Das Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie (KIT) arbeitet an einem Projekt, um das Laden von Batterien durch erneuerbare Energien intelligent zu gestalten. Intelligentes Lademanagement, dezentrale erneuerbare Erzeuger und Batteriespeicher sollen Lastspitzen verhindern.<\/p>\n\n\n\n
Mit der deutlich zunehmenden Zahl an Elektroautos steigt auch die Bedeutung von Ladeinfrastruktur und Konzepten zur Netzsicherheit. Werden Elektroautos vor allem nach Arbeitsbeginn oder Feierabend geladen, sorgen sie zu diesen Zeiten f\u00fcr Lastspitzen im Stromnetz. Vermeiden lie\u00dfen sich diese, wenn die gesamte Standzeit zum Laden genutzt w\u00fcrde. Laut einer Studie im Auftrag des Bundesverkehrsministeriums liegt die mittlere Betriebszeit von Pkw bei nur 45 Minuten pro Tag. Im Projekt SKALE entwickelt das Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie (KIT) mit den Partnern Robert Bosch GmbH und Power Innovation Stromversorgungstechnik GmbH deshalb ein skalierbares Ladesystem mit Photovoltaikanlage, station\u00e4rem Lithium-Ionen Speicher und Mittelspannungs-Netzanschluss.<\/p>\n\n\n\n
Das Projekt SKALE verbindet Elektromobilit\u00e4t und station\u00e4re Batteriespeicher im Aufbau einer Gleichspannungs-Ladeinfrastruktur f\u00fcr den halb-\u00f6ffentlichen bis privaten Raum. Durch intelligentes Lademanagement, den Einsatz von dezentralen erneuerbaren Energieerzeugern und station\u00e4ren Batteriespeichern k\u00f6nnen Lastspitzen verhindert und ein Beitrag zur Stabilit\u00e4t des Stromnetzes geleistet werden. Das Forschungsprojekt betrachtet die gesamte Energieflusskette, um dabei Ladeleistung und Wirkungsgrad zu steigern und Kosten zu senken. Alle Anforderungen von der netzseitigen Bereitstellung der Energie \u00fcber bedarfsgerechte Zwischenspeicherung, Verteilung und Wandlung bis hin zur Fahrzeugbatterie und R\u00fcckspeisung ins Netz finden dabei Ber\u00fccksichtigung. \u201eDer neue Ansatz soll eine zukunftsweisende Infrastrukturl\u00f6sung f\u00fcr beliebige Parkfl\u00e4chen mit einer Vielzahl an Ladepunkten bieten und dezentrale Energiequellen effizient einbinden\u201c, so Professor Marc Hiller vom Elektrotechnischen Institut (ETI) des KIT.<\/p>\n\n\n\n
\u00d6rtliche Flexibilit\u00e4t und hohe Effizienz<\/h5>\n\n\n\n
Aktuell k\u00f6nnen Elektrofahrzeuge entweder \u00fcber Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC) geladen werden. Beim Laden mit Wechselstrom reduziert die Wandlung in Gleichstrom im Fahrzeug die Ladeleistung und den Wirkungsgrad des Ladevorgangs. Beim Laden mit Gleichstrom ist die Ladeelektronik in den Lades\u00e4ulen verbaut. Dies erm\u00f6glicht eine Steigerung der Ladeleistung und des Wirkungsgrads, doch auf Seiten der Infrastruktur entstehen erhebliche Kosten. \u201eDas Problem ist, dass sich beide Ladekonzepte entweder nur auf das Fahrzeug oder nur auf einen Teil der Infrastruktur konzentrieren, nicht aber die gesamte Energieflusskette betrachten\u201c, erl\u00e4utert Nina Munzke, Gruppenleiterin am ETI. Im Unterschied zu herk\u00f6mmlichen Ladearten sollen die netzseitige Leistungselektronik teilweise zentralisiert, ein Pufferspeicher eingesetzt, Lastfl\u00fcsse zentralisiert und die Energie in einem Gleichspannungsnetz verteilt werden. Dies soll zu Kosteneinsparungen, hoher Skalierbarkeit, Flexibilit\u00e4t des Anwendungsortes und einer hohen Effizienz f\u00fchren. <\/p>\n\n\n\n
Im Rahmen von SKALE soll ein Demonstrator der Ladeinfrastruktur aufgebaut werden. Der geplante Aufbau umfasst rund zehn Ladepl\u00e4tze, eine Photovoltaikanlage mit einer Leistung von etwa 100 Kilowatt peak und einen Batteriespeicher mit einer Kapazit\u00e4t von ca. 50 Kilowattstunden. Mit Hilfe des Demonstrators sollen praktische Erfahrungen f\u00fcr Errichtung und Betrieb der Ladeinfrastruktur gewonnen werden. Die gewonnenen Messdaten flie\u00dfen in die Energiesystemoptimierung und den Aufbau zuk\u00fcnftiger Anlagen ein.<\/p>\n\n\n\n
Ladepunkte, Energiespeicher, dezentrale Energieerzeuger und Netzanschlusspunkte: Im Projekt SKALE befasst sich das ETI mit dem stabilen und sicheren Betrieb des DC-Netzes. Dazu geht es bei der Anbindung der Ladeinfrastruktur auch um die Entwicklung eines geeigneten Umrichterkonzepts f\u00fcr die Anbindung an das Mittelspannungsnetz, das einen hohen Wirkungsgrad hat und m\u00f6glichst kompakt aufgebaut werden kann, gleichzeitig aber auch wirtschaftlich attraktiv ist. Anhand des Konzepts wird am ETI ein Labordemonstrator aufgebaut, der in Strom und Spannung skaliert ist, und Erkenntnisse \u00fcber Betriebsf\u00fchrung und Einhaltung der Netzanforderungen liefern soll.<\/p>\n\n\n\n
Auf Basis von Simulationen erstellen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT im Projekt eine Auslegungsempfehlung f\u00fcr das Gesamtsystem und entwickeln ein Auslegungstool, das die Ladeinfrastruktur inklusive ihrer Komponenten f\u00fcr einen spezifischen Standort auslegen und optimieren kann. Mit den Messdaten aus dem Demonstrator l\u00e4sst sich so die Effizienz des Gesamtsystems bewerten, einschlie\u00dflich der effizienten Nutzung erneuerbarer Energien.<\/p>\n\n\n\n
Das Forschungsprojekt SKALE mit einem Projektvolumen von etwa 4,3 Millionen Euro wird vom Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Energie gef\u00f6rdert und ist zum Jahreswechsel gestartet. <\/p>\n\n\n\n