Zonneoplaadstation: laden op stroom van eigen dak
Rijd je over de snelweg langs een laadstation met een groot, geel of grijs dak vol zonnepanelen erboven, dan zie je in feite een zonneoplaadstation: een oplaadpunt voor elektrische auto's dat (een deel van) zijn eigen stroom opwekt met zonlicht, in plaats van alle energie kant-en-klaar van het elektriciteitsnet te halen. Terwijl de auto's onder het dak opladen, vangen de panelen erboven zonlicht op en zetten dat om in bruikbare stroom.
Vergelijk het met een huis met zonnepanelen: overdag wekken die stroom op die je meteen kunt gebruiken of opslaan in een batterij voor later. Een zonneoplaadstation doet in de kern hetzelfde, maar dan op de schaal van een tankstation en met auto's in plaats van een wasmachine als grootverbruiker. Het is geen compleet nieuwe techniek, maar een combinatie van drie bestaande technieken - zonnepanelen, laadpalen en soms batterijopslag - op één locatie.
Wat is het precies?
De basis is een set zonnepanelen, ook wel PV-panelen genoemd (PV staat voor fotovoltaïsch, oftewel licht-naar-elektriciteit). Deze panelen zetten zonlicht om in gelijkstroom, de stroomvorm die ook in batterijen zit. Vaak liggen ze niet op een gewoon dak, maar op een overkapping boven de parkeerplekken: dat combineert twee functies in één constructie, namelijk stroom opwekken én bescherming tegen regen voor de auto's die laden.
Die gelijkstroom moet meestal worden omgezet, met een apparaat dat een omvormer heet, naar wisselstroom voordat hij bruikbaar is voor het net of voor gewone laadpalen. Bij snelladers, die auto's rechtstreeks met gelijkstroom vullen, kan een deel van die omzetting soms worden overgeslagen, wat efficiënter is.
Omdat de zon niet op elk moment evenveel schijnt en auto's niet alleen midden op de dag willen laden, wordt vaak een batterij toegevoegd als buffer: die vangt overschotten op zonnige momenten op en geeft die stroom later weer af. Toch blijft in de praktijk bijna altijd een aansluiting op het elektriciteitsnet nodig, als aanvulling wanneer de zon te weinig levert. Een station dat volledig zonder netaansluiting draait, heet off-grid; dat komt bij snelladen zelden voor omdat de benodigde vermogens vaak groter zijn dan wat een dak vol panelen op dat moment kan leveren.
Wat wil men ermee bereiken?
Het belangrijkste doel is elektrisch rijden echt schoner maken. Een elektrische auto stoot zelf geen uitlaatgassen uit, maar als de stroom waarmee hij laadt afkomstig is van fossiele centrales, is de milieuwinst kleiner dan het lijkt. Eigen zonnestroom bij het laadstation maakt die keten korter en zichtbaar duurzamer.
Daarnaast speelt in Nederland een heel praktisch probleem mee: netcongestie. Op steeds meer plekken zit het elektriciteitsnet vol, waardoor nieuwe of grotere aansluitingen voor laadstations jaren op zich kunnen laten wachten. Eigen zonneopwek, eventueel met een batterij, verlicht de druk op het net doordat een deel van de benodigde stroom lokaal wordt opgewekt en niet via het net hoeft te komen.
Er zit ook een financiële prikkel achter: zelf opgewekte zonnestroom is, zeker op zonnige momenten, vaak goedkoper dan stroom die van het net wordt afgenomen. Voor laadpaalexploitanten kan dat de operationele kosten verlagen. Tot slot is er een symbolische kant: een zichtbaar zonnedak bij een laadstation communiceert duurzaamheid richting de klant, ook als het technisch maar een deel van de stroom levert.
Voorbeelden uit de praktijk
Het Nederlandse laadpaalbedrijf Fastned is een van de bekendste voorbeelden dicht bij huis. Het bedrijf, actief sinds 2012, is vooral bekend van zijn kenmerkende gele overkappingen langs Nederlandse (en later Europese) snelwegen, die zijn voorzien van zonnepanelen. Die panelen leveren een deel van de energie die op het station wordt gebruikt; de rest komt van het net, vaak aangevuld met ingekochte groene stroom. Het precieze aandeel zonne-energie per station verschilt en hangt af van locatie, seizoen en weer.
In de Verenigde Staten combineert Tesla op sommige Supercharger-locaties zonnepanelen met grote batterijopslag, de zogeheten Megapacks. Een bekend voorbeeld staat in Lone Pine, Californië, waar Tesla een laadstation met eigen zonnedak en batterijbuffer presenteerde als (grotendeels) zelfvoorzienend. Ook hier geldt: de mate waarin zo'n station echt onafhankelijk van het net draait, kan per situatie en seizoen verschillen.
Een ander aansprekend voorbeeld is Babcock Ranch in Florida, een nieuwbouwgemeenschap die sinds de bouw vanaf ongeveer 2017 wordt gepresenteerd als een van de eerste plaatsen die grotendeels op een eigen zonnepark draait, inclusief laadpunten voor elektrische voertuigen voor bewoners.
Buiten de rijke landen zijn er projecten waarbij zonneoplaadpunten juist een oplossing zijn voor een onbetrouwbaar of afwezig stroomnet. In delen van Oost-Afrika experimenteren bedrijven met zonne-aangedreven laad- en batterijwisselstations voor elektrische motorfietsen en scooters, zodat chauffeurs niet afhankelijk zijn van een wisselvallig elektriciteitsnet. Deze initiatieven zijn kleinschaliger en minder uniform gedocumenteerd dan de Europese en Amerikaanse voorbeelden, en de exacte omvang verschilt sterk per project.
Hoe ver is de techniek?
De losse onderdelen - zonnepanelen, omvormers, laadpalen en batterijopslag - zijn stuk voor stuk volwassen technieken die al op grote schaal worden toegepast. Wat relatief nieuw is, is de combinatie van deze onderdelen op één laadlocatie, specifiek ontworpen om het net te ontlasten of stroom lokaal te verduurzamen.
Een belangrijk knelpunt is schaal: een snellader kan honderden kilowatts vragen op het moment dat een auto aan de stekker hangt, terwijl een dak vol zonnepanelen bij een gemiddeld station vaak niet meer dan enkele tientallen tot een paar honderd kilowattpiek levert, en dat alleen bij helder weer rond het middaguur. Bij bewolkt weer of 's nachts valt die opwek grotendeels weg. Daardoor is een zonneoplaadstation in de praktijk vrijwel altijd een hybride systeem: zon plus net, soms aangevuld met een batterij, en zelden volledig off-grid bij hoog vermogen.
Batterijopslag zelf wordt weliswaar goedkoper, maar is nog altijd een aanzienlijke kostenpost, wat het rendabel bufferen van zonnestroom voor gebruik in de avondspits bemoeilijkt. Ook vergunningen, brandveiligheidseisen voor grote batterijsystemen en de beschikbare ruimte voor panelen kunnen de aanleg vertragen. Toch gaat de ontwikkeling momenteel relatief snel, gedreven door dalende kosten van zonnepanelen en batterijen en, in Nederland specifiek, door de groeiende druk om minder afhankelijk te zijn van een overvol stroomnet.
Wie werken eraan?
In Nederland zijn laadpaalexploitanten zoals Fastned, Allego en Shell Recharge actief met (deels) zonnegevoede laadlocaties, vaak in combinatie met energieleveranciers voor de resterende netstroom. Internationaal loopt Tesla voorop met de combinatie van eigen Supercharger-netwerk, zonnepanelen en Megapack-batterijopslag.
Op het gebied van zonnepanelen en omvormers zijn fabrikanten als SolarEdge en Enphase belangrijke technologieleveranciers, terwijl diverse Europese en Aziatische bedrijven panelen en batterijsystemen produceren. Onderzoeksinstituten als TNO in Nederland en technische universiteiten zoals de TU Delft doen onderzoek naar netintegratie, laadinfrastructuur en energieopslag.
Aan de beleidskant houden de Nederlandse overheid, via onder meer de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO), en netbeheerders zoals TenneT en regionale beheerders als Liander zich bezig met de vraag hoe laadinfrastructuur en lokale opwek het beste kunnen worden ingepast in een net dat op steeds meer plekken tegen zijn grenzen aanloopt. Internationaal publiceert het International Energy Agency (IEA) jaarlijks overzichten van de ontwikkeling van elektrisch vervoer en laadinfrastructuur wereldwijd.