Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) ihr neues Ladesystem für Elektroautos auf Herz und Nieren getestet und alle möglichen Szenarien ausprobiert. Das Ergebnis: Das Laden von ganzen Fuhrparks aus Elektroautos mit zusätzlichen Ladesäulen funktioniert auch ohne Erhöhung der Leistung des Netzanschlusses.
Algorithmus passt Ladevorgänge an
Das Gehirn des Ladesystems ist ein Algorithmus, der die Buchungsdaten der Fahrzeuge verarbeitet und die Ladevorgänge für jedes Auto individuell anpasst. Er steuert daraufhin die Ladeleistungen der einzelnen Ladepunkte so, dass die Batterien rechtzeitig bis zur nächsten Fahrt ausreichend geladen sind. Voraussetzung dabei ist, dass der bestehende Netzanschluss nicht überlastet wird. Die beiden Projektpartner haben ihre Ergebnisse aus dem Entwicklungsprojekt elektrische Ladeinfrastruktur intelligent steuern und anbinden in Baden-Württemberg (Elisa-BW) und aus dem Testbetrieb in einem Leitfaden zusammengefasst. Diese lassen sich auf andere Ladeinfrastrukturen übertragen.
Buchungsdaten in Lademanagement nutzen
Denn bisher sind die Buchungsdaten der Fahrzeuge verfügbar. Doch diese lassen sich bisher nicht standardmäßig für ein Lademanagement nutzen. Diese Lücke haben das DLR und ZSW jetzt geschlossen. Das haben die beiden Projektpartner mit dem Testbetrieb mit der Fuhrparkflotte des Regierungspräsidiums Karlsruhe gezeigt. Mit der entwickelten Lösung lassen sich bei gleicher Leistung des Netzanschlusses 19 E-Autos statt bisher fünf bedarfsgerecht laden.
Grips statt Kupfer
Im Test waren die Voraussetzungen so, wie sie in vielen Betrieben und Unternehmen, Kommunen und Städten vorzufinden sind. Denn die lokale Anschlussleistung des Fuhrparks in Karlsruhe an das Stromnetz war zu gering, um zusätzliche Ladesäulen mit einer Leistung von 22 Kilowatt zu betreiben. Um dies ohne zusätzliches Lademanagement zu bewerkstelligen, wäre ein sehr teurer Ausbau des Netzanschlusses, der Trafoanlagen oder ein Einbau von Batteriespeichern nötig gewesen. „Statt gleichzeitigem Laden bei voller Leistung bestand die Lösung darin, die Ladeleistung individuell anzupassen – quasi Grips statt Kupfer“, beschreibt Sebastian Sigle vom DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte den Ansatz. „Nicht jedes Fahrzeug benötigt immer gleich die volle Ladeleistung. Es reicht, wenn das Fahrzeug pünktlich bis zur nächsten Fahrt geladen ist.“
Ladeleistung und Ladedauer intelligent regeln
Das intelligente Lademanagement nutzt dazu die Buchungsdaten aller E-Autos im Fuhrpark. Hier geht es darum, wann welches Auto wohin unterwegs ist. Zweimal täglich vergleicht es diese Angaben mit den aktuellen Ladezuständen der Fahrzeuge und der verfügbaren Netzanschlussleistung. Damit lassen sich Ladeleistung, Ladedauer und Ladezeitpunkt an jeder Ladesäule so regeln, dass der Anschluss an das Stromnetz nicht überlastet wird. „Damit sich die Ladepunkte je nach Bedarf einzeln ansteuern lassen, haben wir Fahrzeuge, Infrastruktur und zentrale Steuerung miteinander vernetzt“, erklärt Dennis Huschenhöfer vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg. „Das Herausfordernde war die Schnittstellen für den Daten- und Informationsaustausch festzulegen und aufeinander abzustimmen.“
Fuhrparkstatistiken ausgewertet
Um das Lademanagement zu optimieren, haben die Projektpartner auch Statistiken zur Nutzung der Fahrzeuge des Fuhrparks ausgewertet. Damit konnten sie berechnen, wie viele Diesel- und Hybridfahrzeuge sich durch rein batterieelektrische Autos ersetzen lassen. „Die Batteriefahrzeuge werden häufiger genutzt als Hybridfahrzeuge, jedoch meist für kürzere Fahrstrecken. Daher benötigen die reinen E-Autos im Mittel höhere Ladeleistungen als die Hybridfahrzeuge“, umreißt Sebastian Sigle die Ergebnisse dieser Auswertung.
Auf andere Ladeinfrastrukturen übertragbar
Der Probebetrieb lieferte auch wertvolle Erkenntnisse, mit denen sich das Konzept auf andere Ladeinfrastrukturen und Fahrzeugflotten übertragen lässt. „Wir haben hierbei gezielt Hemmnisse identifiziert, wie beispielsweise die schwierige Abstimmung der Informationsschnittstellen und deren fehlende Normung“, sagt Sigle. (su)
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