Bidirectioneel voertuig: de auto als rijdende batterij
Een bidirectioneel voertuig is een elektrische auto die stroom niet alleen kan opnemen, maar ook weer kan teruggeven. Een gewone elektrische auto is als een emmer: je giet er stroom in via het stopcontact, en die stroom blijft erin totdat je rijdt en hem verbruikt. Een bidirectioneel voertuig is meer als een emmer met een kraantje eronder: je kunt hem vullen, maar er ook weer water uit tappen wanneer je dat nodig hebt.
Dat 'terugtappen' kan op verschillende plekken terechtkomen. De auto kan stroom leveren aan je huis tijdens een stroomstoring, aan specifieke apparaten zoals een koelbox of laptop tijdens het kamperen, of aan het elektriciteitsnet zelf om pieken en dalen in vraag en aanbod op te vangen. De accu van de auto, die vaak vele malen groter is dan een gewone thuisbatterij, wordt zo tijdelijk een flexibele energiebron voor de omgeving.
Wat is het precies?
In de kern draait bidirectioneel laden om twee dingen: hardware die stroom beide kanten op kan sturen, en software die bepaalt wanneer dat gebeurt. De accu van een elektrische auto slaat energie op als gelijkstroom (DC, direct current). Het elektriciteitsnet in huis werkt echter op wisselstroom (AC, alternating current). Bij normaal laden zet een omvormer (inverter) de wisselstroom van het stopcontact om in gelijkstroom voor de accu. Bij bidirectioneel laden moet die omvormer het ook andersom kunnen: gelijkstroom uit de accu omzetten naar wisselstroom die bruikbaar is in huis of op het net.
Die omvormer kan op twee plekken zitten: in de auto zelf, of in de laadpaal. Zit hij in de laadpaal, dan spreekt men van DC-bidirectioneel laden; de auto levert dan gelijkstroom direct aan de paal, die de omzetting doet. Zit de omvormer in de auto, dan gaat het om AC-bidirectioneel laden. Beide varianten bestaan, en niet elke auto of laadpaal ondersteunt automatisch de bidirectionele functie, ook al zit de juiste stekker erop.
Er zijn drie veelgebruikte afkortingen om de richting van de stroom te beschrijven. V2G (vehicle-to-grid) betekent dat de auto stroom teruglevert aan het elektriciteitsnet. V2H (vehicle-to-home) betekent dat de auto een huis van stroom voorziet, bijvoorbeeld tijdens een stroomstoring. V2L (vehicle-to-load) betekent dat de auto losse apparaten voedt, vaak via een gewoon stopcontact dat in of aan de auto zit. Sommige auto's ondersteunen alleen V2L, terwijl slechts een beperkt aantal modellen ook echt V2G aankan.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangrijkste drijfveer is het elektriciteitsnet stabieler en duurzamer maken. Zonnepanelen en windturbines leveren stroom wanneer de zon schijnt of de wind waait, niet per se wanneer mensen die stroom nodig hebben. Dat levert pieken en dalen op: soms is er te veel groene stroom en moeten windmolens worden stilgezet, soms is er juist een tekort en moeten gascentrales bijspringen. Auto-accu's die massaal op het net zijn aangesloten, kunnen als buffer dienen: opladen wanneer er een overschot is, teruggeven wanneer er een tekort is.
Een tweede doel is financieel voordeel voor de autobezitter. Als het netbeheer of de energieleverancier betaalt voor de flexibiliteit die een auto-accu biedt, kan het bezit van een elektrische auto goedkoper worden. Dit wordt vaak 'slim laden met terugleveren' genoemd, en gebeurt doorgaans automatisch via een app of algoritme, zodat de eigenaar er zelf weinig van merkt behalve een lagere energierekening.
Een derde doel is back-upstroom voor huishoudens, vooral relevant in gebieden met een minder stabiel stroomnet of bij extreem weer. Een volle auto-accu bevat doorgaans veel meer energie dan een gemiddeld huishouden in een paar dagen verbruikt, wat de auto geschikt maakt als noodstroomvoorziening.
Voorbeelden uit de praktijk
In Nederland loopt sinds 2015 het project We Drive Solar in Utrecht, met een groeiend wagenpark van elektrische deelauto's (aanvankelijk Renault ZOE's, later ook andere modellen) die zijn aangesloten op bidirectionele laadpalen. Het project geldt internationaal als een van de grootste praktijktesten met V2G en werkt samen met netbeheerder Stedin en kennisinstituut ElaadNL.
Ford introduceerde in 2022 de elektrische pick-up F-150 Lightning met een functie genaamd Intelligent Backup Power: bij een stroomstoring kan de auto een Amerikaans huishouden dagenlang van stroom voorzien via een speciale thuisaansluiting.
Tussen 2016 en 2018 liep in Denemarken het Parker-project, waarin Nissan Leaf-auto's met CHAdeMO-laadtechniek (een Japanse laadstandaard die van huis uit bidirectioneel laden ondersteunt) werden gebruikt om te testen hoe goed elektrische auto's konden bijdragen aan het balanceren van het Deense stroomnet.
De Spaanse fabrikant Wallbox bracht met de Quasar een van de eerste commercieel verkrijgbare bidirectionele thuisladers op de markt, specifiek gericht op particulieren die V2H willen gebruiken.
Hyundai en Kia rustten modellen als de Ioniq 5 en EV6 (vanaf 2021-2022) standaard uit met V2L: via een adapter kun je rechtstreeks apparaten op de auto aansluiten, wat populair is gebleken bij kamperen en bij noodgevallen.
Hoe ver is de techniek?
Bidirectioneel laden bestaat al langer in laboratoria en kleine pilots, maar grootschalige, alledaagse toepassing is nog beperkt. V2L, het eenvoudigste type, is inmiddels redelijk volwassen en wordt door een groeiend aantal automodellen ondersteund. V2H staat een stap verder en wordt vooral in de Verenigde Staten en Japan uitgerold, gekoppeld aan specifieke thuisinstallaties. V2G, de meest complexe en potentieel meest waardevolle toepassing, blijft grotendeels in de pilotfase.
Een aantal obstakels remt de opschaling. Ten eerste zijn bidirectionele laadpalen en de bijbehorende software nog relatief duur vergeleken met gewone laadpalen. Ten tweede lopen laadstandaarden uiteen: het Japanse CHAdeMO ondersteunt bidirectioneel laden al langer, terwijl het in Europa en Noord-Amerika gangbare CCS (Combined Charging System) pas met de nieuwere ISO 15118-20-standaard breed bidirectioneel wordt, een standaard die nog niet overal is geïmplementeerd. Ten derde bestaat er discussie over accuslijtage: extra laad- en ontlaadcycli zouden in theorie de levensduur van een accu kunnen verkorten, al wijzen recente studies, waaronder onderzoek van ElaadNL, erop dat het effect bij gecontroleerd, slim gebruik kleiner is dan aanvankelijk gevreesd. Definitief bewijs over de lange termijn ontbreekt echter nog, simpelweg omdat de eerste bidirectionele auto's nog niet lang genoeg meedraaien om dat te kunnen vaststellen.
Ten slotte is regelgeving vaak nog niet ingericht op auto's die stroom terugleveren aan het net; vergunningen, tarieven en veiligheidseisen verschillen per land en zijn in veel gevallen nog in ontwikkeling.
Wie werken eraan?
Autofabrikanten die actief zijn met bidirectionele technologie zijn onder meer Nissan (een pionier via CHAdeMO), Renault, Ford, Volkswagen, en Hyundai/Kia. Op het gebied van laadhardware zijn bedrijven als Wallbox en het Amerikaanse Nuvve, dat zich specifiek richt op V2G-software en -diensten, actief.
In Nederland speelt ElaadNL, het kennis- en innovatiecentrum voor laadinfrastructuur (opgericht door de gezamenlijke Nederlandse netbeheerders), een centrale rol in onderzoek naar slim en bidirectioneel laden. Het project We Drive Solar in Utrecht werkt nauw samen met netbeheerder Stedin. Ook Nederlandse universiteiten, waaronder de TU Delft en de TU Eindhoven, doen onderzoek naar de netintegratie en aansturing van bidirectionele voertuigen.
Internationaal houdt het Internationaal Energieagentschap (IEA) de ontwikkeling van V2G-technologie bij en publiceert het rapporten over de rol die elektrische auto's kunnen spelen in de energietransitie. Landen als Japan, de Verenigde Staten, Denemarken en Nederland behoren tot de koplopers in praktijkpilots.