Wat is snelladen? Hoe werkt het eigenlijk? En hoe snel is het nu precies? Fastned laadexpert Luc Bronk heeft de antwoorden.
Wat is snelladen? En waarin verschilt het van ‘gewoon’ laden? Alle batterijen of accu’s (wij gebruiken de termen door elkaar) in elektrische auto’s gebruiken Direct Current (DC) ofwel gelijkstroom om te laden en om stroom af te geven. Maar het elektriciteitsnet levert Alternating Current (AC) ofwel wisselstroom. Die AC stroom moet dus eerst worden omgezet naar DC stroom voordat je er een accu mee kunt laden. Dit gebeurt in een AC/DC converter.
Zo’n AC/DC converter is onderdeel van wat wij een lader noemen. Laders vind je tegenwoordig in vrijwel alle elektrische auto’s zodat ze zelf AC kunnen omzetten naar DC, maar je vindt ze ook in de laadkasten op een Fastned station bijvoorbeeld. Wij zetten de AC stroom vast voor je om naar DC stroom zodat je auto daar geen energie in hoeft te steken, en dat scheelt flink in je portemonnee. Een ‘gewone’ laadpaal beschikt niet over een lader en is dus eigenlijk niet meer dan een stopcontact.
Als je sneller wilt laden moet de AC/DC lader krachtiger en daarmee groter zijn. Maar grote laders passen niet meer in je auto en zouden de elektronica ontzettend complex en kostbaar maken.
Een externe lader die de AC/DC conversie voor jou doet daarentegen, kan veel groter, complexer en kostbaarder zijn dan een lader aan boord. Daarnaast zijn ze veel sneller. Om die reden worden ze vaak aangeduid als ‘DC snelladers’ of gewoon als ‘snelladers’. Een doorsnee snellader levert 300 kW en is daarmee tussen de 25 en 80 keer sneller dan een lader aan boord. De jongste generatie snelladers uit 2023 levert 400 kW. Meer over wat dit betekent lees je verderop.
De accu van een elektrische auto bestaat eigenlijk uit een heleboel kleine batterijen, ofwel ‘cellen’. Een enkele cel lijkt op een oplaadbare batterij die je in veel andere elektrische apparaten vindt, maar dan groter. Een Lucid Air met een 112 kWh accupakket bevat 6600 individuele cellen. Een BMW i3 met een 21,6 kWh accupakket bevat slechts 96 cellen, maar die zijn wel veel groter dan die in de Lucid. Op de foto hieronder zie hoe het accupakket van de BMW i3 eruitziet inclusief aansluitingen.
"De accupakketten van vandaag zijn ontworpen voor snelladen"
De accupakketten van vandaag zijn ontworpen voor snelladen. De aandrijving van de BMW i3 bijvoorbeeld is vastgesteld op 125 kW piekkracht en 75 kW constante kracht en laadt 50 kW.
Je wist het misschien niet, maar de accu in je auto wordt nooit voor de volle 100% aangesproken bij dagelijks gebruik. Met goede reden. Zowel autofabrikanten als fabrikanten van snelladers leren steeds efficiëntere accu’s en laadsystemen te maken. De jongste generatie elektrische voertuigen (EV’s) zijn zo ingesteld dat de bruikbare lading van hun accu altijd tussen de 10% en 80% blijft, wat de levensduur aanzienlijk verlengt.
Kijk naar de bruikbare lading van de accu in een Tesla Model Y Long Range, die is ongeveer 75 kWh of 90-95% van de totale capaciteit van 78,1. Het verschil van 3,1 kWh wordt gebruikt als buffer om de impact van laden en ontladen te verzachten. Dit wordt allemaal aangestuurd door het Battery Management System (BMS) in de Tesla zonder dat de bestuurder iets hoeft te doen.
Veel factoren zijn van invloed op de levensduur van de batterij waaronder temperatuur, leeftijd van de batterij, omvang van de batterij, chemische samenstelling, en hoe lang en hoe vaak ze is opgeladen en ontladen (de laadcyclus). Onderzoek wijst uit dat veelvuldig gebruik van snelladers geen invloed heeft op de levensduur van de accu van diezelfde Tesla Model Y. Snelladen en gewoon laden laten doorgaans dezelfde degradatie zien. De vuistregel is dat een accu langer meegaat als deze groter is omdat dit betekent dat ze minder laadcycli meemaakt in verhouding tot dezelfde gereden kilometers.
"Snelladen heeft een verwaarloosbaar effect op de levensduur van je accu"
Vermogen (uitgedrukt in wattage) is het product van spanning (voltage) en stroom (ampères). Je hebt zowel voltage als ampères nodig voor snelladen. Voltage kun je vergelijken met waterdruk en ampères met de diameter van de kraan. Als je meer water wilt dat sneller stroomt, moet je de waterdruk opvoeren en/of een kraan met een grotere diameter monteren. Onze snelladers doen allebei, maar dan voor elektriciteit.
Doorgaans is er sprake van snelladen vanaf een laadsnelheid van 50 kW of sneller. In termen van voltage en ampères betekent dat 400V en 125A (400x125 = 50.000 W = 50 kW).
Waarom 400V? Dat heeft te maken met de accu in je auto. De meeste accupakketten van vandaag de dag functioneren op ongeveer 400V als ze volledig geladen zijn. Dat is dus ook de sweet spot waar wij met onze laders op mikken.
Waarom 125A? Dat heeft dan weer te maken met de laders. De meeste 50 kW laders leveren een stroom op maximaal 125A.
Gelukkig staat de ontwikkeling van accu’s en laders allesbehalve stil. Onze jongste 400 kW CCS laders kunnen bijvoorbeeld tot 500A leveren, en binnenkort tot zelfs 600A. Als je het over een grotere kraan hebt!
Een veelgehoord misverstand is dat accu’s laden in een rechte lijn en dat ze altijd laden op pieksnelheid. Dat is niet het geval. En in vrijwel alle situaties bepaalt het voertuig de laadsnelheid.
Zo zit dat: gedurende het snelladen communiceert het BMS voortdurend met de snellader. Het BMS vertelt de snellader welke laadsnelheid die moet aanhouden. Deze snelheid wordt bijna altijd uitgedrukt in kilowatt (kW). Een uur laden op 50 kW betekent 50 kWh energie in je accu. Gemiddeld verbruikt een elektrisch voertuig 1 kWh om 5 kilometer te rijden. Sommige auto’s zoals Tesla’s drukken laadsnelheid ook wel uit in ‘kilometers bereik geladen in een uur’. In dat geval staat 50 kW gelijk aan ongeveer 250 km/u die je laadt.
Over het algemeen kan een groter accupakket sneller laden. Om die reden kan een Tesla Model S met een grote 100 kWh accu sneller laden dan een BMW i3 met een 21 kWh accu. Dit is ook de voornaamste reden dat de huidige generatie plug in hybrid voertuigen (PHEV’s) niet geschikt zijn voor snelladen; hun accu’s zijn simpelweg te klein. Daarnaast voorzien fabrikanten van PHEV’s ze niet van de benodigde additionele hardware voor snelladen.
Zodra je accu bijna vol is wordt de laadsnelheid verlaagt zodat de accu niet oververhit raakt. Dit gebeurt doorgaans bij een SoC van 80-90%. De accu kan daarna nog verder opladen tot 100% maar dat zal minder snel gaan. Dat is ook de reden dat snelladen het meest effectief is tussen 0% en 80-90% SoC. Zoals eerder gezegd, zijn veel nieuwe accu’s zelfs al afgesteld om een SoC van tussen de 10-90% te bewaren.
De cellen in je accu werken het beste tussen de 20 en 25 graden Celsius (68-77 graden Fahrenheit). Als de accutemperatuur te hoog of te laag is, verlaagt het BMS in je auto de stroom om de kwaliteit van de cellen te beschermen. Als je accupakket voorzien is van een koel- of verwarmingssysteem zal het BMS deze activeren om de accutemperatuur te modereren. Weet dat accutemperatuur niet alleen bepaald wordt door de buitentemperatuur maar ook door rijden en snelladen, die beide voor een hogere temperatuur zorgen.
Bij het ontwerpen van een accu moeten fabrikanten keuzes maken over omvang, gewicht, kosten, levensduur en prestaties. Afhankelijk van de beoogde doelgroep voor de auto moeten ze bijna altijd compromissen maken. Meestal zie je dat duurdere EV’s beter presterende accu’s hebben die ook hun eigen accutemperatuur reguleren.
"Alle Fastned laders werken doorgaans op volle kracht, ongeacht het aantal auto’s dat tegelijk op dezelfde locatie aan het laden is"
Snelladers kunnen zelf begrenzen hoe snel een auto kan laden. Stel dat zo’n snellader is ingesteld op 50 kW, dan zal deze nooit meer energie leveren, ook al kan de auto sneller laden. Het kan ook zijn dat de netaansluiting beperkt is waardoor meerdere laders hun energie moeten verdelen.
Op dit moment zijn er twee standaard kabelaansluitingen voor snelladen op de markt: CCS en CHAdeMO.
Combined Charging System (CCS) is ontwikkeld door zeven autofabrikanten voor snelladen tot ~80 kW (op 400V). De CCS standaard wordt gepromoot door CharIN en wordt ondersteund door een groot aantal autofabrikanten en snelladerfabrikanten wereldwijd.
CHAdeMO werd al in 2010 ontwikkeld door de CHAdeMO Association, een initiatief van Japanse autofabrikanten. Het originele design was geschikt voor laden tot ~50 kW (op 400V).
Fastned is lid van beide organisaties en wij bieden beide standaarden aan op onze stations. Het is onwaarschijnlijk dat je op een Fastned stations een snellader tegenkomt die niet op de pieklaadsnelheid van jouw voertuig kan laden. Vanaf 2023 installeren wij alleen nog 300 kW of 400 kW snelladers op onze stations.
Meer en meer voertuigen laden op een hogere pieksnelheid. Wij zien steeds meer voertuigen die uitgerust zijn met een 800V accupakket, en met dit hogere voltage kunnen ze ook sneller laden. In de zomer van 2023 showde Lotus hun Eletre op de Europese markt, die een piek laadsnelheid heeft van 350 kW. De Eletre is daarmee het snelst ladende wegvoertuig tot nu toe (oktober 2023).
Intussen zien we ook de traditionele autofabrikanten de markt betreden met voertuigen die sneller kunnen laden. Porsche werkt aan een nieuwe versie van hun Taycan die kan laden op 320+ kW, en Audi zal haar nieuwe Q6 e-tron uitrusten met een piek laadcapaciteit van 270 kW en een 100 kWh accu. Eerdere Audi modellen, de 2023 Q8 e-tron (170 kW) en de 2021 Audi Q4 e-tron (175 kW) haalden deze snelheid nog niet.
Deze ontwikkelingen laten zien dat de race om steeds sneller te laden is gestart. Het is inmiddels ook duidelijk dat een netwerk van ultrasnelle laadstations vereist is om de introductie van deze en andere nieuwe EV’s te ondersteunen, aangezien de meeste andere vormen van laden simpelweg niet de laatste vooruitgang in accupakketten ondersteunen.
De nieuwste Fastned stations zijn al uitgerust met 300 kW of zelfs 400 kW laders. Onze netaansluitingen ondersteunen 4 tot 8 auto’s die tegelijk laden op 300 kW en oudere Fastned stations kunnen eenvoudig worden aangepast naar een grotere netaansluiting. In de toekomst kunnen we nog meer capaciteit toevoegen door lokaal ‘bufferbatterijen’ te plaatsen en/of de capaciteit van onze netaansluitingen aan te passen. Onze stations zijn nu al ontworpen voor de snelst mogelijke doorloop van auto’s. Al met al zal de uitrol van de nieuwste laadinfrastructuur alleen maar meer mogelijkheden bieden voor de elektrische autorijder.
Volg @Fastned voor het laatste laadnieuws en mij @lucbronk of @rolandvanderput, Energy Sourcing Manager bij Fastned, voor meer inzichten in snelladen.
