe vol je hem wilt opladen.

Voorbeeld: Als je 50 kilometer hebt gereden, duurt het thuis of bij een laadpaal op straat gemiddeld 1 tot 2 uur om weer op te laden. Dit hangt af van hoe snel de laadpaal en de auto zelf kunnen laden. Bij een snellaadpunt gaat het veel sneller: in ongeveer 15 minuten kun je al genoeg opladen voor 100 kilometer rijden. Het handige van een elektrische auto is dat je meestal thuis of op je bestemming kunt opladen.

Verschil tussen 1-fase en 3-fase aansluitingen

Oudere huizen (voor 2007) hebben vaak een 1-fase aansluiting. Die levert 3,7 kilowatt (kW). Hiermee duurt het volledig opladen van een auto thuis 10 tot 20 uur, afhankelijk van de auto. Nieuwere huizen hebben standaard een 3-fase aansluiting. Die levert meer stroom, waardoor opladen drie keer zo snel gaat: tussen de 3,5 en 10 uur. Een 1-fase meterkast kan worden aangepast naar een 3-fase aansluiting.

Openbare laadpalen en snel laadstations

  • Openbare laadpalen: Meestal 11 kW, hiermee duurt opladen 4 tot 10 uur.
  • Snel laadstations: Vaak 75 kW. Hiermee kun je de batterij in ongeveer 40 minuten van 10% naar 80% opladen.

 

Slimme functies

Een slimme laadpaal is meer dan alleen een stekker voor je elektrische auto. Het is een slim apparaat dat kan samenwerken met je auto, het stroomnet en soms zelfs met zonnepanelen op je dak. Een slimme laadpaal kan bijvoorbeeld het opladen aanpassen aan de energieprijzen. Zo kun je geld besparen door je auto op te laden als de stroom goedkoop is. De laadpaal is vaak verbonden met het internet en kan daardoor direct reageren op veranderingen in stroomverbruik of energieprijzen.

Bij een slimme laadpaal zijn er vier belangrijke functies aanwezig namelijk: koppeling met zonnepanelen, beschikbaarheid van verschillende laadmodi, dynamic load balancing, handige app. Bij dynamic load balancing zal de laadpaal rekening houden met het energieverbruik in de woning. Staan er veel apparaten aan dan zal de laadsnelheid minder zijn.

 

Hieronder vind je een filmpje van de ANWB. In dit filmpje wordt uitgelegd hoe het opladen van een elektrisch voertuig werkt.

 

Bron:

WebSentiment B.V. (z.d.). EV Lesmateriaal: Educatie over elektrische voertuigen. https://evkenniscentrum.nl/. https://evkenniscentrum.nl/ev-lesmateriaal#themas

YouTube. (z.d.-b). https://www.youtube.com/embed/ZmqtT_x22vg

Oefening: Oefenvragen laadpalen

Start

Elektriciteit

Wat is elektriciteit?

Elektriciteit is niet meer weg te denken uit ons leven. Je telefoon, tv en computer zijn allemaal voorbeelden van apparaten die elektriciteit nodig hebben om te werken. Als je in de elektrotechniek werkt dan zorg je er bijvoorbeeld voor dat alle apparaten in een woning van elektriciteit worden voorzien. De installatie in een woning is maar een klein onderdeel van het werk dat elektromonteurs doen. Laadpalen en elektrische auto's hebben ook elektriciteit nodig, daarom is het dus belangrijk om te weten hoe de laadpaal gebruikt kan worden voor het opladen. Een aantal woorden zijn erg belangrijk als je met elektrotechniek te maken krijgt. Het is belangrijk dat je ze van buiten leert en op de goede manier gebruikt.

Belangrijke begrippen

Bij het gebruik van elektrische auto's zijn er een aantal belangrijke begrippen die veel voorkomen. Deze begrippen zijn kW, kWh, V en A.

  • kW staat voor kilo Watt oftewel de praktische eenheid van vermogen. Met het vermogen kunnen we reken bij bijv. het bouwen of ontwerpen van machines. De laadsnelheid van een elektrische auto wordt aangegeven in kW. Het vermogen, oftewel wel prestaties, van de elektromotor worden ook in kW aangegeven.
  • kWh staat voor kilo Watt uur oftewel, de hoeveelheid elektrische energie. De capaciteit van de batterij in een elektrische auto wordt aangegeven in kWh.
  • Een aantal woorden zijn erg belangrijk als je met elektrotechniek te maken krijgt. Het is belangrijk dat je ze van buiten leert en op de goede manier gebruikt.
  • V staat voor Volt oftewel de eenheid van spanning. De hoeveelheid spanning die op een stopcontact staat of aanwezig is in de elektrische auto wordt dus aangegeven in V.
  • A staat voor Ampère oftewel de eenheid van de stroomsterkte. De hoeveelheid stroom die door de meterkast loopt wordt dus aangegeven in A.

 

Wet van vermogen

Het vermogen bereken je met de Wet van het vermogen:

Vermogen = Spanning x Stroom, ofwel P = U x I.

De P van Power, staat voor het vermogen. De eenheid is Watt (W).

De U is de elektrische spanning in Volt (V) en de I is de elektrische stroom in Ampère (A).

Op de Nederlandse wandcontactdozen staat een spanning van 230V. De stroom die door een verbruiker vloeit is verschillend. Het vermogen kun je berekenen door de stroom en de spanning te meten en deze dus met elkaar te vermenigvuldigen.

Vermogen berekenen

Als je dus de spanning en de stroom weet, dan kun je het vermogen berekenen. Je kunt daarvoor een geheugensteuntje gebruiken. Je moet een driehoek tekenen, met bovenin het vermogen. Het vermogen is de letter P. Als je niet kunt onthouden dat de P bovenin moet, dan kun je denken aan de P van de PIEK die altijd bovenin de boom staat. Onderin staat spanning x stroom. Ofwel U x I.

Als je nu het vermogen uit wilt rekenen, dan moet je een vinger op de P van vermogen houden. De som die je uit moet rekenen blijft nu staan.

Als je een spanning meet van 230 Volt en een stroom van 2 Ampère, dan heeft de verbruiker een vermogen van U x I = 230 V x 2 A = 460 Watt.


Rekenen met het "driehoek rekenhulpje"

 

Door de Wet van vermogen te gebruiken kunnen we dus uitrekenen hoe snel je laad in bepaalde situaties. De hoeveelheid energie in een batterij van een elektrische auto wordt altijd in kWh uitgedrukt. Het vermogen van een laadpaal of elektrische auto wordt altijd in kW uitgedrukt. Standaard wordt rekening gehouden met een verlies van maximaal 15% die wordt veroorzaakt door laadrestricties, (buiten)temperatuur, weerstand en warmteverlies.

Hieronder is een voorbeeld te zien van twee berekening met de wet van vermogen voor het berekenen van het vermogen bij AC laden. Bij een berekening gebruiken we een 1-fase 16A Wallbox en voor de andere berekening een 3-fase 16A Wallbox.

Voorbeeld:

1 fase

16A x 230V = 3680 Watt. Om Watt om te rekenen naar kilowatt (kW), deel je door 1000: 3680 Watt = 3,7 kW, dit is het theoretische vermogen. Als je een elektrische auto oplaad gaat er altijd een beetje stroom verloren, bijvoorbeeld door warmte. Dit verlies is meestal 5% tot 15%. Stel dat het verlies 15% is. Dan blijft er nog 85% van de stroom over. Om dat te berekenen: 3680 Watt x 0,85 = 3128 Watt. Dat is hetzelfde als 3,1 kW. Het praktische vermogen voor je auto is dan 3,1 kW netto.

3 fase

16A x 230V x 3 = 11040 Watt. Om Watt om te rekenen naar kilowatt (kW), deel je door 1000: 11040 Watt = 11 kW, dit is het theoretische vermogen. Als je een elektrische auto oplaad gaat er altijd een beetje stroom verloren, bijvoorbeeld door warmte. Dit verlies is meestal 5% tot 15%. Stel dat het verlies 15% is. Dan blijft er nog 85% van de stroom over. Om dat te berekenen: 11040 Watt x 0,85 = 9384 Watt. Dat is hetzelfde als 9,4 kW. Het praktische vermogen voor je auto is dan 9,4 kW netto.

Als we vervolgens de theoretische laadtijd van de auto willen berekenen doen we dit door de inhoud van de batterij (kWh) te delen door het vermogen van de laadpunt (kW).

 

Soorten stroom (AC en DC)

Bij het laden van de elektrische auto kan dit aan de hand van twee verschillende soorten stroom, we kunnen de stroom verdelen in AC en DC. AC (Alternating Current) oftewel wisselstroom haal je uit een normaal stopcontact, DC (Direct Current) oftewel gelijkstroom is te vinden in accu's en batterijen. Als je een elektrische auto dus wilt opladen moet de stroom omgezet worden, bij de auto werkt dit via een ingebouwde lader (onboard charger, OBC). Deze lader zet wisselstroom (AC) om in gelijkstroom (DC).  Bij snelladen wordt de stroom in de laadpaal omgevormd van AC naar DC en wordt de batterij rechtstreeks geladen buiten de OBC om.

 

AC wordt gebruikt om normaal te kunnen laden, dit wordt veel gedaan bij thuisladers, laadpalen op straat of bij garages. Je maakt vooral dagelijks gebruik van het laden met AC zodat je batterij elke ochtend vol is. DC wordt gebruikt om snel te kunnen laden, dit wordt veel gedaan bij snelladers of langs de snelweg. Je maakt vooral gebruik van het laden met DC als het nodig is of bij zeer lange ritten.

Bij beide soorten stroom hangt de laadsnelheid van een aantal factoren af:

AC → De interne lader van de auto (OBC) en het soort laadpaal of meterkast

DC → Het vermogen dat de laadpaal kan leveren. Het maximale laadvermogen voor de batterij dat bepaald is door de autofabrikant. De laadcurve.

In de tabel zijn alle vermogens te zien waarmee kan geladen worden bij beide stromen.

AC
DC
2,3 kW (mobiele laadkabel en stopcontact stekker
10-50kW - Traag
3,7kW (1x25A)
50-150kW – gemiddeld
7,4kW (1x35A)
150-350kW - snel
11kW (3x25A)
Meer dan 350kW – toekomst
22kW (3x35A)
350kW – 4MW (MegaWatt) - bussen en vrachtwagens

 

Verschil tussen 1 fase en 3 fase laden

Het verschil tussen 1-fase laden en 3-fase laden zit in hoe de stroom wordt geleverd en hoeveel vermogen er beschikbaar is om bijvoorbeeld een elektrische auto op te laden. Hier is een eenvoudige uitleg:

1-fase laden

  • Hoe werkt het? Bij 1-fase laden gebruikt de laadpaal één stroomdraad (fase) om elektriciteit te leveren. Dit is hetzelfde als een gewoon stopcontact thuis.

  • Laadvermogen: Het laadvermogen is beperkt tot maximaal 3,7 kW (bij 16A) of 7,4 kW (bij 32A), afhankelijk van de installatie.

  • Voordelen: Geschikt voor kleinere auto-accu’s of hybride auto’s. Kan vaak worden aangesloten op een standaard huisinstallatie.

  • Nadelen: Langzamere laadtijd, vooral voor auto’s met een grote accu.

3-fase laden

  • Hoe werkt het? Bij 3-fase laden gebruikt de laadpaal drie stroomdraden (fasen). Dit zorgt ervoor dat er veel meer stroom geleverd kan worden. Dit type aansluiting vind je vaak bij laadpalen thuis of bij snellaadpunten.

  • Laadvermogen: Het laadvermogen kan oplopen tot 11 kW (bij 16A) of 22 kW (bij 32A), afhankelijk van de laadpaal en de auto.

  • Voordelen: Veel sneller opladen, ideaal voor grotere auto-accu’s. Geschikt voor moderne elektrische auto’s die 3-fase laden ondersteunen.

  • Nadelen: Vereist een 3-fase aansluiting in huis. Installatie kan duurder zijn.

 

Samenvatting

Kenmerk
1-fase laden
3-fase laden
Maximaal vermogen
3,7 kW - 7,4 kW
11 kW - 22 kW
Laadsnelheid
Langzamer
Sneller
Aansluiting nodig
Standaard
3-fase aansluiting
Geschikt voor
Kleinere accu’s
Grote accu’s

 

Hieronder zien we een afbeelding met daarin een weergave hoe het opladen van een elektrische auto bij 1 fase en 3 fase is.

 

Bron:

ELO leerlingvolgsysteem. (z.d.). https://docent.elodigitaal.nl/

WebSentiment B.V. (z.d.). EV Lesmateriaal: Educatie over elektrische voertuigen. https://evkenniscentrum.nl/. https://evkenniscentrum.nl/ev-lesmateriaal#themas

Oefening: Oefenvragen elektriciteit

Start

Werkvoorbereiding: Materialen bestellen

Verzamel de materialen en gereedschappen uit het magazijn

Materialen

Opdracht: Aftekenen en monteren

Je gaat de installatie nu aftekenen op het montagebord en een aantal onderdelen aanbrengen.

Gebruik daarvoor de werktekening.

Werktekening aftekenen en monteren

Meterkast

Verdeelinrichting

In de meterruimte hangt een verdeelkast. In de volksmond wordt de verdeelkast ook wel groepenkast of stoppenkast genoemd. In de verdeelkast wordt de elektriciteitskabel die de woning binnenkomt "gesplitst". Om zo alle elektrische onderdelen in de woning aan te kunnen sluiten.

De elektriciteitsdraden mogen niet overbelast worden. Met overbelast bedoelen we dat er teveel verbruikers op de draden worden aangesloten. Teveel verbruikers, betekent een te grote stroom en daardoor worden de draden te warm! Verbruikers zijn bijvoorbeeld lampen, een wasmachine en een magnetron.

Smeltveiligheid uit oude "stoppenkast" 
Een installatieautomaat van tegenwoordig

Om overbelasting te voorkomen wordt de elektrische installatie in de verdeelkast in groepen verdeeld. Elke groep heeft een beveiliging. Dit kan een smeltveiligheid (zekering) zijn of een installatieautomaat.

De functie van de smeltveiligheid en de installatieautomaat is het onderbreken van de stroomkring bij overbelasting en kortsluiting.

Als er teveel apparaten op de groep worden aangesloten dan heet dat overbelasting.

Kortsluiting kan optreden als de isolatie van de draden is beschadigd, of door verkeerd aansluiten of door een kapot apparaat. Bij een kortsluiting gaat de stroom niet meer door een verbruiker, hierdoor gaat er een grote stroom vloeien door de draden.

De installatieautomaat of smeltveiligheid onderbreekt de stroomkring als er een te grote stroom vloeit.

 

Soorten meterkasten

We kunnen de meterkasten verdelen in 3 verschillende groepen:

  • 1-fase meterkast

  • 2-fase meterkast

  • 3- fase meterkast

 

1-fase meterkast

Een 1-fase meterkast heeft een aantal kenmerken waar je deze aan kan herkennen.

  • Heeft één hoofdzekering van 35 Ampère.
  • De hoofdschakelaar is twee modules breed.
  • Er komen twee draden onderuit de meterkast.
  • Vooral te vinden bij oudere woningen.

 

Bij een meterkast is het ook belangrijk om te weten hoeveel vermogen deze aan kan. Bij een 1-fasemeterkast is dit 230V x 35A  = 8000W of 8kW.

 

3-fase meterkast

Een 3-fase meterkast heeft een aantal kenmerken waar je deze aan kan herkennen.

  • Er staat 380V of 400V op de meter (of 3x 230V)
  • De hoofdschakelaar is vier modules breed
  • Er komen vier draden onderuit de meterkast
  • Er zijn 3 hoofdzekeringen van 25 of 35 Ampère
  • Is veelal te vinden bij nieuwbouw huizen.

Bij een meterkast is het ook belangrijk om te weten hoeveel vermogen deze aan kan. Bij een 3-fasemeterkast is dit 230V x 35A x 3  = 17250W of 17,25kW.

Als we kijken naar het gebruik van de laadpalen zijn er twee belangrijke begrippen die betrekking hebben bij de het gebruik in samenwerking met de meterkast namelijk: load balancing en slim laden. Onder load balancing verstaan we het voorkomen dat groepen in huis overbelast raakt. Dit is natuurlijk zeer belangrijk gezien we geen doorgeslagen groepen willen. Onder slim laden verstaan we het voorkomen dat de stroomvraag voor het elektriciteitsnet te hoog wordt door op niet drukke momenten te laden.

Load balancing kunnen we vervolgens onderverdelen in twee varianten:

Passive load balancing

  • Vermindering van laadstroom door de start van het laden zelf te bepalen

  • Piekstroom verbruik door huishoudelijke apparaten (b.v. rond etenstijd)

  • Start bij ingang van het laagtarief (> 23.00).

Actieve load balancing

  • Het laadvermogen wordt tijdelijk verlaagd tijdens de pieken (b.v. wanneer veel apparaten in huis tegelijk in gebruik zijn)

  • Drie methoden: laadpaal met load balancer, apart kastje in de meterkast of een app die de auto via een dienst van derden aanstuurt.

 

Groepsverdeling

De installatie wordt dus in groepen verdeeld. Maar wat is nu een groep?

Een groep is een deel van de installatie in de woning. Een groep kan bestaan uit wandcontactdozen en verlichting van een aantal ruimtes. Maar een groep kan ook bestaan uit alleen een aansluitpunt voor een wasmachine.

Als de installatie ontworpen wordt dan houden ze rekening met de verbruikers die op een groep worden aangesloten. Een groep bestaat uit de draden, verlichting, wandcontactdozen en vast aangesloten verbruikers die op de installatieautomaat of smeltveiligheid zijn aangesloten.

Zo kun je NIET een wasmachine, magnetron, droger en boiler op 1 groep aansluiten! Je moet rekening houden met het vermogen van de verbruiker.

Om uit te zoeken hoeveel verlichting, wandcontactdozen en apparaten er aangesloten mogen worden op een groep moet je weten wat vermogen betekent!


Achter elke installatieautomaat zit een groep

 

Aansluiten van de laadpaal aan de meterkast

Het aansluiten van een laadpaal op de meterkast is een belangrijk proces dat zorgvuldig en volgens de regels moet worden uitgevoerd. Hier is een eenvoudige uitleg van wat er nodig is:

1. Controle van de meterkast

  • Huidige aansluiting controleren:
    Kijk of je meterkast een 1-fase aansluiting (3.7-7.4 kW) of een 3-fase aansluiting (11-22 kW) heeft. Dit bepaalt het maximale laadvermogen van de laadpaal.

    • Bij een 1-fase aansluiting: geschikt voor kleinere laadpalen.

    • Voor 3-fase laden is vaak een zwaardere aansluiting nodig (bijvoorbeeld 3x25A of hoger).

  • Capaciteit van de hoofdzekering controleren:
    Zorg dat de hoofdzekering voldoende capaciteit heeft om de laadpaal aan te kunnen zonder de rest van het huis te overbelasten.

  • Mogelijk verzwaren:
    Als je aansluiting te licht is, kan je netbeheerder dit aanpassen tegen extra kosten.

 

2. Aparte groep maken

Een laadpaal moet altijd worden aangesloten op een aparte groep in de meterkast:

  • Aparte aardlekschakelaar (Type B): Dit type schakelaar is nodig om storingen door gelijkstroomlekken te voorkomen.

  • Installatieautomaat: Deze beschermt tegen overbelasting van de laadpaal.

  • De groep moet qua stroomsterkte passen bij de laadpaal, bijvoorbeeld 16A of 32A.

 

3. Kabels naar de laadpaal

  • Type kabel: Gebruik een stevige en geschikte voedingskabel, bijvoorbeeld een kabel van 5 aders (voor 3-fase) of 3 aders (voor 1-fase).

  • Kabeldikte: De kabel moet dik genoeg zijn om de stroomsterkte aan te kunnen zonder te veel warmte te produceren. Voor 16A gebruik je meestal een 2,5 mm² kabel, en voor 32A een 6 mm² kabel.

  • Ingraven: Bij buiteninstallaties moet de kabel minimaal 60 cm diep worden ingegraven en in een beschermbuis worden gelegd.

 

4. Configuratie van de laadpaal

  • Belastingbalans: Als de laadpaal een slimme laadfunctie heeft, kan deze rekening houden met het stroomverbruik in huis. Dit voorkomt overbelasting.

  • Stroomlimiet instellen: Stel de laadpaal in op het maximale vermogen dat je installatie aankan.

 

5. Veiligheid en keuring

  • Installatie laten controleren:
    De installatie moet voldoen aan de NEN 1010 (veiligheidsnormen voor elektrische installaties).

  • Laat het door een professional doen:
    Elektrische werkzaamheden in de meterkast zijn gevaarlijk. Laat dit altijd door een erkende elektricien uitvoeren.

 

Bron:

ELO leerlingvolgsysteem. (z.d.). https://docent.elodigitaal.nl/

WebSentiment B.V. (z.d.). EV Lesmateriaal: Educatie over elektrische voertuigen. https://evkenniscentrum.nl/. https://evkenniscentrum.nl/ev-lesmateriaal#themas

Oefening: Oefenvragen meterkast

Start

Duurzaamheid en Wetgeving

Duurzaamheid van laadpalen: Nu en in de toekomst

Laadpalen worden steeds duurzamer, zowel in hoe ze worden gemaakt als in hoe ze worden gebruikt. Hieronder leggen we uit wat er nu al goed gaat en wat er in de toekomst nog beter wordt.

Huidige duurzaamheid van laadpalen

1. Materialen en productie:

  • Veel laadpalen worden gemaakt van materialen die je kunt hergebruiken, zoals aluminium en stevig plastic.
  • Fabrikanten proberen onderdelen te maken die aan het einde van hun leven gerecycled kunnen worden.
  • Sommige laadpalen hebben nog steeds een productieproces dat veel CO₂ uitstoot, afhankelijk van wie ze maakt.

2. Energieverbruik:

  • Moderne laadpalen zijn zuinig en verspillen minder stroom tijdens het laden.
  • Slimme laadpalen gebruiken slimme software om precies de juiste hoeveelheid stroom te leveren, zodat er geen energie verloren gaat.

3. Gebruik van duurzame energie:

  • Veel laadpalen werken met groene stroom, zoals stroom van zonnepanelen of windmolens.
  • Steeds vaker worden laadpalen gebruikt om auto’s op te laden wanneer er veel duurzame energie beschikbaar is, bijvoorbeeld op zonnige dagen.

4. Langere levensduur:

  • Nieuwe laadpalen gaan langer mee omdat ze steviger zijn en minder snel kapotgaan. Hierdoor hoeven ze minder vaak vervangen te worden.

5. Samen delen:

  • Via apps of laadnetwerken kun je laadpalen delen met anderen. Zo zijn er minder laadpalen nodig, en wordt er beter gebruik gemaakt van bestaande laadpalen.

 

Toekomst van duurzame laadpalen

1. Volledig herbruikbare laadpalen:

  • In de toekomst worden laadpalen helemaal circulair. Dit betekent dat alle onderdelen hergebruikt kunnen worden als de laadpaal niet meer werkt.

2. Slimmere laadpalen:

  • Laadpalen worden nog slimmer en werken samen met een slim elektriciteitsnet. Dit zorgt ervoor dat auto’s vooral opladen wanneer er veel duurzame stroom beschikbaar is.
  • Bidirectioneel laden wordt belangrijk: je auto kan dan stroom terugleveren aan het elektriciteitsnet, bijvoorbeeld om je huis te voorzien van stroom.

3. Minder CO₂-uitstoot:

  • Bij het maken van laadpalen willen fabrikanten minder CO₂ uitstoten, bijvoorbeeld door groene stroom te gebruiken in de fabriek. Ook proberen ze laadpalen lokaal te produceren om transport te beperken.

4. Nieuwe energiebronnen:

  • In de toekomst kunnen laadpalen ook samenwerken met andere energiebronnen, zoals waterstof, om stroom op te slaan en te gebruiken wanneer dat nodig is.

5. Slimme netwerken en modulaire ontwerpen:

  • Laadpalen worden onderdeel van kleine netwerken in buurten of wijken, zodat meer mensen dezelfde laadpaal kunnen gebruiken.
  • Toekomstige laadpalen krijgen een modulair ontwerp, wat betekent dat je onderdelen kunt vervangen of uitbreiden zonder de hele laadpaal te vernieuwen.

 

Wet- en regelgeving

De wet- en regelgeving rondom laadpalen in Nederland wordt beïnvloed door nationale en Europese richtlijnen, waarbij de NEN-normen een belangrijke rol spelen in de technische specificaties en veiligheidsvoorschriften. Hieronder een overzicht van de belangrijkste aspecten:

1. Wet- en regelgeving

Nationaal beleid

  • Wet Voortgang Energietransitie (VET): Deze wet stimuleert de transitie naar duurzame energie, waaronder de uitrol van infrastructuur voor elektrische voertuigen (EV’s).

  • Elektriciteitswet: Regelt onder meer de levering van elektriciteit aan laadpalen en de status van laadpalen als energieleveranciers.

  • Gemeentelijk beleid: Gemeenten hebben vaak specifieke plannen en vergunningseisen voor de plaatsing van laadpalen op openbaar terrein.

Europees beleid

  • AFIR (Alternative Fuels Infrastructure Regulation): Een Europese verordening die eisen stelt aan de beschikbaarheid, toegankelijkheid en interoperabiliteit van laadpalen.

  • EU-Richtlijn 2014/94/EU: Richtlijn over infrastructuur voor alternatieve brandstoffen, met normen voor EV-laadstations.

 

2. NEN-normen

De NEN-normen waar laadpalen in Nederland aan moeten voldoen, omvatten veiligheids-, installatie- en operationele eisen. Belangrijke normen zijn:

NEN 1010

  • Richtlijn voor de aanleg van elektrische installaties, inclusief laadpalen.

  • Behandelt veiligheidseisen zoals aarding, kabeldiameters, en overbelasting.

NEN-EN-IEC 61851-serie

  • Europese norm voor de functionaliteit en veiligheid van laadstations.

  • Behandelt de verschillende laadmodi (Mode 1 t/m 4) en communicatieprotocollen.

NEN-EN-IEC 62196

  • Bepaalt de standaarden voor stekkers en contactdozen van laadstations, zoals Type 2 (Mennekes) en CCS (Combined Charging System).

NEN 3140

  • Voorschriften voor het veilig werken aan of nabij elektrische installaties. Relevant voor onderhoud en reparatie van laadpalen.

NEN 4010

  • Specifieke norm voor de aanleg en inspectie van installaties in de gebouwde omgeving, waaronder laadpunten.

3. Belangrijke aandachtspunten

  • Veiligheid: Alle laadpalen moeten voldoen aan de veiligheidsvoorschriften van NEN 1010 en NEN 3140, met name rondom kortsluitbeveiliging en isolatie.

  • Interoperabiliteit: Dankzij EU-normen zoals IEC 62196 moeten laadpalen geschikt zijn voor gebruik door alle voertuigen, ongeacht het merk.

  • Data-uitwisseling: Slimme laadpalen moeten communiceren via protocollen zoals OCPP (Open Charge Point Protocol) en voldoen aan privacy- en dataveiligheidseisen.

4. Installatie en onderhoud

  • Vergunningen: Openbare laadpalen vereisen vaak gemeentelijke goedkeuring en een netaansluiting van de netbeheerder.

  • Periodieke inspecties: NEN 3140 schrijft inspecties voor om te controleren of laadpalen nog aan de veiligheidseisen voldoen.

 

Bron:

WebSentiment B.V. (z.d.). EV Lesmateriaal: Educatie over elektrische voertuigen. https://evkenniscentrum.nl/. https://evkenniscentrum.nl/ev-lesmateriaal#themas

Oefening: Oefenvragen duurzaamheid en wetgeving

Start

Eindopdracht: Aansluiten

Sluit de laadpaal aan de hand van de handleiding aan!

Beoordeling

Beoordeel jezelf eerst volgens het formulier en laat je vervolgens door de docent beoordelen.

Eindtoets

Toets: Eindtoets laadpalen

Start