Mithilfe intelligenter Ladesteuerung kann ein teurer Netzausbau vermieden und Elektromobilität wettbewerbsfähig gemacht werden.Wie das in der Praxis funktonieren kann, hat das Forschungsprojekt ePlanB in der Stadt Buchloe gezeigt.

Dieser Beitrag ist zuerst in eMobilJournal 02/2018 erschienen

In dem auf drei Jahre angelegten Forschungsprojekt ePlanB wurde eine intelligente Ladesteue­rung für Elektroautos entwickelt, mit der geparkte Elektrofahrzeuge umwelt- und netzoptimiert geladen werden können. Durch diese intelligente Ladesteuerung wurde eine bessere Nutzung dezentral erzeugter erneuerbarer Energien erzielt. Damit werden Aspekte der Energiewende im Stromsektor auf den Verkehrssektor übertragen.

1.1. Ladeinfrastruktur als wichtiger Meilenstein für den Erfolg der Elektromobilität

Die Elektromobilität in Deutschland steht vor dem Durchbruch. Elektroautos sind leise, lokal emissionsfrei und helfen, die Schadstoffbelas­tung in den Städten zu reduzieren. Matthias Wissmann, früherer Präsident des Verbands der Automobilindustrie e. V. (VDA) rechnet damit, dass im Jahr 2025 15 – 25 % der Pkw-Neuzulas­sungen einen Elektroantrieb haben werden.

Der Absatz von Elektrofahrzeugen habe sich 2017 gegenüber dem Vorjahr mehr als ver­doppelt. Und auch das Angebot nehme stetig zu: Bis zum Jahr 2020 könnten Kunden allein aus über 100 E-Modellen der deutschen Auto­mobilhersteller auswählen, so der frühere VDA-Präsident. Für alternative Antriebe inves­tiere die deutsche Automobilindustrie bis zum Jahr 2020 insgesamt 40 Milliarden Euro.Doch nur, wenn die Ladeinfrastruktur rasch aus­gebaut werde, die Politik kluge steuerliche Rah­menbedingungen schaffe, die Batterien ­höhere Reichweiten erlaubten und der Preis stimme, könne Elektromobilität langfristig überzeugen.

Um den Ausbau der Ladesäuleninfrastruktur in Deutschland zu beschleunigen, gilt es dem­nach, weiterhin Wege zu finden, ihn für Investo­ren attraktiver zu gestalten. Dies kann vor allem durch eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit erreicht werden, respektive durch weitere Sen­kung der Installations- und Betriebskosten.

Einen Beitrag dazu hat die Lechwerke AG (LEW) gemeinsam mit der Forschungsstelle für Energiewirtschaft (FfE), der LEW Verteilnetz GmbH (LVN), der Stadt Buchloe und dem Land­kreis Ostallgäu mit dem im vergangenen Jahr abgeschlossenen Projekt ePlanB geleistet (siehe Bild 1). Im Mittelpunkt standen dabei die Ent­wicklung und der Test eines intelligenten Lade­managements für Elektroautos.

Bild 1: Start für ePlanB: Norbert Schürmann, LEW-Vorstandsmitglied, Josef Schweinberger, Erster Bürger­meister der Stadt Buchloe, Maria Rita Zinnecker, Landrätin des Landkreises Ostallgäu, Franz Josef Pschierer, Staatssekretär im Bayerischen Wirtschaftsministerium, und Prof. Dr. Wolfgang Mauch, Geschäftsführer der Forschungsstelle für Energiewirtschaft (FfE), stellten das Forschungsprojekt 2014 in Buchloe vor. (Quelle: LEW/Christina Bleier)

2.2. Projektbeschreibung und Zielsetzung

Unter dem Projekttitel ePlanB wurde über eine Projektlaufzeit von drei Jahren eine intelligen­te Steuerung zur Ladung von Elektrofahrzeu­gen (Lademanagement) entwickelt und am Park&­Ride-Platz am Bahnhof der Stadt Buch­loe erprobt.

Ziel des dreijährigen, vom Bayerischen Wirtschaftsministerium geförderten Projekts war es, Elektrofahrzeuge von Pendlern op­timiert zu laden. Optimiert heißt in diesem Zusammenhang, dass unter Wahrung der Nutzer­bedürfnisse die Ladevorgänge in Zeit und Leistung beeinflusst werden, um regene­rativen, vor Ort erzeugten Strom bestmöglich zu nutzen, die Netzauslastung zu berücksich­tigen oder von günstigen Börsenstromprei­sen zu profitieren.

Bei der Umsetzung des ­intelligenten Lademanagementsystems wurde auf offene, herstellerübergreifende Standards gesetzt, was dieses Projekt von vielen anderen unterscheidet. Die Entwicklung eines intelli­genten Lademanagementsystems kann zur Re­duktion der Gleichzeitigkeit der Ladevorgänge und damit zur Reduktion der Leistungsspitze beitragen. Der Aufbau von Ladeinfrastruktur kann dadurch kostengünstiger erfolgen, weil eine geringere Anschlussleistung benötigt wird. Zudem können lokal erzeugte erneuer­bare Energiequellen gezielt genutzt werden.

Elektrofahrzeuge werden derzeit unge­steuert geladen, das heißt sobald das Fahr­zeug an einer Ladestation angeschlossen und authentifiziert wurde, setzt die Ladung mit der maximal möglichen Leistung ein und wird beendet, wenn die Batterie voll ist. Dies führt dazu, dass die Ladeinfrastruktur so ausgelegt werden muss, dass die Maximalkapazität an Leistung lokal wie auch netzseitig zur Ver­fügung gestellt werden kann. Die Nachteile dabei: hohe Kosten für den Netzausbau und netzseitig ungünstige Ladezeiten.

Erfolgt die Ladung der Elektrofahrzeuge mittels eines intelligenten Lademanagement­systems, das Faktoren wie Netzanbindung, Netzzustand sowie die Erzeugung lokaler er­neuerbarer Energien berücksichtigt, können die Anschluss- und Betriebskosten deutlich verringert werden. Die Einbindung externer Preissignale, beispielsweise ausgehend von der Strombörse EEX, führt zudem zu einem kosten­optimierten Ladevorgang, da vorrangig, unter Berücksichtigung des Ladewunsches des Kunden, zu Niedrigpreiszeiten geladen wer­den soll. Häufig korrelieren diese Zeiten mit den Zeiten hoher Einspeisung regenerativer Energien. Jedoch sollte ein Lademanagement­system auch daraufhin optimiert werden, dass ein möglichst hoher Anteil lokal erzeugten Stromes geladen werden kann.

Ein weiteres Ziel des Projekts ePlanB war es, Pendler stärker für das Thema Elektromobilität zu sensibilisieren.