EV laden met energie van zonnepanelen

Het hebben van een EV en zonnepanelen lijkt een ideale combinatie. Gratis "brandstof" voor de auto. Je weet uit vorige jaren dat je per jaar veel zonne-energie teruglevert aan het net, dus dan denk je logischerwijs, dat kan dan voortaan mooi allemaal de EV in. In de basis is het heel simpel maar vereist dit een stukje extra elektronica wat niet veel hoeft te kosten. Het is niet de EVSE (laadpaal/wandlader) die beperkingen oplegt, maar het blijkt de EV te zijn. Pas als je die beperkingen én oplossing doorgrond kan je de juiste keuzes maken en het maximale uit de zonnepanelen halen om de EV te laden zoals met puur-pv laden of eco-pv laden.

Niet negatief, maar wel realistisch

Wij zijn een groot voorstander van het gebruik van zonnepanelen, bij ons lagen de eerste al in 2000 op het dak. Ook alles wat bijdraagt aan een beter milieu lopen wij warm voor. In het artikel hieronder zou je mogelijk een kritische toon kunnen lezen alsof het laden van een EV met zonnepanelen een kansloze missie is (okay, iets overdreven). Het tegengestelde is waar, maar we proberen je wel inzichten te geven en we zijn erg realistisch. Laden van de EV met zonnepanelen blijkt niet allemaal rozengeur en zonneschijn. Hieronder eerst maar de "vervelende aspecten" maar daarna komen "de oplossingen". Laten we positief afsluiten, het gebruik van zonnepanelen om daarmee (ook) je EV te laden is een geweldig idee en nog eens een goedkope en milieu vriendelijke manier om energie in je EV te krijgen. Doe het vooral!

Kan iedere EVSE laden met zonne-energie?

Wil je de EV laden met zonne-energie dan zal de EVSE (het laadpunt) dit moeten ondersteunen. Zeker niet iedere EVSE ondersteund dit. Granny chargers (die wij kennen) kunnen dit zeker niet. Wamdladers en laadpalen ondersteunen dit, maar niet allemaal. Je zal dus moeten onderzoeken of de EVSE die jij op het oog hebt, puur-pv laden en/of eco-pv laden ondersteunt. Onderzoek dan ook of het laden met zonne-energie, in combinatie met andere functies, beperkingen van toepassing zijn. Zo hebben sommige EVSE's beperkingen met zonne-laden als ze bijvoorbeeld gebruikt worden in combinatie met een backoffice.

Wat zorgt er voor dat de EVSE efficiënt met zonne-energie kan omgaan?

Voordat we daar antwoord op geven, moet je doorgronden welk "probleem" opgelost moet worden bij het laden met zonne-energie.

Heb je zonnepanelen, dan zullen die overdag elektriciteit leveren. Die elektriciteit wordt in eerste instantie eerst gebruikt door de apparaten in je woning. Leveren de panelen meer vermogen (Watt) dan je apparaten gebruiken, dan lever het overschot terug aan het net.

Voor die teruggeleverde energie krijg je vrijwel niets terug, dus die energie wil je eigenlijk gebruiken om daarmee de EV te laden. Om dat mogelijk te maken zijn drie voorwaarden nodig:

1. Er moet een meting moet plaatsvinden of je energie teruglevert aan het net, want dat is de voorwaarde om het laden van de EV te starten
2. Deze meetinformatie, dat er teruggeleverd wordt (of niet), moet gedeeld worden / verzonden worden naar de EVSE (het laadpunt)
3. De EVSE moet op basis van de meetinformatie een beslissing nemen dat het laden van de EV kan starten, of bij te weinig zonneschijn dat het laden moet stoppen

#1 De meting of energie wordt teruggeleverd of niet, en ook hoeveel Watt, dat doet je slimme meter al. En helemaal mooi, die slimme meter stelt deze meetgegevens gratis ter beschikking via een zogenaamde P1 poort. Velen gebruiken al jaren al die P1 poort omdat ze van bijvoorbeeld Homewizard een P1-dongle hebben gekocht voor een paar tientjes en via een app krijg je inzicht in je energieverbruik.

Een aantal EVSE's kunnen ook van deze P1-poort gebruik maken. Andere EVSE's leveren een apart kastje met zogenaamde CT-klemmen. Die CT-klemmen worden om de fasedraad of fasedraden (bij een driefase netaansluiting) van de hoofdschakelaar geklemd en meten hoeveel vermogen wordt afgenomen of teruggeleverd.

Ter informatie: de slimme meter meet iedere seconde (bij DSMR5 slimme meters) of iedere tien seconde (bij DSMR4 slimme meters) hoeveel vermogen van het net wordt afgenomen (een positieve waarde) of wordt teruggeleverd (een negatieve waarde). Je kan dit zelf op je slimme meter zien. Dan zie je op het display bijvoorbeeld staan "actueel vermogen -2100 Watt". Dat houdt in dat op dat moment 2100 Watt wordt teruggeleverd aan het net. Stond er bijvoorbeeld "actueel vermogen 380 Watt" dan betekent dit dat op dat moment 380 Watt afgenomen wordt van het net.

#2 Maakt men gebruik van de P1 poort, dan moet er een UTP kabeltje tussen de P1 poort en de EVSE worden aangelegd en via die kabel worden de meetgegevens verstuurd. Soms moet een extra kastje geïnstalleerd worden vlak bij de P1 poort en dat kastje wordt aan de ene kant aangesloten op de P1 poort en aan de andere kant wordt met een UTP kabeltje of wifi verbinding met de EVSE gecommuniceerd.

Worden CT klemmen geleverd, dan zijn er weer twee mogelijkheden: of de kabeltjes van de CT klemmen worden met een UTP kabel verlengt (kan meestal tot 100 meter) en verbonden met de EVSE. In het andere geval wordt een klein kastje geleverd die in de meterkast geïnstalleerd wordt en de meetgegevens doorstuurt via wifi of een UTP kabel naar de EVSE.

#3 Op welke manier de EVSE de metingen over afname of teruglevering van/naar het net binnenkrijgt is niet zo belangrijk, maar op basis van die informatie zal het computertje in de EVSE een beslissing nemen om het laadproces te starten (bij voldoende teruglevering) of juist te stoppen (als de panelen niet voldoende meer terugleveren).

Een paar weetjes: als de meetgegevens via wifi worden verstuurd moet je weten dat wifi niet altijd betrouwbaar is, soms valt het signaal weg. In dat geval werkt het zonne-laden niet of niet goed meer. Als je kiest voor wifi overtuig je dan of op de plek waar de EVSE komt te hangen een goed wifi bereik is. Zo niet, kies dan voor een bekabelde communicatie oplossing (dat zou onze voorkeur altijd hebben).

Sommige EVSE's kunnen, via wifi, gebruik maken van de Homewizard P1 dongle metingen. Als je al zo'n Homewizard dongle hebt, dan is het wel heel erg makkelijk. Je hoeft in de instellingen van de EVSE alleen de Homewizard P1 dongle aan de EVSE te koppelen en klaar ben je.

In de P1 poort van de slimme kan maar één stekkertje gestoken worden. Mocht de EVSE gebruik maken van de P1 poort, en daar zit al bijvoorbeeld de P1-dongle in van Homewizard, of een dongle van de thuisbatterij, dan moet je een actieve splitter kopen (koop geen passieve splitter) om die P1 gegevens voor meerdere apparaten beschikbaar te maken. Hier zie je een voorbeeld.

We herhalen, niet iedere EVSE kan, op basis van terugleveringsgegevens, de EV laden met zonne-energie.

Als de meetgegevens van teruglevering of afname, zoals hierboven beschreven, gebruikt worden, dan is de EVSE – in principe – ook in staat om aan loadbalancing te doen (en dat is héél gewenst). Want voor loadbalancing zijn óók deze meetgegevens noodzakelijk. Of de EVSE dit loadbalancing ondersteund, of dat je er extra voor moet betalen, moet je even uitzoeken, maar technisch gesproken is alles al beschikbaar.

Zo, nu je weet je dat op basis van de terugleveringsgegevens naar het net, door de EVSE, een beslissing genomen kan worden om het laden van de EV met zonne-energie te starten. Dan denk je, en dat is logisch, dat zodra er ook maar heel weinig zonne-energie teruggeleverd wordt, dat dit kleine beetje energie gelijk gebruikt kan worden om de accu van de EV te laden. Maar dat blijkt iets genuanceerder te liggen...

Het probleem

Laten we eens aannemen dat je per dag 60 km rijd met een EV, dan verbruikt je EV in een jaar circa 365 dagen x 60 km x 0.2 kWu/km = 4380 (uitgaande van 0.2 kWu/km) .

Wil je die 4380 kWu in de accu van je EV laden, dan heb je meer nodig, want tijdens het laden heb je te maken met laadverliezen. Een realistische waarde is zo'n 10% verlies. Dus heb je per jaar 4380 x 1,1 = 4818 kWu nodig.

Stel dat je met je zonnepanelen, voordat je de EV aanschafte, 2000 kWu terugleverde aan het net (dus niet gebruikte), dan ben je geneigd te denken: dan heb ik per jaar maar 4818 - 2000 = 2818 kWh nodig. Dus haast de helft van de gereden kilometers is gratis!

Helaas, we moeten je uit je droom even wakker schudden en je een stuk realiteitszin bijbrengen. Van die 2000 kWu die je over hebt van je PV (zonne-energie) zal je, afhankelijk hoe vaak je auto overdag thuis staat, wellicht – let op, dit is een gok – maar 1000 kWu voor de EV kunnen gebruiken. Maar laten we het positief benaderen, je hebt dus 1000 kWu die je niet hoeft terug te leveren aan het net én waarop je EV "gratis" kan rijden. Hoe het komt dat je maar een deel van je PV opbrengst kan gebruiken vertellen hieronder.

De EV is de beperkende factor

Als eerste, en dit is de grootste beperking, een EV heeft een minimale laadstroom nodig van 6 Ampère, sommige zelfs 8 Ampère (die 8 Ampère zou voor ons al een nogo zijn bij aanschaf van een EV). Een EV laden met een stroom die lager is dan 6A is dus niet mogelijk^[1]. Zes Ampère is gelijk aan 6 A x 230 V = 1380 Watt, afgerond 1,4 kW.

Wanneer in het prille ochtendzonnetje je panelen bijvoorbeeld maar 400 Watt terugleveren, dan kan je die 400 Watt dus niet benutten voor het laden van de EV. De lader van de EV (de lader zit "in" de EV, niet in de EVSE) start pas bij 1400 Watt en voordat je panelen 1400 Watt leveren ben je al een aantal kopjes koffie verder.

Zon schijnt niet de hele dag pal op je panelen

Als tweede, een doorsnee woning heeft een beperkt aantal zonnepanelen, laten we eens stellen dat dit er acht zijn. Stel dat het zonnepaneel een vermogen heeft van 375 Wp, samen dus 8 x 375 = 3000 Wp. De pv-omvormer heeft een klein verlies, dus doorgaans zal die maximaal 2900 Watt kunnen leveren.

Maar dat is alleen bij volle zonneschijn en dan ook nog als de zonnestralen (vrijwel) loodrecht op de panelen vallen. Dat is dus alleen maar grofweg in de periode eind-lente t/m begin herfst. Dus gedurende maar een beperkt aantal uren per dag, en een deel van het jaar, en dan ook nog eens alleen op zonnige dagen, zullen de zonnepanelen deze 2900 Watt leveren.

Dus alleen gedurende de uren dat de zonnepanelen tussen de 1400 Watt en (in dit voorbeeld) 2900 Watt leveren kan (in principe) de EV geladen worden.

Oja, we hebben natuurlijk ook apparaten in je woning zoals een koelkast, vriezer, mechanische ventilatie, internet router e.d. die constant aanstaan. Die verbruiken ook vermogen. Bij een doorsnee woning is dit basisverbruik circa 250 Watt.

Dat verbruik wordt door de zonnepanelen afgedekt, dus pas als de zonnepanelen 1650 Watt leveren, en 1400 Watt terugleveren aan het net, dán pas kan het laden van de EV starten. En dan zal je teruglevering naar het net dalen naar 0 Watt.

Inzicht - parabool

Als je inzicht hebt in je energieverbruik, doordat je bijvoorbeeld een Homewizard P1 dongle gebruikt, dan weet je dat de teruglevering op een volledig zonnige dag een parabool (vorm van een berg of dal) vertoont (zie schermafdruk). Dus in dit voorbeeld met acht panelen zal op een zonnige dag het aantal uur dat de zonnepanelen meer dan 1650 Watt terugleveren beperkt zijn. Voor de andere uren van de zon-dag lever je wel terug, maar heb je niet voldoende vermogen om het laadproces van de EV op gang te houden, dat stopt zodra je minder dan 1400 Watt (6 Ampère) "over hebt"^[2].

Bedenk dat alleen in de periode van circa april t/m september je panelen een redelijke opbrengst hebben. In de andere maanden is dit doorgaans niet voldoende om de EV te kunnen laden. In de donkere maanden maanden kan je het helemaal vergeten.

Ter illustratie, hiernaast is een homewizard P1 app schermafdruk te zien van een PV installatie met 24 zonnepanelen van 330 Wp (totaal 7920 Wp) en omvormers die maximaal 7000 Watt kunnen terugleveren (opname: 27 mei 2026). Dat was een onbewolkte dag, dus de hele dag volop zonneschijn.

We hebben de grafiek van hierboven aangepast zodat het overeenkomt met het voorbeeld dat we eerder beschreven van een doorsnee woning met acht panelen die maximaal 2900 Watt kunnen terugleveren.

In de grafiek hebben dát deel van de ochtend en dát deel van de middag dat de zonnepanelen minder dan 1400 Watt terugleveren "donker" gemaakt. Wat er overblijft is het middendeel van de grafiek waarbij de EV wel geladen zou kunnen worden omdat minimaal 1400 Watt (6 Ampère) beschikbaar is. Wat we duidelijk willen maken is dat niet alle teruggeleverde zonne-energie op een prachtige zonne-dag gebruikt kan worden voor het laden van de EV.

Het laden van de EV begint in dit voorbeeld rond 12:00u uur en stopt rond 19:30u. Dat is dus zo'n 7,5 uur. Als we het gemiddelde vermogen inschatten van die periode dat de EV geladen wordt (want dat loopt op van 1400 W naar 2900 W en dan weer terug naar 1400 Watt), dan zal het zo rond de 2000 Watt zijn.

Dan is tijdens deze laadsessie 7,5 uur x 2000 Watt = 15000 Wh, dus 15 kWu geladen. Rekening houdend met 10% laadverlies is de accu van de EV met 13,5 kWu geladen. Daar kan een doorsnee EV zo'n 13,5 / 0,18 = 75 km mee rijden. En let op, dit is dus alleen maar van toepassing als het de hele dag zonnig is geweest.

Wellicht denk je, hmmm, dat is niet bijster veel energie. Maar bezie het eens van de positieve kant, je hebt zojuist de EV geladen met 13,5 kWu en dat kostte je maar 15 kWu x 0,05 = 0,75 euro. Want een kWu van je zonnepanelen kost je maar circa 5 eurocent per kWu (zie berekening). Met welk vervoersmiddel kan je 75 km overbruggen voor een bedrag van 75 eurocent? Dus 1 cent per gereden kilometer!

Zo, je bent nu een beetje bijgepraat over het laden van een EV met zonne-energie. Maar hou je vast, er zijn nog meer aspecten die je moet doorgronden. We behandelen hierna de twee zonne-stroom laadtechnieken, enkel- of driefase laden en het gebruik van een 11 kW of 22 kW EVSE.

Twee zonne-stroom laadtechnieken

Bedenk dat niet iedere EVSE zonne-laden ondersteund, dus moet een EVSE uitzoeken die dat wel kan. Je hebt dan nog een keuze te maken. Het laden met zonne-energie kan op basis van puur-pv laden of met eco-pv laden (advies: lees beide artikelen door). Soms worden beide laadtechnieken aangeboden en kan je op ieder moment omschakelen. Eco-pv laden heeft onze voorkeur omdat je daarmee inherent ook puur-pv laden mee kaan realiseren (door te kiezen voor 100% PV).

Overigens, de namen puur-pv laden en eco-pv laden zijn namen die wij aan deze laadtechniek hebben gegeven, iedere fabrikant zal zijn eigen mooie marketing naam er aan geven zoals Eco / Eco+ of Solar (Surplus only) / Net + zonne-energie (limited grid usage) of "volledig zonneladen" / "hybride laden" of green mode / comfort mode, maar het idee is hetzelfde.

Enkelfase - driefase ellende

Nou, nog even volhouden, hier komt het één na laatste aandachtspunt. De meeste EV's kunnen zowel laden op één fase of op drie fases. Heb je een enkelfase netaansluiting, prijs je gelukkig, een probleem minder, verder lezen lijkt niet nodig. Hooguit kom je te weten wat voor uitdagingen er mogelijk zijn als je ooit overschakelt naar een driefase netaansluiting. Nog even snel een tip: ook al heb je een enkelfase netaansluiting, overweeg sterk om toch een driefase EVSE te kopen, die kan je ook met één fase gebruiken, zit je voor de toekomst goed mocht je ooit overschakelen naar driefase.

Met laden op één fase zal doorgaans een laadstroom van maximaal 16 Ampère mogelijk zijn. Dan laad je met 16 A x 230 V = 3680 Watt, afgerond 3,7 kW. De beperking van 16 Ampère zit niet zo zeer in de EV maar in je groepenkast waar (dan dus) een 16 Ampère zekering (installatieautomaat of aardlekautomaat) in zit.

Met deze laadstroom van 16A / 3,7 kW kan je tussen 21:00 en 06:00u (theoretisch) 9 uur x 3,7 kW = 33,3 kWu laden (bruto), dat is voor sommigen te weinig en dan lijkt de keuze voor driefase laden logisch.

Want laad je op drie fasen, dan gaat het drie keer zo snel, het laadvermogen is dan 3 x 16 A x 230 V = 11040 Watt, afgerond 11 kW. Daarmee kan je (theoretisch) in negen uur 9 uur x 11 kW = 99 kWu laden (bruto).

Het klinkt dus logisch dat velen kiezen voor driefase laden. Maar als je dat wil doen in combinatie met zonne-energie, dan geldt wel de beperking waarmee we dit artikel begonnen zijn. De laadelektronica in de EV vereist dat met minimaal 6 Ampère geladen wordt. En dat geldt dan voor alle drie de fases.

Wanneer je de EVSE (via bijvoorbeeld de app) instelt op 1-fase laden met zonne-energie dan start het laden pas bij 6 A x 230 V = 1400 Watt overschot van de panelen. Stel je de EVSE in op 3-fase laden met zonne-energie dan start dit laden ook pas bij 6 Ampère maar dan per fase, dus pas als de zonnepanelen 3 x 6 A x 230 V = 4200 Watt leveren.

Niet iedereen beschikt over zoveel zonnepanelen dat deze wel 4200 Watt kunnen leveren. En mocht je wel in zo'n gelukkige positie verkeren, dan zal doorgaans de tijd dat de panelen 4200 Watt of meer leveren beperkt zijn. Laden van de EV met zonne-energie op drie fase is niet slim, je laat daarmee enorm veel zonne-energie onbenut.

Voor dit probleem heeft men dynamisch schakelen tussen één en drie fasen bedacht. De EVSE begint te laden met één fase, dus start al bij 1400 Watt overschot aan zonne-energie. Als de panelen 4200 Watt of meer leveren, dan schakelt de EVSE over naar driefase laden. Mooi toch?

Inderdaad, heel mooi, als de EVSE dit ondersteund. En als hij dat doet is het ook nog de vraag of het werkt. Want bij sommige EVSE's werkt dit gewoon niet, ondanks toezeggingen. Bij anderen schakelt de EVSE wel op van 1 naar 3 fase, maar kan niet meer terugschakelen naar 1 fase. Bij een weer andere EVSE is de driefase laadtechniek hopeloos slecht geïmplementeerd, een techneut zou zeggen dat men er totaal niets van begrepen heeft en niet weet hoe een driefase slimme meter intern saldeert, waardoor dit zonne-laden verre van optimaal verloopt.

Bij sommigen werkt dit dus wel goed. Bij anderen "moet men nog er wat aandacht aan besteden" en dat kan dan met een firmware upgrade alsnog goedkomen (maar let vooral op het woordje "kan").

Voor de eventuele problemen met drie fase laden is een alternatief, dat is laden over één fase met 32 Ampère en dat behandelen we hieronder.

3,6 kW, 7,2 kW, 11 kW of 22 kW?

Zo, dan nu de allerlaatste horde, even doorlezen dan heb je alles gehad. Je moet nu nog kennis nemen van de keuze tussen een 3,6 kW, 7,2 kW, 11 kW of 22 kW EVSE. Dat blijkt namelijk enorm belangrijk bij de keuze van het laden van de EV met zonne-energie. We hebben die keuze in een apart artikel beschreven. Dat artikel gaat over het vermogen van de EVSE. Als je dat gelezen hebt, dan mag je jezelf een expert noemen op het gebied van laden van de EV met zonne-energie. Je hebt het gehaald, gefeliciteerd!