# 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