Met het groeiende aantal elektrische voertuigen en plug-in hybrides op straat, hebben sommige mensen hun bezorgdheid geuit over de mogelijke impact van een grotere adoptie van dergelijke voertuigen op het energienetwerk. Dit artikel somt de belangrijkste beweringen over dit onderwerp op, en behandelt deze vervolgens.
De belangrijkste vraag lijkt te zijn of het elektriciteitsnet de stijgende vraag kan bijhouden, aangezien experts voorspellen dat elektrische voertuigen in 2040 58% van de wereldwijde autoverkoop zullen uitmaken, vergeleken met 10% nu. De meest pessimistische prognose ziet er ongeveer zo uit: als we Groot-Brittannië als voorbeeld nemen, waren er eind 2020 volgens het ministerie van Transport 32.697.000 auto’s. Als ze allemaal op batterijen zouden werken en tegelijkertijd zouden opladen met een typisch thuislaadvermogen van 7 kW, zouden ze 229 GW aan stroom nodig hebben – meer dan het dubbele van de huidige elektriciteitsnetcapaciteit van het land van 101 GW.
Het elektriciteitsnet kan gewoon niet alle elektrische voertuigen aan die eraan komen!
Laten we u meteen op uw gemak stellen: ja, de energienetwerken kunnen de extra belasting van elektrische voertuigen aan. Berekeningen zoals hierboven weergegeven zijn gebaseerd op foutieve aannames en zijn onnodig alarmerend. Het bovenstaande voorbeeld is eigenlijk onmogelijk te repliceren in het echte leven. Ten eerste gaat het uit van een massale EV-adoptie van de ene op de andere dag.
Dat gaat simpelweg niet gebeuren om een aantal redenen, maar eerst en vooral kan het opvoeren van de productie van elektrische auto’s onmogelijk in dat tempo gebeuren. Ten tweede zal niet iedereen ter wereld (of welk land dan ook) tegelijkertijd overstappen op een elektrische auto. Dat slaat gewoon nergens op: mensen zullen hun bestaande auto over het algemeen een paar jaar behouden zoals ze normaal doen, en dan kan hun volgende aankoop een EV zijn. En aangezien niet iedereen zijn huidige ICE-auto op hetzelfde moment heeft gekocht, zullen ze die niet allemaal tegelijkertijd vervangen door EV’s, ook al zou daar in de wereld voldoende EV-productiecapaciteit voor zijn, wat er niet is.
Ze laden allemaal tegelijkertijd op!
Het ‘sceptische’ standpunt gaat er ook van uit dat die elektrische voertuigen altijd allemaal tegelijkertijd zullen opladen, wat nauwelijks mogelijk is. Ten eerste omdat er vanuit de eigenaren niet daadwerkelijk vraag naar zal zijn, en ten tweede omdat er simpelweg niet genoeg laders voor zullen zijn – althans niet voor een tijdje, gedurende welke tijd het elektriciteitsnet zijn productiecapaciteit kan aanpassen.
Volgens dezelfde logica zouden alle Britten, als ze hun wasmachine op hetzelfde moment zouden aanzetten, ongeveer 51,4 GW aan stroom nodig hebben, een waarde die ruim boven de gemiddelde dagelijkse vraag van 30 GW ligt. Dat is het gehele gemiddelde energieverbruik in Groot-Brittannië op een volledige dag, waarvan wasmachines uiteraard maar een klein onderdeel vormen.
Maar er wordt veel met auto’s gereden en EV’s hebben veel vermogen nodig!
Als we realistischer willen zijn, moeten we kijken naar de gemiddelde afstand die auto's afleggen en naar het gemiddelde verbruik van een elektrische auto. Gemiddeld hebben auto’s in Groot-Brittannië in 2019 zo’n 10.000 kilometer gereden. Om de berekening te vereenvoudigen, stellen we dat het gemiddelde EV-verbruik 0,346 kWh per kilometer bedraagt. Dat zal het jaarlijkse verbruik per auto in Groot-Brittannië op 2.249 kWh brengen als we ons voorstellen dat alle voertuigen in Groot-Brittannië elektrisch zijn. Als we dat cijfer vermenigvuldigen met het totale aantal auto's, komen we uit op een hoeveelheid energie van 73,5 TWh per jaar die nodig is om elke auto in Groot-Brittannië van stroom te voorzien. Dat komt neer op ongeveer 22% van de elektriciteitsopwekking van het land in 2019. 22% extra netcapaciteit schetst zeker een ander beeld dan 200%.
Het kiezen van een ander land of een andere regio levert vergelijkbare resultaten op. In de Europese Unie bedraagt de gemiddelde afstand die een auto in 2019 heeft afgelegd bijvoorbeeld 11.300 km (of ongeveer 7.021 mijl). Als we het uitgangspunt aanvaarden dat alle auto's in de EU elektrisch zijn geworden en gemiddeld 0,346 kWh per kilometer verbruiken, komt het jaarlijkse verbruik op 2.429 kWh per auto. Als we dat aantal vermenigvuldigen met het totale aantal personenauto's in de regio, komen we op 589,5 TWh of ongeveer 21% van de opgewekte elektrische energie.
In de Verenigde Staten zijn de cijfers iets hoger vanwege de grotere reisafstanden, maar nog steeds niet alarmerend. Amerikanen reden in 2019 gemiddeld iets meer dan 22.000 kilometer per auto, wat het gemiddelde EV-verbruik op ongeveer 4.844 kWh per auto per jaar brengt in ons ingebeelde scenario waarin alle voertuigen elektrisch zijn – vermenigvuldigd met het aantal in gebruik zijnde voertuigen bedraagt het totaal 1.354,4 TWh of 33% van de totale netproductie. Dit komt overeen met de berekende 30% hogere elektriciteitsproductie die nodig zou zijn als alle benzinevoertuigen in de VS plotseling elektrisch zouden worden.
Er is gewoon niet genoeg kracht om rond te komen!
Geen van de beschikbare gegevens geeft ons echte reden tot bezorgdheid. Het afgelopen decennium was een periode van afnemende vraag naar elektriciteit dankzij de popularisering van efficiëntere consumentenelektronica, de daling van de industriële productie, enz. In de jaren 2010 is de opgewekte elektriciteit in de Verenigde Staten met 3% afgenomen en in Groot-Brittannië met maar liefst 18%.
Laten we bovendien niet vergeten dat zodra EV’s wijdverspreid worden, de vraag naar voertuigen met verbrandingsmotoren zal afnemen. Dat zal op zijn beurt de benzineproductie beïnvloeden, wat bijdraagt aan de trend van een lager elektriciteitsverbruik in de industriële productie in het algemeen. Zo zou de vrijgekomen elektriciteit uit welke industriële sector dan ook kunnen worden gebruikt om die elektrische voertuigen van stroom te voorzien.
Het is onmogelijk om de elektriciteitsproductie op te voeren om aan de vraag te voldoen!
Sterker nog, het opvoeren van de elektriciteitsproductie behoort tot de mogelijkheden, zelfs zonder radicale innovaties in de sector. Noorwegen is hiervan een uitstekend voorbeeld. Het Scandinavische land behoort tot de meest geavanceerde op het gebied van EV-adoptie: 12% van de voertuigen is nu elektrisch. Noorwegen lijkt de toegenomen behoefte aan elektriciteit zonder problemen te hebben afgehandeld. Sinds 1990 is de consumptie met 26% gestegen, maar de productie heeft aan de vraag kunnen voldoen, zoals blijkt uit onderstaande grafiek.
De geleidelijke acceptatiegraad is een andere belangrijke reden waarom mensen zich geen zorgen hoeven te maken over de vraag of de elektriciteitsnetten elektrische voertuigen aankunnen. In tegenstelling tot onze theoretische voorbeelden kunnen we niet met een toverstaf zwaaien en alle voertuigen ter plekke elektrisch maken. De afgelopen tien jaar is de verkoop van elektrische auto’s enorm gestegen. Alleen al in Groot-Brittannië zijn het aantal geregistreerde elektrische personenauto’s gestegen van 1.544 in 2010 naar 314.966 in het derde kwartaal van 2021, een stijging van bijna 5000% die ongelooflijk klinkt, maar kijk naar het basiscijfer: die groei begon bij slechts 1.544 voertuigen, en 314.966 zijn nog steeds een druppel op een gloeiende plaat.
Deskundigen voorspellen dat de adoptie in de nabije toekomst zal blijven versnellen. EY en Eurelectric verwachten bijvoorbeeld dat het Europese wagenpark in 2030 65 miljoen elektrische voertuigen zal tellen en in 2035 130 miljoen (maar in 2019 bedraagt het totale wagenpark voor de EU 242 miljoen, dus zelfs als dat aantal hetzelfde blijft, zullen elektrische voertuigen slechts 53% van de voertuigen op de weg uitmaken). Vergeleken met de huidige schamele 3,2 miljoen elektrische voertuigen op de Europese wegen is dat een stijging van meer dan 2.000% tot 4.000%, en toch zouden we in dit scenario nog steeds ver verwijderd zijn van elke auto op de weg die een elektrische auto is. Het is dan ook niet verwonderlijk dat het geciteerde rapport concludeert dat het elektriciteitsnet niet zal instorten en zelfs met succes zal kunnen omgaan met de voorspelde massale toename van het aantal elektrische voertuigen.
Wat de Verenigde Staten betreft, heeft US Drive een inzichtelijke studie uitgevoerd waarin voertuigen worden vergeleken met verschillende elektrische apparaten op basis van hun relatieve adoptiesnelheid, waarbij wordt uitgegaan van drie scenario's voor de adoptie van elektrische voertuigen: laag, gemiddeld en hoog. In alle drie de scenario's concludeerden zij dat het Amerikaanse elektriciteitsnet de nieuwe vraag zou kunnen verwerken, aangezien het in het verleden met soortgelijke uitdagingen te maken heeft gehad.
Het piekverbruik zal omhoogschieten!
Dit alles betekent niet dat er geen problemen zijn met de verwachte toegenomen vraag naar elektriciteit als gevolg van de massale adoptie van elektrische voertuigen. De grootste zorg is dezelfde als bij andere consumentenelektronica, namelijk overbelasting van het elektriciteitsnet tijdens piekuren. Onbeheerd opladen kan de kwaliteit van de stroomvoorziening rechtstreeks beïnvloeden en tot spanningsschommelingen en stroomverliezen leiden.
Elektriciteitsdistributeurs zullen moeten investeren in een grotere capaciteit op de ‘last mile’ en vooral in een hogere piekcapaciteit, maar ze kunnen consumenten ook stimuleren om buiten de piekuren te laden door de kosten te verlagen, bijvoorbeeld midden in de nacht. In veel landen met goedkopere nachttarieven wordt dit al gedaan, maar het zou nog verder kunnen worden verbeterd om vooral EV-gebruikers aan te trekken.
Een andere oplossing is de verdere integratie van slimme netwerken, die de efficiëntie van de energie-infrastructuur zullen verbeteren en betere manieren zullen introduceren om met de vraag tijdens piekuren om te gaan. Daarmee verbonden is het idee voor vehicle-to-grid-oplossingen (V2G) die in de toekomst zouden kunnen worden geïntroduceerd. V2G is een technologie waarmee autoaccu’s het net kunnen opladen als de stroomvraag te groot is.
Het is duidelijk dat dit in de wereld van vandaag niet kan gebeuren, omdat V2G veel problemen met zich meebrengt. Eén daarvan is de verdere uitputting van de Li-Ion-batterijen in voertuigen door er extra cycli op te forceren. Er is ook het probleem dat mensen over het algemeen elektrische auto’s willen kopen om ze als elektrische auto te kunnen gebruiken, en niet als batterijen die het elektriciteitsnet verbeteren. Een dergelijke oplossing zou echter kunnen worden gebruikt in combinatie met smart grid-technologie, vooral in een gesloten systeem, bijvoorbeeld een huis met groene energie waarin een elektrische auto een integrale rol zou kunnen spelen als stroombron in noodsituaties of 's nachts.
Alles gaat zo snel!
Uiteindelijk wijst alles erop dat het elektriciteitsnet prima met elektrische voertuigen om kan gaan, gezien de geleidelijke aard van de toename in adoptie (en het gaat nog steeds geleidelijk, zelfs als de meest optimistische beoordelingen waar blijken te zijn). Bovendien heeft onderzoek na onderzoek aangetoond dat het effect van de massale adoptie van elektrische voertuigen op het elektriciteitsnet meer dan beheersbaar is.
Laten we niet vergeten dat we in het verleden te maken hebben gehad met soortgelijke uitdagingen als de bestaande elektrische infrastructuur, door de adoptie van de talrijke elektrische apparaten waar we in de wereld van vandaag niet zonder kunnen. Een eeuw geleden gebruikte de gemiddelde consument elektriciteit niet veel meer dan het licht aandoen, en nu zijn we er steeds afhankelijker van geworden voor werk, vrije tijd en uiteraard voor reizen.
Soms kan het lijken alsof de adoptie van elektrische voertuigen te snel gaat, veel sneller dan de adoptie van welk apparaat dan ook ooit heeft gedaan, maar dat gebeurde in de 20e eeuw en we zijn er niet meer. Windenergie, zonne-energie, slimme netwerken, batterijen: geen van deze dingen waren beschikbaar toen de apparatenrevolutie plaatsvond, en dat zijn ze nu nog steeds.
Laten we dus allemaal gezamenlijk diep ademhalen en ons geen zorgen meer maken over catastrofes die niet zullen gebeuren. En misschien, *heel misschien* – kunnen we genieten van alle voordelen die elektrische auto’s ons bieden ten opzichte van ICE-auto’s, zonder dat we ons voortdurend zorgen hoeven te maken over “wat dit betekent voor het elektriciteitsnet” of iets dergelijks.
TL; DR
Er zijn veel uitdagingen die de wijdverbreide adoptie van elektrische voertuigen in de weg staan, maar de elektriciteitsproductie en het elektriciteitsnet behoren daar niet toe.
