Category: e-Mobility
Hoe werkt dynamische faseschakeling bij zonneladen AMTRON® 4You 400 11 kW*
*Dit is ook geldig voor de AMTRON® 4You 300 en 500 - 11 kW
De AMTRON® 4You 400* heeft een speciale functie i.v.m. het zonneladen.
Indien deze modellen in een 3-fase zonnepaneel installatie geïntegreerd zijn kunnen ze dynamisch tussen 1-fase en 3-fase wisselen.
Voor deze faseschakeling mogelijk te maken moet de laadpaal wel verbonden zijn met een externe energiemeter.
Bij de AMTRON® 4You 300 is dit een Modbus RTU meter bv Siemens PAC1600.
Bij de AMTRON® 4You 400* is dit een Modbus TCP meter bv Siemens PAC 2200 en HomeWizard.
Hoe die faseschakeling precies in zijn werk gaat kan je hieronder lezen.
Fase 1:
De zonnepanelen beginnen met opwekken van zonne-energie op 1 fase.
Er is minimaal 6A nodig om een wagen te kunnen beginnen met opladen, minder dan dit en de wagen zal niet starten met laden.
Van zodra er 6A op 1 fase (1,4kW) aan overtollige zonne-energie beschikbaar is zal het laadproces op 1 fase starten.
Deze kan op die manier laden tot 3.7kW ofwel 16A op 1 fase.
Fase 2:
Deze fase begint van zodra er op 3 fasen minimaal 6A (4.2kW) aan overtollige zonne-energie beschikbaar is. Op het moment dat het systeem detecteert dat er 6A op 3 fasen beschikbaar is zal deze heel even pauzeren.
Dit zodat de laadpaal kan wisselen tussen 1 fase en 3 fase laden.
In de onderstaande foto kunt u dit zien doordat de groene lijn even naar 0 gaat en dan terug naar nieuwe hogere waarde die 4.2kW.
Fase 3:
Nadat de laadpaal op 3 fasen aan het laden is kan deze tot 11kW maximaal op overtollige zonne-energie laden.
Wat is het verschil tussen AC en DC?
Heeft water in de stekker gevolgen voor het laadproces?
Wat betekent enkelfasig en driefasig laden?
AFIR (Alternative Fuel Infrastructure Regulation) : belangrijke info voor exploitanten
MENNEKES ISO 15118 laadstations: klaar voor de toekomst!
 |
 |
 |
 |
| AMTRON® 4You 400 | AMTRON® 4Business 600 | AMEDIO® Professional | AMTRON® Professional Twincharge |
Alle MENNEKES laadoplossingen zijn ISO 15118.
De AMTRON® 4You 400, de AMTRON® Professional(+) PnC, de AMTRON® Professional Twincharge en de AMEDIO® Professional (+) PnC. De AMTRON® Professional+ PnC-uitvoering is ontworpen voor zowel professionele als semi professionele toepassingen. Via de OCPP - connectie met een provider is dit toestel ook inzetbaar op de privémarkt voor de verrekening van het verbruik via splitbilling. De AMEDIO® Professional PnC laadzuil is ontwikkeld voor het bedrijfsleven en (semi)publiek gebruik. Het voertuig (mits geschikt voor PnC) wordt onmiddellijk herkend wanneer de laadkabel wordt aangesloten, autoriseert zichzelf en het laadproces start automatisch. Al deze laadstations zijn uitgerust voor autorisatie via RFID of laad app voor het laden van voertuigen zonder PnC mogelijkheid.
Wat is ISO 15118?
ISO 15118 is de communicatiestandaard achter Plug and Charge (PnC) Dit is een complexere communicatie dan ISO 61851. Via deze communicatie is er meer dataoverdracht tussen het laadpunt en de wagen. Dit maakt het mogelijk om een efficiëntere afstemming te krijgen tussen de capaciteit van het elektriciteitsnet en de benodigde laadcapaciteit van de wagen(s). Het ISO 15118 is ook noodzakelijk voor de toekomstige smart grid. Smart grid of vehicle to grid (V2G) staat ook wel bekend als bidirectioneel laden. Daarbij zal de elektrische wagen zijn energie vanuit de batterij kunnen laten terugvloeien in het elektrisch net.
Vehicle-to-grid (V2G) en Vehicle to home (V2H)
Vehicle to grid (V2G) is een netwerk dat energieproducenten, consumenten en componenten met elkaar verbindt door middel van informatie- en communicatietechnologie. Dankzij de smart grid technologie is de elektrische auto niet alleen in staat om energie van het elektriciteitsnet af te nemen, maar ook om energie uit de autobatterij terug te leveren. De auto fungeert dus automatisch als een externe batterij. Dit kan ervoor zorgen dat je met de energie van de zonnepanelen je auto oplaadt en op momenten dat je zonnepanelen weinig of niets produceren gebruikt je de batterij van de wagen als voedingsbron voor je woning.
Bij Vehicle to grid (V2G) wordt de energie van de batterij van de wagen teruggestuurd op het net. bij vehicle to home (V2H) gaan we de energie enkel sturen naar de woning.
Vanaf 2023 start in Vlaanderen het capaciteitstarief. Daarbij zullen we belast worden als we voor een langere tijd een piek creëren op het net door te veel verbruikers gelijktijdig te laten werken. Men wil op die manier dat we het verbruik gaan spreiden in de tijd. Via Vehicle to home (V2H) kunnen we de batterij van onze wagen gebruikten om te stroompieken af te vlakken of op te vangen. V2H werkt op dezelfde manier als bidirectioneel laden. Op bepaalde momenten gaan we de batterij gebruiken om de stroom te voorzien in onze woning, waardoor we stroompieken vermijden.
Op dit moment wordt V2G en V2H nog niet veel toegepast. Je hebt hier namelijk een laadpaal met ISO 15118 communicatie (PnC) voor nodig en je elektrische auto moet deze functionaliteit ook ondersteunen. Slechts een klein aantal elektrische auto’s is er momenteel klaar voor, zoals de Nissan Leaf, Huyndai Ioniq 5 en Ioniq 6, de KIA EV6, de KIA Kona, MG 5 Electric, MG Marvel R Electric en de MG ZS EV. Meerdere autofabrikanten zijn bezig met de ontwikkeling van deze technologie.
De laadpaal moet ook door Fluvius zijn gehomologeerd en gekeurd worden om dit te mogen toepassen. Momenteel wordt dit met AC laadpunten nog niet toegelaten.
Beveiligen van publiek toegankelijke laadpunten tegen overspanning
Hoe laadpunten voor elektrische wagens beveiligen?
Voor de correcte beveiligingsmogelijkheden van laadpunten voor elektrische voertuigen verwijzen we naar onderstaande tekst geschreven door de onafhankelijke bron Volta (www.volta-org.be).
Deze tekst geeft een goed beeld van wat toegelaten is en wat niet.
Het originele artikel vindt u hier als pdf terug.
Mode 3 laadpunten voor elektrische voertuigen: keuze van de differentieelschakelaar
1 Inleiding
Elk laadpunt voor een elektrisch voertuig (EV) moet o.a. beschermd worden tegen onrechtstreekse aanraking. In dit artikel bespreken we de bescherming van Mode 3 laadpunten d.m.v. een automatische differentieelstroominrichting (§ 5). Een Mode 3 laadpunt is een toestel dat uitsluitend bedoeld is voor het laden van EV’s met wisselstroom (AC). In dat geval eisen de normen voor laadinfrastructuur1 dat elk Mode 3 laadpunt beschermd wordt door een aparte differentieel van max. 30 mA. Voorbeeld: een laadpaal met 2 laadpunten moet beschermd worden door 2 differentiëlen in parallel, 1 voor elk laadpunt. De differentieel of differentiëlen kunnen in het laadpunt ingebouwd zijn, zo niet moeten ze apart voorzien worden. De differentieel moet minstens van type A zijn (dus geen differentieel type AC) maar een differentieel type A alleen is niet voldoende (§ 6). Dit artikel bespreekt wat er nog meer nodig is. Voor de volledigheid vermelden we dat een laadpunt ook tegen onrechtstreekse aanraking beveiligd kan worden op basis van het principe van elektrische scheiding. Daarop gaan we niet in.
2 In de praktijk
In § 6 wordt uitgelegd dat een differentieel type A niet geschikt is om een laadpunt te beveiligen. Kort samengevat: de batterijlader van een elektrisch voertuig (EV) bevat een gelijkrichter en bij een isolatiefout achter de gelijkrichter in het voertuig kan de foutstroom een gelijkstroom zijn. Nu is volgens de norm2 een differentieel type A niet gemaakt voor een foutstroom die meer dan 6 mA DC bevat. De norm garandeert niet dat hij foutstromen die meer dan 6 mA DC bevatten zal afschakelen. Bovendien maakt zo’n foutstroom een differentieel type A blind, dit wil zeggen dat hij ook niet meer zal reageren wanneer in een andere kring een foutstroom ontstaat waarop hij normaal wel zou reageren.
Wel goede oplossingen zijn:
− ofwel een differentieel type A van maximum 30 mA in combinatie met een toestel dat we in dit artikel een Diff-6mA-DC noemen (§ 6.3)
− ofwel een differentieel type B van maximum 30 mA (§ 6.2).
Ze kunnen in het laadpunt zelf zitten, zo niet moeten ze in de elektrische kring voorzien worden. We bespreken nu twee vragen:
− Wat met een eventuele differentieel stroomopwaarts?
− Wat als de differentieel voor het laadpunt aan het begin van de installatie staat?
3 Differentieel stroomopwaarts
Wanneer er stroomopwaarts van een differentieel die een laadpunt beveiligt, een andere differentieel staat, dan is de vraag of door die andere differentieel een DC-foutstroom van meer dan 6mA kan vloeien en zo ja, wat er dan moet gebeuren. We bespreken een aantal mogelijke situaties.
3.1 Eén laadpunt beschermd door een differentieel type A van 30 mA en een lekdetectie van 6mA-DC in het laadpunt
In het geval dat 1 enkel laadpunt beschermd is door een differentieel type A van 30 mA en het laadpunt bevat een lekstroomdetectie van 6mA-DC, mag de differentieel type A stroomopwaarts blijven staan. Het laadpunt laat immers geen foutstroom van meer dan 6 mA DC door (Figuur 1).
Figuur 1
De rode stippellijn in figuur 1 toont de foutstroom bij een isolatiefout in de EV. De kring sluit zich via de aarde en de aardverbinding van het distributienet (niet getekend).
3.2 Meerdere laadpunten met een lekstroomdetectie van 6mA-DC elk beschermd door een differentieel type A van 30 mA
In het geval dat een differentieel stroomopwaarts 2 of meer laadpunten beschermt en elk laadpunt beschermd is door een differentieel type A van 30 mA en het laadpunt heeft een interne lekdetectie van 6mA-DC, is een type A alleen niet meer voldoende (Figuur 2). Het is immers mogelijk dat bij twee van de laadpunten tegelijk een isolatiefout zou optreden die telkens zorgt voor een foutstroom van bijvoorbeeld 5 mA DC. De differentiëlen die de individuele laadpunten beschermen schakelen dan niet noodzakelijk uit, waardoor er door de stroomopwaartse differentieel type A dus een foutstroom zou kunnen lopen van meer dan 6 mA DC. Zoals reeds eerder gesteld is dit een probleem.
Figuur 2
De oplossing in dit geval is dat de stroomopwaartse differentieel type A vervangen wordt door een differentieel type B (Figuur 3).
Figuur 3
Indien er meerdere laadpunten voorzien worden met een combinatie van laadpunten zonder geïntegreerde lekdetectie van 6mA-DC en laadpunten met geïntegreerde lekdetectie, dan moet ook de stroomopwaartse differentieel type A vervangen worden door een differentieel type B (Figuur 4).
Figuur 4
3.3 Situatie 3: een of meer laadpunten beschermd door een differentieel type B van 30 mA.
In een huishoudelijke installatie moet elke differentieel stroomopwaarts van een differentieel type B ook van type B zijn (Figuur 5).
Figuur 5
In een niet-huishoudelijke installatie kan in bepaalde gevallen ook een differentieel type A aangevuld met een Diff-6mA-DC stroomopwaarts van een differentieel type B gebruikt worden, maar alleen als de reden waarom stroomafwaarts voor een differentieel type B gekozen is, te maken heeft met mogelijke DC-foutstromen en bijvoorbeeld niet omdat de foutstroom een harmonische vervorming kan bevatten of een frequentie van meer dan 50 Hz (§ 6.2).
4 Differentieel aan het begin van de installatie
Het is ook toegelaten om de kring naar een laadpunt rechtstreeks af te takken in het hoofdverdeelbord. Voor de kring met het laadpunt zijn er dan 2 mogelijkheden:
− ofwel een differentieel type A van maximum 30 mA in combinatie met laadpunten met een geïntegreerde lekstroomdetectie van 6mA-DC (Figuur 6 links)
− ofwel een differentieel type B van maximum 30 mA (Figuur 6 rechts).
Figuur 6
Dit zorgt meteen voor horizontale selectiviteit tussen de kringen.
Dit kan ook toegepast worden met meerdere laadpunten zoals hieronder is getoond in figuur 7.
Figuur 7
Hierbij moet wel rekening gehouden worden met volgende eisen uit het AREI:
4.1 Algemene scheidingsschakelaar
[…] op het hoofdschakelbord [moet] een algemene scheidingsschakelaar geplaatst worden die de gelijktijdige onderbreking mogelijk maakt van alle fasen en eventueel van de nulgeleider. Zijn nominale stroomsterkte is aan de installatie aangepast, zonder nochtans minder dan 25 A te bedragen. Nochtans mag de functie van de algemene scheidingsschakelaar verzekerd worden door de algemene stroomonderbreker indien deze ontworpen is om de scheiding te verzekeren.
Wanneer de algemene stroomonderbreker van de DNB hiervoor kan dienen, is het toegelaten om meer dan 1 differentieel in parallel aan het begin van de installatie te plaatsen.
4.2 Verzegeling
Wanneer AREI art. 86 van toepassing is, moet minstens 1 differentieel aan het begin van de installatie staan. Deze differentieel of differentiëlen moet(en) verzegeld worden. AREI art. 86 is van toepassing op huishoudelijke lokalen of plaatsen. Het is ook van toepassing op bedrijven die niet beschikken over gewaarschuwd personeel (BA4 of BA5), tenzij er vooraf een akkoord is met het Erkend Organisme.
4.3 Nominale stroomsterkte
Differentiëlen geplaatst aan het begin van een installatie van huishoudelijke lokalen moeten een nominale stroomsterkte hebben van ten minste 40 A.
4.4 Vermelding “3000 A, 22,5 kA²s”
In een installatie van huishoudelijke lokalen moeten de differentiëlen de zichtbare vermelding “3000 A, 22,5 kA²s” dragen, tenzij hun nominale stroomsterkte groter is dan 40 A. Dit is van toepassing op elke differentieel die stroomopwaarts staat van de eerste automaat (of smeltveiligheid). Maar in feite geldt dit voor elke differentieel in het hoofdverdeelbord, omdat de te verwachten kortsluitstroom voor het ganse bord nagenoeg dezelfde is.
5 Bescherming tegen onrechtstreekse aanraking met een differentieel
Onrechtstreekse aanraking, wat wil dat zeggen? Neem bijvoorbeeld een elektrisch toestel met een behuizing uit een geleidend materiaal. De behuizing staat normaal gezien niet onder spanning, maar door een fout in de isolatie van het toestel kan dat toch het geval zijn. Wanneer iemand de behuizing dan zou aanraken, zou hij/zij een elektrische schok krijgen. Het jargon hiervoor is onrechtstreekse aanraking: het aanraken van een onderdeel onder spanning, dat normaal niet onder spanning zou mogen staan. Bij een spanning van bv. 230 V kan dit dodelijk zijn. Hiertegen moeten dus maatregelen genomen worden. Een veel gebruikte maatregel als bescherming tegen onrechtstreekse aanraking is het installeren van een automatische differentieelstroominrichting (differentieel). Bij een differentieel hoort altijd een beschermingsgeleider (PE) en netsysteem (TT of TN-S ). In een TN-C net kan een differentieel nooit toegepast worden, dus daar moet een andere beschermingsmaatregel tegen onrechtstreekse aanraking genomen worden. Bij een isolatiefout vloeit er een stroom door de PE, die we foutstroom noemen. De differentieel reageert hierop wanneer de foutstroom groter wordt dan zijn afschakelwaarde.
6 Het soort foutstroom en het type differentieel
Net zoals elke elektrische stroom, kan een foutstroom verschillende vormen aannemen. Het is niet altijd een wisselstroom van 50 Hz zonder vervorming. Het type differentieel moet gekozen worden in functie van het soort foutstroom dat mag verwacht worden. Immers, niet elk type differentieel werkt correct bij elk soort foutstroom. Bij het laden van een elektrisch voertuig (EV) via een Mode 3 laadpunt, wordt de wisselstroom van het net in het EV omgezet naar gelijkstroom. Wanneer er achter de gelijkrichter een isolatiefout optreedt, kan de foutstroom een gelijkstroomcomponent bevatten. Daarmee moet rekening gehouden worden bij de keuze van het type differentieel9 In zo’n geval is een differentieel type A (§ 6.1) alleen niet voldoende. Volgens de norm is hij immers niet gemaakt voor foutstromen die meer dan 6 mA DC bevatten. Bovendien kan zo’n foutstroom een differentieel type A blind maken, dit wil zeggen dat hij ook niet meer zal reageren wanneer in een andere kring een foutstroom ontstaat waarop hij normaal wel zou reageren. Goede oplossingen zijn een differentieel type B (§ 6.2) of een differentieel type A in combinatie met een toestel dat afschakelt bij een foutstroom van 6 mA DC (§ 6.3).
6.1 Differentieel type A
Volgens de norm moet een differentieel type A bij volgende foutstromen correct werken:
− een zuivere wisselstroom
− een gelijkstroom met pulsen (die tot 0 gaan)
− de combinatie van een gelijkstroom met pulsen en een zuivere DC-component van maximum 6mA.
Figuur 8
Daaruit volgt dat een differentieel type A niet mag gebruikt worden in installaties waar de foutstroom meer dan 6 mA DC kan bevatten, want de norm garandeert niet dat hij dan nog correct zal werken.
6.2 Differentieel type B
Behalve op een zuivere wisselstroom en een gelijkstroom met pulsen, moet een differentieel type B ook reageren op volgende foutstromen:
− wisselstroom met harmonischen, bij een toestel aangesloten tussen een fase en de nulgeleider
− wisselstroom tot 1000 Hz
− wisselstroom in combinatie met een zuivere DC stroom tot 0,4 x de nominale afschakelstroom IΔn
− gelijkstroom met pulsen in combinatie met een zuivere DC stroom tot 0,4 x IΔn of 10 mA indien dat meer is
− gelijkstroom afkomstig van een gelijkrichter
− aangesloten op twee fasen
− aangesloten op drie fasen (en eventueel de nulgeleider)
− zuivere gelijkstroom
Opmerking: differentieelschakelaars type B zijn bedoeld voor kringen op wisselstroom, waarvan de foutstroom een gelijkstroom kan zijn. Ze zijn niet bedoeld voor kringen die zelf op gelijkstroom werken.
6.3 Toestel dat afschakelt bij een foutstroom van 6 mA DC
Er zijn toestellen op de markt, die gemaakt zijn om af te schakelen bij een foutstroom van 6 mA DC. Ze bestaan als afzonderlijk toestel of geïntegreerd in een differentieel type A. In Europa moet er uiteraard de CE-markering op staan. Opgelet, zo’n toestel is maar bruikbaar wanneer er in normale omstandigheden geen stroom van 6 mA DC naar de aarde kan weglekken, ook niet bv. bij het opstarten. Omwille van het recente karakter van de norm, hebben deze toestellen spijtig genoeg nog geen naam gekregen . In dit artikel noemen we ze voorlopig Diff-6mA-DC.
Het originele artikel vindt u hier als pdf terug.
Bron: Volta