Load balancing: een vast budget, of de ruimte die er werkelijk is

Een statisch budget moet veilig zijn op het moment dat het gebouw het meest vraagt. Hoe vaak dat moment zich voordoet, blijkt uit het kwartiersprofiel van de aansluiting; het budget geldt intussen op alle andere dagen net zo. Wie de laadpunten een vast deel van de aansluiting geeft, reserveert dus permanent de piekvraag van het gebouw, ook om drie uur 's nachts als er in het pand niets staat te draaien.

Dynamisch balanceren draait die logica om. De controller kent de ingestelde grens en de actuele afname, en geeft de laadpunten het verschil. Overdag, met de productie aan en de koeling op vol, is dat verschil klein. In de avond en de nacht is het bijna de hele aansluiting. Precies dan staan de bedrijfswagens aan de laadpunten. Dat is de reden dat dynamisch balanceren op een depot vaak meer oplevert dan een zwaardere laadpaal.

Rekenvoorbeeld

Dit is algemene rekenkunde, geen meting van een bestaande locatie. Neem een aansluiting van 3 × 80 A. Het gebouw gebruikt op zijn drukste moment een deel daarvan en op een stille nacht vrijwel niets. Een statisch budget dat op dat drukste moment veilig is, blijft de hele nacht even groot. Een dynamisch budget groeit die nacht door tot de ingestelde grens minus de kleine restlast van het pand. Het aantal laadpunten dat u kunt plaatsen verandert in beide gevallen niet; wat verandert is hoe snel ze samen kunnen laden.

Daar zit ook de koppeling met opslag en opwek. Een batterij die de piek van het gebouw afvlakt, maakt het verschil tussen grens en afname structureel groter, en dus het laadbudget groter. Zon op het dak doet hetzelfde zolang de opwek en het laden samenvallen. In alle gevallen blijft de grens zelf staan: balanceren gebruikt de ruimte, het maakt hem niet.

Gelijk verdelen

Het budget wordt gedeeld door het aantal actieve sessies, begrensd door de ondergrens per laadpunt en door wat het voertuig zelf maximaal aanneemt. Voorspelbaar en uitlegbaar: niemand wordt voorgetrokken. Het nadeel verschijnt bij drukte. Komen er veel auto's bij, dan laadt iedereen langzamer en kan het gebeuren dat niemand op tijd klaar is. Voor een bezoekersparkeerplaats is dat vaak acceptabel, voor een bestelwagenpark dat om zes uur weg moet niet.

First come, first served

De eerste sessie krijgt wat hij vraagt, de volgende krijgt wat er overblijft, en de laatste krijgt soms niets. Voor wie vroeg is, is dit de snelste strategie en de enige met een voorspelbare laadtijd. Voor wie laat is, is het de onzekerste. Dit werkt goed waar de aankomsttijd samenhangt met de urgentie, bijvoorbeeld een depot waar voertuigen in ploegen binnenkomen en de eerste ook het eerst weer uitrijdt.

Prioriteit per voertuig of sessie

Sessies krijgen een klasse en de klassen krijgen in volgorde vermogen: servicebussen voor bezoekers, een wagen die om zes uur vertrekt voor een leaseauto die er de hele dag staat. Hiervoor moet het systeem weten wie er laadt, via een laadkaart, een token of de achterliggende administratie. Zonder die identificatie is er geen prioriteit, alleen een volgorde.

Wat elke strategie voor de gebruiker betekent, is het eigenlijke keuzecriterium. Gelijk verdelen geeft iedereen een onvoorspelbare maar nooit nul snelheid. First come, first served geeft de eerste gebruikers een voorspelbare laadtijd en de laatste geen enkele zekerheid. Prioriteit geeft één groep een harde toezegging en maakt de rest expliciet ondergeschikt. Kies op basis van wat de locatie moet garanderen, leg het vast in het laadbeleid en vertel het de gebruikers — want dit is precies wat zij aan de laadpaal merken.

Een strategie is overigens geen vermogen. Ligt de som van de vraag structureel boven het budget, dan bepaalt elke strategie alleen nog wie wacht.

De beveiliging kijkt naar elke fase afzonderlijk. De grens van de aansluiting is daarmee de zwaarst belaste fase, niet het totaal gedeeld door drie. Dat maakt de verdeling over L1, L2 en L3 een ontwerpkeuze bij de installatie en geen detail voor later.

Rekenvoorbeeld: drie eenfasige laadpunten die alle drie op L1 zijn aangesloten, belasten één fase met de som van hun stroom terwijl L2 en L3 niets doen. De beveiliging op L1 valt dan uit terwijl twee derde van de aansluiting ongebruikt is. Dezelfde drie laadpunten, verdeeld over de drie fasen, halen hetzelfde totaal zonder die uitval.

Daar komt bij dat de gebouwlast zelf vaak al scheef is. Een eenfasige lichtgroep, een lift, een keuken of een compressor hangt aan één fase. De meting voor dynamisch balanceren moet dat zien, dus per fase meten en niet één totaal doorgeven. Een controller die een totaal krijgt, verdeelt ruimte die op geen enkele fase bestaat.

Het ontwerp kan ook in bedrijf scheef raken. Een deel van de voertuigen laadt eenfasig, omdat de boordlader of de laadkabel niet meer toelaat; welke fase die sessie dan gebruikt, volgt uit de fasering van het laadpunt. Een installatie die op papier symmetrisch is verdeeld, kan daardoor een avond lang op één fase hangen. Een verdeling die per fase rekent, kan daarop reageren door op de belaste fase terug te regelen en op de andere ruimte te geven. Een verdeling die op een totaal rekent, merkt het niet.

Welke fase waar hoort, hoeveel punten er komen en of eenfasig of driefasig het uitgangspunt is, zijn keuzes die bij het ontwerp van de laadinfrastructuur horen en niet bij de instelling van de verdeling. Een balancer kan een scheve verdeling verzachten; hij kan hem niet ongedaan maken. De kennisbankpagina over het dimensioneren van laadinfrastructuur behandelt die ontwerpkant.

De hoeveelheid energie die per nacht door een aansluiting past, is de grens maal de beschikbare uren. Een verdeling verandert daar niets aan. Hij bepaalt alleen wie de energie krijgt en in welke volgorde. Heeft uw wagenpark per nacht meer kWh nodig dan er in de beschikbare uren onder de grens door kan, dan helpt geen enkele strategie. Dan zijn er vier richtingen: meer uren (eerder aansluiten, later vertrekken), minder kWh (ritindeling, kleinere laadvensters per voertuig), meer ruimte onder de grens (gebouwpiek verlagen, opslag, eigen opwek) of een zwaardere aansluiting.

Ook verandert balanceren niets aan uw aansluitwaarde of aan uw gecontracteerd transportvermogen. Het zorgt ervoor dat u eronder blijft. Dat is waardevol, want de afname wordt per kwartier vastgelegd: één gelijktijdige piek van een kwartier bepaalt de gemeten piekwaarde van die periode. Wat een overschrijding van uw contractwaarde kost en hoe uw netbeheerder die verwerkt, staat in uw transportovereenkomst en op zijn tarievenblad, niet in een vuistregel. Een uitbreiding van de grens is het in geen geval.

En een verdeling beschermt alleen wat hij meet en stuurt. Een belasting achter een onderverdeler die niet in de meting zit, of een laadpunt van een andere leverancier dat niet in de regelkring hangt, valt buiten het systeem. Dan is de bescherming een aanname. Bij een gemengd laadplein is de vraag dus niet alleen welke strategie u kiest, maar of alle punten werkelijk onder één regelaar hangen.

Tot slot: dynamisch balanceren vraagt onderhoud. Een meting die verloopt, een netwerkverbinding die wegvalt of een firmware-update die de terugvalwaarde reset, maakt het verschil tussen een beschermde aansluiting en een beveiliging die op een avond uitvalt. Dat hoort in het beheer te zitten, niet in de verrassing achteraf.