EW04 Omslag 600
Oktober 2020

Zo sluit je een laadpaal aan

Sterke groei elektrische auto’s en fietsen

40 01

In rap tempo worden overal oplaadpunten voor elektrische auto’s en fietsen geïnstalleerd. Nen 1010 beschrijft de eisen aan deze bijzondere elektrische installaties, waarbij invloeden van de buitenomgeving, het gebruik van laadsnoeren, het grote elektrische vermogen en het gebruik door leken, extra aandacht vragen.

Niet elke oplaadunit is geschikt om in een bestaande installatie te installeren. Elektrische auto’s zijn leverbaar met een 1- of 3-fase AC (en een DC-laadmogelijkheid). Zo zijn er 1-fase laders en 3-fase laders, specifiek bedoeld om een bepaald type auto te laden met een wisselstroom. Bij DC-snelladers zijn de 3-fase omvormers voorzien van een gelijkrichter, die een hoge aansluitwaarde hebben en met een andere stekker aan het voertuig kunnen worden aangesloten. Om een accupakket van een elektrische auto binnen een bepaalde tijd op te laden is een bepaalde lading nodig. Lading (Q) = stroom (Ι) x tijd (t). De waarde van de stroom (I) bepaalt dan ook hoe lang het duurt (t) voordat een accu is opgeladen. Met een 3-fase laadunit (in een 3-fase aansluiting in het pand) gaat dat dus ook 3x zo snel (bij dezelfde stroom) als met een 1-fase laadunit. In de meeste laadunits is de stroom (en daarmee ook de laadtijd) instelbaar. Hiermee kan worden voorkomen dat de laadunit een te hoge belasting voor de bestaande elektrische installatie vormt. Bij een beperkte stroom en/of bij slechts een 1-fase aansluiting zal de laadtijd echter toenemen. De aansluitwaarde van het netbedrijf en de nominale stroom van de bestaande schakel- en verdeelinrichting moet voldoende groot zijn om stroom aan de laadunit(s) te kunnen leveren. Als slechts één elektrische auto op een laadunit in een schakel- en verdeelinrichting in een woning wordt aangesloten, dan zal deze de elektrische installatie slechts in beperkte mate belasten en kan wellicht een uitbreiding en een herverdeling van de eindgroepen in de meterkast volstaan. Maar als een laadpunt wordt geïnstalleerd waarop meerdere elektrische auto’s kunnen worden aangesloten, moet de aansluiting van het netbedrijf en/of de schakel- en verdeelinrichting wellicht worden verzwaard. Want de hoge stroomwaarde gecombineerd met de al aanwezige elektrische apparaten vraagt waarschijnlijk meer vermogen dan beschikbaar is. Let wel, door het verzwaren van de netaansluiting, bijvoorbeeld van 3x 25 A naar 3x 35 A, stijgen de netwerkkosten. Mogelijkheden om overbelasting te voorkomen zijn: de maximale stroom op de laadunit op een lagere waarde in te stellen of het laadtijdstip in te stellen (bijvoorbeeld na 23:00 uur). Een uitdaging vormen sommige grotere elektrische auto’s, zoals een Jaguar l-pace. Deze auto laadt slechts op met een 1-fase laadunit. Als het wenselijk is de lege accu (90 kWh) met een thuislader te laden in 10 uur, dan vergt dit een stroom van: Ι = E : (U x t)  ->  Ι = 90.000 : (230 x 10) = 40 A (bij 100 procent rendement en energieomzetting). De kostbare auto vergt dus vaak ook een aanzienlijke aanpassing in de meterkast om overbelasting te voorkomen. Zo zal waarschijnlijk de aansluiting van het netbedrijf moeten worden verzwaard. Ook zullen voor de bestaande installatie in de woning, de eindgroepen moeten worden herverdeeld over twee fasen. De laadunit kan dan op de derde fase worden aangesloten.

40 02Voorbeeld: specificaties van een laadunit.

Ontwerpeisen

Bij het ontwerp van de installatie moet er volgens Nen 1010 van worden uitgegaan dat alle oplaadpunten gelijktijdig maximaal worden belast. Als gelijktijdigheidsfactor moet dus 1 worden aangehouden, of de laadunit moet een regeling bevatten waarin de laadstroom wordt verdeeld als meerdere voertuigen worden aangesloten. Houdt bij het beoordelen van het vermogen en de daaruit volgende stroom, rekening met de volgende aspecten:

  • maak een inschatting van het huidige opgestelde vermogen van de installatie en de wijze waarop dat (bij een 3-fase aansluiting) is verdeeld over de drie fasen (voorafgaand aan de uitbreiding met een aansluitpunt voor een elektrisch voertuig),
  • de maximale stroom die de laadunit(s) kan opnemen,
  • de nominale waarde en het type van de beveiliging(en) van het netbedrijf,
  • de mogelijkheden om eindgroepen te (her)verdelen binnen de elektrische installatie.
40 03Tabel 1. Maximaal vermogen - hoofdzekeringen.

Schakel- en verdeelinrichting

In Nen 1010, bepaling 314, staat dat de installatie in de schakel- en verdeelinrichting moet worden verdeeld over de stroomketens om gevaar te vermijden, de gevolgen bij een defect zo gering mogelijk te houden en de kans te verminderen dat aardlekschakelaars onbedoeld de installatie uitschakelen. Uiteraard moet overbelasting worden voorkomen (Nen 1010, bepaling 43). Dit stelt eisen aan de doorsnede van de geleiders (draden en rails) in de schakel- en verdeelinrichting en de waarde van de overstroombeveiligingstoestellen die daarop moeten zijn afgestemd. Ook de nominale stroom van de lastscheiders en aardlekbeveiligingstoestellen moet hoger zijn dan de ontwerpstroom.

Aardlek

Aanvullende eisen worden gesteld in Nen 1010, bepaling 722. ‘Een stroomketen om daarop een of meerdere laadunits aan te sluiten, moet in de schakel- en verdeelinrichting op een aparte eindgroep worden aangesloten’ (bepaling 722.314.3). Elk aansluitpunt voor een elektrisch voertuig moet vervolgens ook zijn beschermd door een eigen DI 30 mA-aardlekschakelaar en een eigen overstroombeveiliging (bepaling 722.531.2.6 en bepaling 722.533.4). Een aardlekautomaat (de combinatie) is dan een voor de hand liggende keuze. Let op: een aansluitpunt is een voorziening waarop slechts één elektrisch voertuig kan worden aangesloten. De beveiligingstoestellen kunnen in de laadunit zijn opgenomen of moeten in de schakel- en verdeelinrichting worden geplaatst, afhankelijk van het type laadunit. Voor een eenvoudige thuislader met een enkel aansluitpunt moeten de beveiligingen in de meterkast worden geplaatst. Voor grotere systemen en systemen met meerdere aansluitpunten, moet een beveiliging in de meterkast worden geplaatst én moet de laadunit per aansluitpunt zijn uitgerust met een aardlekautomaat. De toegepaste aardlekschakelaar moet beschermen tegen zowel sinusvormige- als pulserende foutstromen en minimaal van het type A zijn. Als de laadunit is uitgerust met een contactdoos of een voertuigconnector (wat gebruikelijk is), dan moet ook worden beschermd tegen DC-foutstromen. Bij een laadunit die is voorzien van een DC-beveiliging wordt gewaarborgd dat bij een DC-foutstroom groter dan 6 mA, de unit uitschakelt. Als een laadunit hiermee is uitgerust, dan kan worden volstaan met een type A aardlekschakelaar als beveiligingstoestel. Zo niet, dan is een type B aardlekschakelaar vereist. De handleiding van de laadunit geeft informatie of een DC-beveiliging is opgenomen. Als zowel in de laadunit als in de voedende schakel- en verdeelinrichting een aardlekschakelaar is opgenomen, dan moeten de twee aardlekschakelaars onderling selectief zijn (Nen 1010, bepaling 314 en bepaling 722.535.3). De selectiviteit kan worden gewaarborgd als in de schakel- en verdeelinrichting een selectieve ΔΙ 300 mA S-type aardlekschakelaar (of aardlekautomaat) wordt toegepast (herkenbaar aan de S).

Maximale stroom

Tabel 3 kan als vuistregel worden toegepast om de maximale stroom door de kabel te bepalen. Gebaseerd op Tamb 30° lucht en op Tamb 20° grond bij een enkele vrijliggende kabel.

doorsnede [mm2]

1-fase aansluiting vinyl-aderisolatie, 2 belaste aders [A]

1-fase aansluiting XLPE of EPR-aderisolatie,
2 belaste aders [A]

3-fase aansluiting vinyl-aderisolatie,
3 belaste aders [A]

3-fase aansluiting lXLPE of EPR-aderisolatie,
3 belaste aders [A]

2,5

18,5 - 27- 28

25 - 33 - 35

17,5 - 24 - 24

22 - 30 - 30

4,0

25 - 36 - 38

33 - 45 - 46

23 - 32 - 33

30 - 40 - 39

Tabel 2. Maximale stroom door een leiding.

Toelichting: in elke cel staan drie getallen voor respectievelijk de volgende installatiemethoden:

1e getal: de kabel loopt door een buis in een thermisch geïsoleerde wand (methode A2),
2e getal: de kabel is geïnstalleerd tegen wand (methode C), waarbij hij zijn warmte beter aan de omgeving kan afgeven,
3e getal: de kabel ligt direct in de grond (methode D2), waarbij de kabel de warmte kan afgeven aan de grond.

Het is altijd aan te bevelen om voor een grotere kabeldoorsnede te kiezen. Uiteraard is deze kabel duurder, maar bespaart aanzienlijk op het energie-verlies. Een dikkere kabel heeft ook een kleiner spanningsverlies. Ook bij langere leidingen kan het noodzakelijk zijn om een dikkere kabeltoe te passen.

Kabelkeuze

Bij de keuze van de leiding tussen de laadunit en de schakel- en verdeelinrichting en/of de manier waarop de leiding wordt aangelegd, moet rekening worden gehouden met de ligging, type leiding, aantal belaste aders (1- of 3-fase aansluiting) en eventuele uitwendige invloeden. De minimaal vereiste doorsnede van de leiding wordt bepaald door het aantal belaste aders, het type leiding (pvc of XLPE-aderisolatie) en de installatiemethode; dus hoe de kabel door het gebouw en (eventueel) de grond loopt ofwel de verscheidenheid in de manier waarop de leiding zijn warmte kan afgeven. Voor alle installatiemethoden zie Nen 1010, tabellen 52A (tabel 2). Als de kabel in de grond wordt gelegd buiten het gebouw, moet deze aanvullend mechanisch worden beschermd. Dit kan door te kiezen voor een kabel met een armering of door de kabel te leggen in een buis, koker of kabelkanaal. Een grondkabel moet buiten het gebouw op een diepte liggen van minimaal 50 cm.

Laadunits

De gebruikte laadunits moeten voldoen aan de van toepassing zijnde delen uit de Nen-EN-IEC 61851-reeks en geschikt zijn voor de locatie. Zo moet een laadunit die buiten wordt geïnstalleerd een minimale beschermingsgraad hebben van IP44, een stootbelasting kunnen verdragen en zo worden geïnstalleerd dat er geen schade kan ontstaan bij een voorziene stootbelasting. De laadunit moet volgens Nen 1010, bepaling 722.550.4.2, zo dicht mogelijk bij de parkeerplaats voor het te voeden voertuig worden geplaatst. Elke laadunit moet worden geïnstalleerd volgens de handleiding van de fabrikant. Aandachtspunten hierbij kunnen zijn: eisen aan de voorbeveiliging(en), het vereiste kabeltype (waar ook Nen 1010-eisen aan stelt) en de manier waarop de leiding moet worden aangesloten in de laadunit. Let bij dit laatste op de kabelinvoer, de trekontlasting, het aandraaimoment van de schroefverbindingen in een klemmenstrook enzovoort.

Tekst: Anton Kerkhofs
Fotografie: Flexicharge