Der Ausbau der Ladeinfrastruktur schreitet in großen Schritten voran. Bis 2030 sollen in Deutschland eine Millionen öffentliche Ladepunkte aufgebaut sein. Mit nicht-öffentlichen Ladepunkten in Unternehmen und Wohngebäuden wird diese Zahl noch bei weitem übertroffen. Damit einhergehend: Ein massiver Netzausbau. Könnte man zumindest meinen. Denn es gibt kreativere sowie intelligentere Ansätze, welche die Notwendigkeit des Netzausbaus für die Ladeinfrastruktur deutlich reduzieren und entschleunigen.

ILA-BW untersucht: Wie kann der Bedarf an Netzausbau durch intelligentes Laden reduziert werden?

Im Rahmen des Projektes ILA-BW (kurz für “Intelligentes netzdienliches Lademanagement in Baden-Württemberg”) führt das Instituts für Energieübertragung und Hochspannungstechnik (IEH) der Universität Stuttgart gemeinsam mit verschiedenen Projektpartnern eine Potentialanalyse bezüglich der Nutzung von intelligenten Lademanagementsystemen für E-Autos im elektrischen Energieversorgungssystem durch. Konkret bedeutet das: Wie kann ein intelligentes Last- und Lademanagement eine Alternative zum konventionellen Netzausbau und zur Unterstützung der Integration von Ladeinfrastruktur in Parkflächen darstellen? Untersucht werden dabei auch die Möglichkeiten des bidirektionalen Ladens sowie die Integration einer PV-Erzeugungsprognose.

Wie ist der Ablauf des ILA-BW-Projekts?

Zwei Standorte in Stuttgart wurden im Zuge des Projekts mit Ladeinfrastruktur ausgestattet. Zum einen wurden am Firmensitz von ChargeHere 8 Ladepunkte in einem Mehrfamilienhaus mit hybrider Nutzung als Bürofläche und privaten Wohnungen installiert, welche für Mitarbeitende, Gäste und Kunden sowie für Bewohner und Anlieger zur Verfügung stehen sollen. Am Standort des IEH wurden 4 Ladepunkte aufgebaut und in das Smart-Grid-Labor integriert. Anhand dieser Standorte wird eine Potentialanalyse bezüglich der Nutzung von intelligenten Lademanagementsystemen im elektrischen Energieversorgungssystem als eine Alternative zum konventionellen Netzausbau und zur Unterstützung der Integration von Ladeinfrastruktur auf Parkflächen durchgeführt. Die technische Realisierbarkeit des ermittelten Potentials wird durch Feldversuche und Untersuchung der Netzrückwirkungen an der Ladeinfrastruktur erfolgen.

Ziel ist die ganzheitliche Optimierung von Ladeverhalten und Elektrofahrzeug

Für die Entwicklung von Lademanagementfunktionen wird eine ganzheitliche Optimierung auf Basis von synthetischen Ladeprofilen und der Prognose von PV‐Erzeugung und Ladeverhalten von Elektrofahrzeugen durchgeführt. In weiteren Simulationsstudien werden Skalierungseffekte in unterschiedlichen Szenarien nachgebildet und bewertet. Auf Basis der Simulationsstudien wird das Potential an zusätzlichen Elektrofahrzeugen, welche an dem Netzverknüpfungspunkt durch die optimierten Ladevorgänge geladen werden können, ermittelt.
Anhand der gewonnenen Daten durch die Nutzung der Parkflächen an dem betrachteten Mehrfamilienhaus erfolgt eine Validierung der Last‐ und Erzeugerprognose. Die entwickelten Erweiterungen des Lademanagements können im Smart-Grid-Labor unter definierten Bedingungen evaluiert werden.

Ein Projekthighlight ist die Möglichkeit des bidirektionalen Ladens am IEH

Das bidirektionale Laden rückt derzeit immer mehr in den Fokus vieler Hersteller und Autofahrer. Die Stehzeit von Fahrzeugen, welche durchschnittlich 90% beträgt, soll zukünftig dafür genutzt werden, den dezentral im Auto gespeicherten Strom abzugeben und damit zeitweise das Stromnetz zu stabilisieren. Zum heutigen Zeitpunkt bringt das bidirektionale Laden jedoch noch einige Herausforderungen mit sich, z.B. sind Stand heute nur wenige Fahrzeuge bereits für solche Möglichkeiten ausgestattet. Zudem kann es durch die zusätzlichen Be- und Entladungen zu einer reduzierten Lebensdauer der Batterien kommen. Dennoch bringt die Möglichkeit, Strom in großen Mengen dezentral zu speichern und zu verteilen auch enorme Chancen für den Erfolg der Mobilitäts- und Energiewende. Im Rahmen des ILA-BW Forschungsprojekts wurde ein bidirektionaler Ladepunkt in das Smart-Grid-Lab des IEHs integriert. Mit diesem Aufbau können tiefere Einblicke in die Vorteile aber auch Herausforderungen solcher Systeme gewonnen werden.

Das Projekt geht in die heiße Phase