Ein Forscherteam unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) will eine Lösung entwickeln, um Elektroautos in gewerbliche Gleichstromnetze einzubinden. Die Idee dahinter ist, diese Fahrzeuge als virtuelle Batterie zu nutzen. Sie sollen in Zukunft bidirektional laden und Strom in Zeiten hohen Energieverbrauchs im Gewerbebetrieb bereitstellen, während sie in Zeiten geringen Verbrauchs den Solarstrom vom Dach des Unternehmens zwischenlagern.
Elektroauto ist mehr als flexible Last
Denn bisher stehen die Elektroautos weitgehend ungenutzt auf den Parkplätzen der Gewerbebetriebe. Bestenfalls dienen sie als flexible Last, die dann reduziert wird, wenn im Unternehmen die Stromnachfrage steigt. Inzwischen setzen viele Gewerbe- und Industriebetrieb auf Gleichstrom. Der Aufbau eines solchen Gleichstromnetzes ist preiswerter und effizienter – um so mehr, wenn eine Photovoltaikanlage vorhanden ist.
DC/DC-Wandler als Kernelement
In die Gleichstromnetze sollen jetzt auch die Elektroautos integriert werden. Dazu entwickeln die Forscher am beteiligten Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) einen isolierenden DC/DC-Wandler. Dieser ist notwendig, um den Gleichstrom aus dem Gleichspannungsnetz des Unternehmens in den Gleichstrom umzuwandeln, der zur Ladung der Fahrzeugbatterien benötigt wird. Die Wandler liefern exakt die erforderliche Spannung und Stromstärke und gewährleisten gleichzeitig eine sichere elektrische Trennung zwischen dem Unternehmensnetz und der Batterie des Fahrzeugs.
Modularer Aufbau und flexible Regelung ist wichtig
Die neuen DC/DC-Wandler sollen modular aufgebaut sein, sodass sie flexibel miteinander kombinierbar und skalierbar sind. Außerdem müssen sie flexibel regelbar sein. Denn übliche isolierende DC/DC-Wandler haben häufig nur einen sehr begrenzten Betriebsbereich. Auf diese Weise lasse sich die zur Verfügung stehende elektrische Energie effizienter nutzen und Energieverluste minimieren.
Am Projekt sind neben den beiden Fraunhofer-Instituten auch die Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe als Projektkoordinator und den Industriepartnern Ambibox, Bäumer, Danfoss, Eaton, Maschinenfabrik Reinhausen und Weidmüller beteiligt. Am Ende soll eine technische Lösung inklusive eines intelligenten Energiemanagements stehen, mit der die Elektroautos als virtuelle Batterie in das Energienetz des Unternehmens eingebunden werden können.
Mehrwert bidirektionaler Ladung beziffern
Dabei analysieren die Entwickler auch durch Simulationen den Einfluss dieser virtuellen Batterie und des Energiemanagements auf die Netzstabilität. „Ziel ist es, den Mehrwert von bidirektionaler Ladeinfrastruktur zu quantifizieren, ohne die Netzstabilität zu gefährden. Entscheidend für den Erfolg des Projektes ist die Automatisierung von Energiespeicherung und -einspeisung“, erklärt Jonas Knapp, Leiter des Projekts Industrielle Mikronetze und Energiespeicher am Fraunhofer IPA. „Wenn sie gelingt, wird E-Mobilität zu einem integralen Bestandteil des Energiemanagements von Unternehmen. Und weil sich dadurch die Energiekosten senken lassen, wird die Anschaffung zusätzlicher E-Fahrzeuge noch attraktiver– was die E-Mobilität dann weiter vorantreibt“, prognostiziert er. (su)
Weitere Informationen zum aktuellen Stand des bidirektionalen Ladens lesen Sie in der nächsten Ausgabe der photovoltaik, die am 21. September erscheint. Falls Sie noch kein Abo haben, können Sie hier reinschnuppern.
