Smart Grid Integration – Projekt im Spitzencluster Elektromobilität Süd-West

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Das politische Ziel, bis 2020 eine Million Elektrofahrzeuge auf deutschen Straßen zu haben, hat große Auswirkungen auf die Energiewirtschaft. Im Verbundprojekt "Smart Grid Integration" entwickelt das FZI Konzepte und Strategien, die das Aufladen der Batterien von Elektrofahrzeugen für Verteilnetzbetreiber steuerbar machen. So soll nicht nur das Stromnetz stabilisiert, sondern auch Strom aus erneuerbaren Quellen besser in das Energiesystem eingebunden werden.

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt "Smart Grid Integration" (SGI) ist Teil des Spitzenclusters "Elektromobilität Süd-West", der mit über 80 Akteuren aus Industrie und Wissenschaft als einer der bedeutendsten regionalen Verbünde auf dem Gebiet der Elektromobilität gilt. Das FZI ist an der Clusterforschung mit insgesamt vier Projekten sowie an der Leitung des Innovationsfeldes IKT beteiligt.

Im Rahmen von SGI erforschen die Projektpartner MVV Energie, EnBW Energie Baden-Württemberg, BridgingIT, Energy4U und das FZI seit Januar 2013 drei Jahre lang neue, intelligente Konzepte und Strategien, die das Aufladen der Batterien von Elektrofahrzeugen für die Betreiber von Verteilnetzen steuerbar machen, ohne dass auf Seiten der Elektrofahrzeugnutzer der Komfort eingeschränkt wird. Langfristig soll auf Basis dieser Forschung eine sichere und kostengünstige Versorgung der Elektrofahrzeuge auch unter Maßgabe einer möglichst hohen Verwendung von Strom aus lokalen (erneuerbaren) Energiequellen ermöglicht werden.

In der intelligenten Steuerung der Ladevorgänge von Elektrofahrzeugen sehen die Forschungspartner mehrere Vorteile. Zum einen kann sie dazu beitragen, das Netz zu stabilisieren und kritische Netzzustände zu vermeiden, z. B. wenn viele Elektrofahrzeuge gleichzeitig laden. Die Ladevorgänge sollten daher in der Kapazitätsplanung und bei der Netzsteuerung berücksichtigt werden. Zum anderen bietet sie die Chance, Strom aus erneuerbarer Erzeugung wie Wind- und Sonnenenergie besser in das Energiesystem einzubinden. Im besten Fall sollten Elektrofahrzeuge immer dann laden, wenn viel erneuerbare Energie zur Verfügung steht, und dadurch nachhaltig zur Reduzierung energiebedingter Emissionen beitragen.

Grafik Projekt SGI

Aufsetzend auf dem Know-how der Projektpartner und auf der engen Zusammenarbeit im Spitzencluster erforscht SGI Verfahren zur zentralen Echtzeit-Steuerung sowie zur dezentralen Echtzeit-Koordination von abschaltbaren und regelbaren Lade- und Rückspeisevorgängen. Dies erfordert die ganzheitliche Betrachtung des Energiesystems, die das Verhalten aller Beteiligten entlang der Wertschöpfungskette von der Netzleitwarte bis zum Fahrzeug berücksichtigt. Projektziel ist die Entwicklung einer Gesamtarchitektur, die technische Aspekte und Tarifkonzepte adäquat verbindet.

Das FZI berücksichtigt in seinen Analysen zum einen die Unterschiedlichkeit der Fahrzeuge (z. B. Batteriekapazität), zum anderen die Charakteristika der individuellen Nutzung. Die Wissenschaftler untersuchen dazu in mehreren Simulationen verschiedene zentrale und dezentral ausgerichtete Ladekoordinationsverfahren auf ihre Auswirkungen für das Stromnetz und für den individuellen Nutzer. Für die Modellierung der Elektrofahrzeuge werden reale Fahrprofile verwendet, die aus verschiedenen empirischen Mobilitätserhebungen erstellt wurden. Zudem wurden neue Tarifmodelle entwickelt und mit Blick auf ihre technischen und ökonomischen Implikationen evaluiert, die in einem Smart Grid, also einem intelligenten Stromnetz, zum Einsatz kommen können. Die Konzepte aus dem FZI bilden darüber hinaus die bei den Energieerzeugern und Netzbetreibern vorliegenden technischen sowie wirtschaftlichen Rahmenbedingungen ab. Die Projektpartner bewerten die durch Forschung und Entwicklung gewonnenen Erkenntnisse als wichtigen Baustein für die weitere Entwicklung der Stromnetze in Städten und Gemeinden.

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Spitzencluster Elektromobilität Süd-West

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Mit rund 80 Akteuren aus Industrie und Wissenschaft ist der Spitzencluster Elektromobilität Süd-West einer der bedeutendsten regionalen Verbünde auf dem Gebiet der Elektromobilität. Der Cluster, der von der Landesagentur e-mobil BW GmbH gemanagt wird, verfolgt das Ziel, die Industrialisierung der Elektromobilität in Deutschland voranzubringen und Baden-Württemberg zu einem wesentlichen Anbieter elektromobiler Lösungen zu machen. Unter dem Motto „road to global market“ nutzt der Cluster die einmaligen Möglichkeiten der Region Karlsruhe – Mannheim – Stuttgart – Ulm, um renommierte große, mittlere und kleine Unternehmen aus den Bereichen Fahrzeugtechnologie, Energietechnologie, Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) sowie dem Querschnittsfeld Produktionstechnologie untereinander und mit Forschungsinstituten vor Ort zu vernetzen.

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