Veiligheid primeert bij installatie laadpaal

Wie laadpalen installeert, wordt geconfronteerd met meerdere obstakels: er zijn de diverse netten, verouderde residentiële installaties, soms onduidelijke regels en diverse laadmodi. Als elektricien is het dan ook niet altijd even makkelijk om uw klant de juiste laadpaal en bijhorende installatie aan te bieden. In dit artikel gaan we dieper in op deze materie.

Grotere impact dan gedacht

Klanten die een laadpaal willen installeren, denken vaak dat het een eenvoudig werkje is: paal tegen de muur, aansluiten en klaar is Kees. Installateurs weten evenwel beter, want bij de installatie van een laadpaal komt best wel wat denkwerk kijken.

We mogen niet vergeten dat een elektrisch voertuig gemiddeld ongeveer 2.500 kWh per jaar verbruikt, wat meer dan twee derde is van het gemiddeld totaal verbruik van een standaard gezin (3.500 kWh/jaar). Die eenvoudige nieuwe laadpaal heeft dus wel degelijk een grote impact op de installatie en zeker op de veiligheid. Bij een typische monofasige huisaansluiting van 40A (9,2 kW) hoeft er niet veel bij te komen - een kookplaat of droogkast die aanschakelt - voor een piekstroom de nominale stroom van de automaat overschrijdt. Op de adequate beveiliging komen we zo meteen terug.

Dimensionering

‘Hoe lang zal het duren voor mijn wagen opgeladen is?’ is nog zo’n typische vraag waar een exact antwoord op formuleren niet evident is.

De uiteindelijke laadsnelheid hangt af van meerdere factoren, zoals de laadmodus, AC of DC laden, het vermogen van de aansluiting, de laadpaal, de laadkabel en het laadsysteem van de wagen zelf.

In principe zal de laadstroom in het begin van het proces gelijk blijven, maar dalen eens de 80% voorbij is

Tot slot is er het BMS (Battery Management System) van de wagen die mee bepaalt hoe het proces verloopt. Dat systeem bepaalt de toegelaten laadstroom, de laadspanning en houdt de batterijtemperatuur in de gaten. In principe zal de laadstroom in het begin van het proces gelijk blijven, maar dalen eens de 80% voorbij is.

Als een klant vraagt hoelang het zal duren om zijn batterij volledig op te laden, dan is een goede formule:
Laadtijd tot 80% (in uur) = capaciteit (kWh)/(laadvermogen (kW) x laadrendement).

Laadtijd tot 80% (in uur) =
capaciteit (kWh) / (laadvermogen (kW) x laadrendement)

Het laadrendement is hierbij een variabele die de toestand van de batterij weergeeft. Door onder meer veroudering kan dit rendement geleidelijk achteruitgaan. In principe wordt hier uitgegaan van een waarde van 0,9 als richtwaarde. De resterende 20% van de batterij wordt standaard in ongeveer een uur afgewerkt. Om de totale laadtijd te weten, volstaat het dus een uurtje op te tellen bij de eerdere uitkomst.

Bij de mogelijke laadprocessen vinden we nog geregeld mode 2 terug, wat eigenlijk synoniem is voor laden via een standaard stopcontact. Hoewel dit in principe niet verboden is, wordt het wel afgeraden omwille van de veiligheid. Ze zijn niet voorzien op het langdurig voeren van de grote laadstromen en zonder degelijke stroombegrenzing is het vragen om problemen. Dergelijk stopcontact geldt ook niet officieel als ‘laadpunt’ in gebouwen in de regelgeving. Bovendien ondersteunen moderne elektrische wagens deze vorm van laden niet altijd. Pientere installateurs zouden kunnen opwerpen dat een industrieel CEE-stopcontact wel de grote stromen kan voeren, maar deze beschikken niet over een kinderbeveiliging en zijn dus eveneens ongeschikt voor huishoudelijke ruimtes.

Laden via een standaard stopcontact wordt afgeraden
omwille van de veiligheid

Laadpunt verplicht

Ook in niet-residentiële gebouwen beweegt de markt volop. Bij grotere renovaties en nieuwbouwprojecten met minstens twee parkeerplaatsen is het sinds vorig jaar verplicht om ‘ten minste voorbereidingen te treffen voor de installatie van laadpunten voor elektrische wagens’. Die verplichting geldt vanaf 2025 ook voor de al bestaande (niet-residentiële) gebouwen.

Maar wat houdt ‘een laadpunt’ nu exact in? Het doel is om deze gebouwen te voorzien van laadpunten van mode 3 of 4, waarbij kan geopteerd worden voor een aansluiting met ‘normaal vermogen’ of ‘hoog vermogen’, afhankelijk van de stroom en het nettype wordt dat bij de normale vermogens uiteindelijk 3,7 kW (10 A, 1-fasig 230 V net), 7,4 kW (32 A, 1 fase 230 V), 11 kW (10 A, 3 fase 400 V) of 22 kW (32 A, 3 fase 400 V). Alles wat boven de 22 kW ligt, wordt als hoog vermogen aangeduid en betreft de facto het DC-laden.

Alles wat boven de 22 kW ligt, wordt als hoog vermogen aangeduid
en betreft de facto het DC-laden

Bij een monofasige aansluiting laat het vereiste vermogen (in kW) zich makkelijk berekenen als het product van spanning (in V) en stroom (in A), gedeeld door 1.000. Dit geldt zowel voor een 3x230 als 3x400 net. Bij een driefasige kring is de berekening iets anders. Hier wordt het vermogen (in kW) uitgedrukt als de lijnspanning (in V) x de lijnstroom (in A) x √3 en dit delen door 1.000. De exacte verdeling van het vermogen over de fases hangt af van de verdeling over de fasen. Bij een gelijkmatig belasting volstaan het eenvoudig om de uitkomst te delen door 3. Als er evenwel slechts één fase gebruikt wordt, dan moet het vermogen gedeeld worden door √3.

De uitbouw van de installatie is in principe eenvoudig: per laadpunt - minimum 2 dus - moet een differentieel (zie verder) en een automaat voorzien worden in het aansluitbord voor de laadpunten. Ook in het ASLB moet nog een automaat voorzien worden op de voedingskabel richting het aansluitbord. Een prima wenk die we bij een evenement van Volta hoorden, was om meteen een netwerkkabel mee te trekken, zodat men niet gebonden is aan 4G om de laadpaal ‘slim’ te maken.

Opletten met differentieel

Een aandachtspunt bij de plaatsing van laadpalen is de inplanting van de differentieel. De batterijlader van een elektrisch voertuig bevat een gelijkrichter die bij een isolatiefout in de wagen een DC-foutstroom kan genereren. Nu is volgens de normering een differentieel type A niet gemaakt voor een foutstroom die meer dan 6 mA DC bevat. De norm garandeert dus niet dat hij foutstromen die meer dan 6 mA DC bevatten, zal afschakelen. Bovendien kan deze DC-foutstroom een differentieel type A blind maken als deze hoog genoeg is. Als er dan ergens in de installatie een fout optreedt, zal de differentieel dus niet meer correct afschakelen. Het wordt dus aangeraden om een type B te gebruiken, al zijn er fabrikanten die type A toestellen op de markt hebben die ongevoelig zijn voor deze foutstromen. Volgens de norm van IEC 61851-1 moeten zowel enkelfasige als driefasige laadpunten beveiligd worden tegen deze DC-componenten in de foutstroom.

De geschikte oplossingen hiervoor zijn met andere worden de plaatsing stroomopwaarts van een:

• Aardlekschakelaar 30mA type B of;
• Aardlekschakelaar 30 mA type A met bijkomende apparatuur die uitschakeling van de voeding garandeert in geval van DC-componenten met meer dan 6mA in de foutstroom. Een type A alleen is dus onvoldoende.

Daarnaast zijn er evenwel nog bijkomende configuraties mogelijk, afhankelijk van de installatie die u moet plaatsen.

Extra transfo bij 3x230

In residentiële installaties is het opletten geblazen bij het nettype. Een net van 3x400 V met nulgeleider vormt geen probleem en hetzelfde geldt in principe voor een 3X230V met nulgeleider maar bij een 3x230V zonder nulgeleider zal een bijkomende transformator geplaatst moeten worden als er driefasig geladen wordt. Dit om de afwezigheid van de ‘0’ op te lossen. Een oplossing kan er ook in bestaan om een omschakeling naar een 3X400V aansluiting aan te vragen, maar dat heeft een zekere kostprijs voor de klant en er is bovendien meestal een wachttijd.

Keuring?

Als u een laadpaal installeert die gewoon op de aanwezige leiding kan worden aangesloten, dan moet in principe enkel het extra circuit van de laadpaal worden gekeurd. Dat kan evenwel enkel als de leidingen voldoende zwaar uitgevoerd zijn. Als dat niet zo is - bijvoorbeeld bij de plaatsing van meerdere laadpunten - dan moet een verzwaring aangevraagd worden, waarbij sowieso een complete keuring van de volledige installatie vereist is.