Onderzoek naar de impact van elektrische voertuigen op het verhogen van de betrouwbaarheid van het distributiesysteem met behulp van het verbeterde grijze-wolf-evolutionaire algoritmemodel

Elektrische auto’s als verborgen noodstroom voor het elektriciteitsnet

Elektrische voertuigen worden doorgaans gezien als nieuwe apparaten die op het net worden aangesloten en veel energie verbruiken. Deze studie keert dat beeld om. Ze toont aan dat geparkeerde elektrische auto’s, mits zorgvuldig gepland, kunnen functioneren als duizenden kleine elektriciteitscentrales en back-upbatterijen. Door op de juiste momenten te laden en bij behoefte stroom terug te leveren, kunnen ze wijkspanningsnetten betrouwbaarder, schoner en goedkoper maken in gebruik.

Een uitdaging omzetten in een kans

Nu meer bestuurders overstappen op elektrische auto’s, krijgen lokale elektriciteitslijnen het zwaar te verduren. Als iedereen na het werk tegelijk inplugt, kunnen spanningen dalen, apparatuur overbelast raken en storingen vaker optreden. Diezelfde autobatterijen bevatten echter veel energie die vaak onbenut blijft terwijl voertuigen geparkeerd staan. Met het concept vehicle-to-grid behandelt de studie elke geparkeerde auto als een flexibele bron die afhankelijk van de behoefte van het net stroom kan opnemen of terugleveren. De centrale vraag die de auteurs stellen is: hoe beslissen we waar we laadstations bouwen, hoe groot ze moeten zijn, en wanneer auto’s moeten laden of ontladen zodat het hele systeem sterker in plaats van zwakker wordt?

Drie lagen van slimme besluitvorming

De onderzoekers bouwen een planningssysteem met drie nauw gekoppelde lagen. Bovenaan worden langetermijnbeslissingen genomen over hoeveel laadstations te installeren, waar ze in een 33-bus testnetwerk geplaatst worden en welke capaciteit elk station zou moeten hebben, binnen een vast budget. In het midden bepaalt een dag-vooruit schema wanneer elk van de 150 elektrische auto’s zou moeten laden of ontladen, rekening houdend met elektriciteitsprijzen, aankomst- en vertrektijden van bestuurders en grenzen ter bescherming van de batterijlevensduur. Onderaan controleert een gedetailleerd netmodel of de stroomvoorziening standhoudt onder vele ‘wat-als’-situaties, zoals plotselinge vraagpieken en uitval van één lijn of transformator. De drie lagen wisselen continu informatie uit: investeringskeuzes vormen de operationele mogelijkheden, terwijl de kwaliteit van de dagelijkse operatie terugkoppelt naar welke plannen de moeite waard zijn.

Slimmere algoritmen voor een complex probleem

Omdat deze lagen op ingewikkelde manieren op elkaar inwerken, hebben gewone planningsmethoden moeite om goede oplossingen te vinden. De auteurs passen een door de natuur geïnspireerde zoekmethode, het grijze-wolf-algoritme, aan en verbeteren het met verschillende technieken: chaotische startpunten om meer mogelijkheden te verkennen, gecontroleerde willekeurige wijzigingen om vastlopen te voorkomen, lange verkennende sprongen genaamd Lévy-vluchten, en lokale verfijning zodra een veelbelovend plan is gevonden. Dit verbeterde algoritme evalueert duizenden combinaties van stationindelingen, laadpatronen en netreacties, en zoekt geleidelijk naar beslissingssets die de kosten laag houden en tegelijk de betrouwbaarheid sterk verbeteren.

Wat er met het net gebeurt als auto’s bijspringen

Wanneer de methode wordt toegepast op een standaard testnet, zijn de resultaten opvallend. Het geoptimaliseerde plan kiest vijf laadstations met een gecombineerde capaciteit van 1,55 megawatt en wijst 150 voertuigen daaraan toe. Met gecoördineerd laden en ontladen stijgen de laagste spanningen in het systeem met iets meer dan 4%, en worden algehele spanningsschommelingen meer dan gehalveerd, waardoor klanten dichter bij ideale stroomkwaliteit blijven. Energieverlies als warmte in de lijnen daalt met ongeveer 23%, wat betekent dat er minder elektriciteit opgewekt hoeft te worden. Belangrijker nog, de hoeveelheid energie die tijdens storingen niet aan klanten geleverd kan worden, daalt met ongeveer 70%, en een gecombineerde betrouwbaarheidscore verdubbelt ruim. Bij gesimuleerde lijn- en transformatorstoringen wordt het noodzakelijk om lasten af te schakelen met twee derde of meer verminderd, omdat nabijgelegen auto’s het net ondersteunen.

Waarom de economie ook klopt

Voor planners en investeerders zijn technische verbeteringen alleen van belang als de cijfers kloppen. Hier is dat het geval. Zelfs na betaling van stations, onderhoud, elektriciteit voor het laden en extra batterijslijtage, blijkt uit de studie dat de voordelen van vermeden uitval, lagere verliezen en verminderde vraagkosten zo groot zijn dat de netto contante waarde over vijf jaar ongeveer 7,9 miljoen Amerikaanse dollar bedraagt. De baten-kostenverhouding overschrijdt 17 en de eenvoudige terugverdientijd is in de basisveronderstellingen slechts enkele maanden. De auteurs benadrukken dat deze cijfers afhankelijk zijn van de waarde die nutsbedrijven en toezichthouders toekennen aan betrouwbaarheid, maar gevoeligheidstests tonen aan dat het project aantrekkelijk blijft, zelfs bij minder gunstige aannames en hogere kosten.

Wat dit betekent voor het dagelijks leven

Voor niet-specialisten is de kernboodschap dat elektrische auto’s veel meer kunnen dan mensen verplaatsen: wanneer ze geparkeerd staan, kunnen ze stilletjes het buurtstroomnet ondersteunen. Met doordachte planning van laadstationlocaties, slimme sturing van wanneer auto’s stroom opnemen en teruggeven, en moderne optimalisatietools die alles samenbrengen, kunnen EV’s helpen om het licht aan te houden tijdens apparatuurstoringen, pieken in de vraag afvlakken en de totale kosten verlagen. In plaats van een belasting voor het net te vormen, kunnen grote aantallen elektrische voertuigen — mits goed gecoördineerd — een hoeksteen worden van een betrouwbaarder en efficiënter energiesysteem.

Bronvermelding: Naeimi, M., Samiei Moghaddam, M., Azarfar, A. et al. Investigating the impact of electric vehicles on increasing the reliability of the distribution system using the enhanced gray wolf evolutionary algorithm model. Sci Rep 16, 10666 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46206-5

Trefwoorden: elektrische voertuigen, vehicle-to-grid, betrouwbaarheid van het elektriciteitsnet, laadinfrastructuur, metaheuristische optimalisatie