Hoe werkt een zonne-energie-oplaadcarport voor elektrische voertuigen?

Het basisidee achter een zon-EV-oplaadcarport

Een zon-EV-oplaadcarport combineert drie functies in één constructie. Het biedt schaduw voor geparkeerde voertuigen, genereert elektriciteit uit zonlicht en levert die stroom aan oplaadpalen voor elektrische voertuigen. Het concept klinkt eenvoudig, maar de manier waarop energie van paneel naar accu van de auto stroomt, omvat meerdere belangrijke stappen.

De parkeergarage zelf is een stalen of aluminium luifel met zonnemodules op het dak. Deze modules produceren gelijkstroom (DC) zodra zonlicht erop valt. De DC-uitvoer wordt via bekabeling naar een omvormer geleid, die deze omzet in wisselstroom (AC) die gebouwen en de meeste EV-laadpalen kunnen gebruiken. Vervolgens wordt de elektriciteit ofwel naar het gebouw geleid, gebruikt om een batterij op te laden, of direct naar een voertuig gestuurd.

Wat het systeem waardevol maakt, is het tijdstip. Zonne-energieproductie bereikt zijn piek rond het middaguur. Veel bedrijfsvoertuigen staan juist gedurende die uren geparkeerd. Een zonne-energie-EV-laadparkeergarage benut deze overlap en zet onbenutte parkeertijd om in laadtijd.

Hoe stroom daadwerkelijk van paneel naar voertuig stroomt

Het stroompad hangt af van het systeemontwerp. In een basisopstelling voeden zonnemodules een stringomvormer of micro-omvormers. De AC-uitvoer is verbonden met een verdeelpost. EV-laadpalen halen hun stroom uit die verdeelpost, net als elke andere elektrische belasting. Wanneer de zon sterk schijnt, komt het grootste deel van de laadstroom rechtstreeks van de parkeergarage.

Het toevoegen van batterijopslag verandert de stroom. Overtollige zonne-energie die niet direct wordt gebruikt, wordt opgeslagen. Later, wanneer een voertuig ’s middags of ’s avonds wordt aangesloten, ontladt de batterij om de laadsessie te ondersteunen. Dit vermindert de hoeveelheid stroom die tijdens duurzame piekuren van het elektriciteitsnet wordt gehaald.

Een laadregelaar of energiebeheersysteem bevindt zich in het midden van al dit proces. Het bewaakt de zonne-opbrengst, de gebouwbelasting, de staat van lading van de batterij en de vraag van de laadunit. Vervolgens beslist het in real time waar de stroom vandaan moet komen. Op een zonnige ochtend met lage gebouwbelasting stuurt de regelaar overtollige energie naar de batterij. Op een bewolkte middag met meerdere voertuigen die aan het laden zijn, mengt hij opgeslagen energie met stroom uit het net om een piekvraag te voorkomen.

Waar de werkelijke efficiëntiewinsten vandaan komen

Elke omzettingsstap leidt tot een klein energieverlies. Gelijkstroom (DC) van de panelen wordt omgezet naar wisselstroom (AC) in de omvormer. AC wordt vervolgens mogelijk weer omgezet naar DC binnen de voertuiglaadunit. Elke stap is op zich efficiënt, maar de verliezen tellen op. Daarom is de systeemarchitectuur van belang.

DC-gekoppelde systemen verminderen conversieverliezen door zonne-energie en batterijopslag op dezelfde gelijkstroombus te houden voordat omzetting plaatsvindt. Dit werkt goed wanneer een groot aandeel van de zonne-energie eerst wordt opgeslagen en later wordt gebruikt. AC-gekoppelde systemen zijn eenvoudiger toe te voegen aan bestaande zonne-installaties, maar ze omvatten extra conversiestappen.

De onderstaande tabel vergelijkt typische configuraties voor zonne-energie-aangedreven EV-laadpalen onder parkeerplaatsdaken.

Een praktijkvoorbeeld van een bedrijfsterrein voor wagens

Een logistiekbedrijf in Arizona installeerde een zonneparkiet boven dertig parkeerplaatsen die werden gebruikt door elektrische bezorgbestelwagens. Het oorspronkelijke plan was een eenvoudige, aan het elektriciteitsnet gekoppelde zonnepaneleninstallatie zonder opslagmogelijkheid. Binnen de eerste paar maanden merkte het operationele team op dat de meeste bestelwagens na afloop van de namiddagrit werden aangesloten, precies op het moment dat de zonne-energieproductie daalde.

Die ongelijkheid betekende dat het bedrijf nog steeds duur stroom uit het net kocht, ondanks de aanwezigheid van een grote zonnepaneleninstallatie. De oplossing was een accupakket dat zo was afgestemd dat het ongeveer vier uur lang het laden van de wagens kon ondersteunen. Na de upgrade laadde de zonneparkiet overdag de accu op, en ondersteunde de accu het opladen van de wagens tijdens het avondritueel.

Het project elimineerde het stroomverbruik uit het net niet. De locatie bleef stroom opnemen tijdens bewolkte weken en dagen met zware oplaadbelasting. Maar de batterij verschuifte voldoende belasting om de maandelijkse vraagkosten aanzienlijk te verlagen. De operationeel manager zei later dat de batterij geen accessoire was. Het was juist het onderdeel dat ervoor zorgde dat de zonneparkingsstructuur daadwerkelijk aansloot bij het wagenparkrooster.

Wat de gegevens zeggen over de groei van zonne-energie-opladen voor elektrische voertuigen

Zonneparkingsstructuren vormen nog steeds een klein aandeel van alle zonne-installaties, maar ze groeien wel. Volgens het National Renewable Energy Laboratory bieden parkeergarages met zonnepanelen een praktische oplossing voor locaties met beperkte dakterruimte en hoge grondprijzen. Ze verminderen ook het ‘heat island’-effect en bieden schaduwrijke parkeerplaatsen, wat het gebruiksgemak voor medewerkers en bezoekers verbetert.

De aanschaf van elektrische voertuigen neemt verder toe in Noord-Amerika en Europa. Het Internationaal Energieagentschap meldt sterke groei in de verkoop van elektrische voertuigen (EV’s) en in investeringen in laadinfrastructuur. Commerciële panden die vandaag al laadpalen installeren, bereiden zich voor op een toekomst waarin medewerkers en huurders oplaakmogelijkheden als standaardvoorziening verwachten.

De combinatie van zonne-energieproductie en EV-opladen is bijzonder geschikt voor werkplekken. Voertuigen staan zes tot acht uur tijdens het daglicht stil — precies wanneer de zonne-energieproductie het hoogst is. Een zonneparkingsdak koppelt infrastructuur aan gedrag, in plaats van gedrag te dwingen om te veranderen.

Eerlijke beperkingen die reële projecten beïnvloeden

Niet elk parkeerterrein is geschikt voor een zonneparkingsdak. Schaduw van nabijgelegen gebouwen of bomen kan de opbrengst zo sterk verminderen dat de economische haalbaarheid in gevaar komt. Lokale bestemmingsplannen kunnen de hoogte of de oppervlakte van het dak beperken. Bestaande wegdekken moeten mogelijk worden versterkt om de constructiepalen en bouwmachines te ondersteunen.

De grootte van de batterij is een ander veelvoorkomend probleem. Een batterij die te klein is, kan het oplaadvenster ’s avonds niet volledig dekken. Een batterij die te groot is, verhoogt de kosten zonder evenredige besparingen. De juiste grootte volgt uit daadwerkelijke oplaadgegevens en intervalregistraties van de energieleverancier, niet uit een eenvoudige formule.

Onderhoud is eveneens van belang. Zonnepanelen moeten worden gereinigd, omvormers moeten worden bewaakt en batterijen moeten periodiek worden onderhouden. Een systeem zonder onderhoudsplan verliest langzaam maar gestaag zijn prestaties. Deze achteruitgang is gemakkelijk te overzien, totdat een vergelijking van energierekeningen deze onthult.

Hoe structurele kwaliteit het gehele systeem beïnvloedt

De elektrische componenten krijgen meestal de meeste aandacht, maar de carportconstructie zelf bepaalt of het systeem langdurig functioneert. Windopwaartse krachten, sneeuwbelasting en thermische uitzetting werken allemaal op het stalen frame. Als de constructie beweegt of corrodeert, leidt dit tot misalignering van de panelen en een daling van de opbrengst.

Kinpower levert stalen constructies en ondersteuningssystemen voor zonneparken op parkeerplaatsen en gerelateerde infrastructuur. Het bedrijf beschikt over een productievestiging in Hebei en werkt samen met klanten uit de energiesector en de bouwsector bij de installatie op locatie. Voor ontwikkelaars die zonneparken op parkeerplaatsen bouwen met oplaadfaciliteiten voor elektrische voertuigen is het van belang om een structurele leverancier te hebben die de omstandigheden op de bouwplaats en de belastingspaden begrijpt, waardoor het project veiliger en beter te coördineren is.