Snellere, slimmere laadpalen dankzij nieuwe tech

De verkoop van elektrische voertuigen (EV's) in de Europese Unie steeg in de eerste helft van 2025 met 24,9%. Betrouwbare laadnetwerken zijn daarom onmisbaar. Traditionele laadstations gebruiken grote transformatoren van koper en staal. Dat maakt ze duur, log en moeilijk op te schalen. Een baanbrekende innovatie – solid-state transformatoren (SST's) – biedt uitkomst.

SST's werken met technologie op basis van halfgeleiders. In tegenstelling tot hun traditionele tegenhangers zijn SST's kleiner, lichter en veel efficiënter, waardoor ze ideaal zijn voor de volgende generatie EV-laadstations.

Yi Hao, promovendus aan de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) en lid van het Europese E2GO-consortium, is de uitvinder van een nieuw SST-concept. Het ontwerp is gericht op het verminderen van energieverlies, het verbeteren van de veiligheid en een naadloze integratie met hernieuwbare energiebronnen.

SST's: een sprong voorwaarts

Een transformator zorgt ervoor dat stroom veilig gebruikt kan worden. Bij laadstations verlaagt hij de hoge spanning van het net tot een niveau dat auto’s kunnen opladen. “De transformator zorgt voor veiligheid tussen het elektriciteitsnet en de auto. Stel dat er bijvoorbeeld bliksem inslaat op het elektriciteitsnet, dan zorgt de transformator ervoor dat de auto's die erop zijn aangesloten geen schade oplopen. Of als een van de oplaadpunten binnen een station defect is, zorgt hij ervoor dat de andere oplaadpunten niet worden beïnvloed”, legt Dongsheng Yang, assistent-professor aan de TU/e en leider van het E2GO-consortium, uit.

SST’s vervangen de zware koper- en staaltransformatoren door slimme elektronica en compacte hoogfrequente spoelen. Met geavanceerde materialen zoals siliciumcarbide zetten ze stroom veel efficiënter om en houden ze alles veilig geïsoleerd.

Het SST-concept van het consortium is compacter en modulair vergeleken met gewone transformatoren in laadstations. Die compacte modules kun je makkelijk combineren om meer vermogen of extra oplaadpunten te creëren.

Belangrijk is dat de nieuwe SST een balanceringscircuit heeft, waardoor minder extra omzetting nodig is. Dat maakt de hardware eenvoudiger, goedkoper en efficiënter. Het laadstation wordt zo minder complex en verliest minder energie bij elke stap.

Netstabiliteit

Netcongestie is vooral in Nederland een probleem. De uitrol van meer oplaadpunten voor elektrische voertuigen wordt hierdoor belemmerd. Snelladestations verbruiken grote hoeveelheden stroom, wat een belasting kan vormen voor lokale netten. “We hebben slimmere architecturen nodig”, benadrukt Yang. “Dit omvat de integratie van batterijopslag en hernieuwbare energie om de piekvraag op het net te verminderen.”

SST's kunnen helpen om het elektriciteitsnet te stabiliseren. “Met SST's kunnen we wisselstroom- en gelijkstroomsystemen met elkaar verbinden, waardoor het gemakkelijker wordt om hernieuwbare energie en zelfs vehicle-to-grid (V2G)-technologieën te integreren”, legt Yan uit. Deze flexibiliteit is cruciaal nu elektriciteitsnetten steeds complexer worden en traditionele energiebronnen moeten worden afgebalancerd met wind-, zonne- en batterijopslag.

Efficiënt opladen

Het E2GO-consortium bestaat uit negen Europese partners en is een Marie Sklodowska-Curie Doctoral Network-project dat wordt gefinancierd in het kader van het Horizon-steunprogramma van de Europese Unie. Naast andere academische instellingen, zoals de Portugese Universiteit van Minho en de Deense Universiteit van Aalborg, maken ook energieoplossingenbedrijf Delta Electronics en halfgeleiderfabrikant Infineon Technologies deel uit van E2GO.

Yi Hao is een van de promovendi in het consortium. Momenteel werkt hij aan de praktische toepassing van onderzoek bij de Poolse vestiging van Delta Electronics. “Door met de industrie te werken, krijg ik inzicht in de technische uitdagingen in de praktijk. Het gaat niet alleen om theoretisch onderzoek, maar ook om het ontwikkelen van technologie die in de praktijk werkt”, aldus Hao.

Het team richt zich nu op laboratoriumvalidatie en testen uitvoeren op systeemniveau, onder extreme omstandigheden. Hao is ook bezig met het aanvragen van een patent voor de SST-technologie. Als dat lukt, kunnen op SST gebaseerde laadstations binnen drie tot vijf jaar op de markt komen. “We zijn al in gesprek met fabrikanten”, zegt Yang. “We willen snel, efficiënt en schaalbaar opladen voor iedereen mogelijk maken.”