Tanken für die Netzstabilität

SPEZIAL: Energiespeicherung

Demand Response. Das Elektroauto als aktiver Speicher und virtuelles Kraftwerk: In Niedersachsen haben 40 Testfahrer Basiswissen für den Ausbau der E-Mobilität erarbeitet. Das Ziel: Elektroautos systemstabilisierend ins Stromnetz einbinden und neue Geschäftsmodelle. Was letztendlich realisierbar ist, hängt vor allem vom Ladeverhalten ab.

01. März 2016

Das Ladeverhalten der Testgruppe im Raum Hannover, Nienburg und Salzgitter betrachtete das Projekt unter vier verschiedenen Bedingungen. Dazu wurde in jeder Phase ein weiterer Lademodus aktiviert, zwischen denen die Nutzer wählen konnteErstens beliebiges Laden, zweitens Laden zu definierten Zeitfenstern von 23 – 7 Uhr oder 11 – 15 Uhr sowie drittens Laden von Strom gemäß Einspeisung durch Erneuerbare. Das bedeutete eine garantierte Ladezeit von drei Stunden zwischen 0 und 6 Uhr sowie zusätzliche variable Ladezeiten je nach Wetterprognose. Schließlich das stromnetzgeführte Laden oder Ausspeisen von Strom. Das umfasste flexible Ladezeiten innerhalb der gewählten Mindestanschlusszeit von 6h sowie die Bereitschaft zum Entladen.

Laden, wenn alle Laden

Die erste 18-wöchige Referenzphase zeigte, wie alle gewohnheitsmäßig luden. Die häufigsten Ladezeitpunkte lagen in der höchsten Stromnachfrage des Tages, zwischen 18 und 20 Uhr. Das ungesteuerte Laden von zukünftig massenhaft eingesetzten E-Fahrzeugen würde zu noch höheren Lastspitzen besonders in den Abendstunden führen. »Die Grundidee des Projekts, das Laden von E-Autos stromnetzstabilisierend zu steuern, erwies sich deshalb als dringlich«, heißt es in einer Mitteilung von Enercity.

»Bereits der erste Steuerungsansatz, die Vorgabe definierter Zeitfenster in der Phase 2, war erfolgversprechend.« Bei den 40 Probanden erfolgte eine Lastverschiebung in Richtung späterer Stunden, in der sich die Gesamtlastkurve im Stromnetz wieder auf Talfahrt befindet.

Baustein der Energiewende

Die zunächst statischen Zeitfenster berücksichtigten noch nicht das willkürliche Aufkommen von Wind- und Solarstrom. Die netzseitig vorgegebenen variablen Zeitfenster beim flexiblen Lademodus waren der nächste Schritt. Aber werden die Nutzer hier mitmachen? Akzeptieren sie die flexibel vorgegebenen Ladezeiten? Aber auch hier machten den Angaben zufolge über zwei Drittel der Probanden gut mit.

Über 90% der Ladevorgänge wurden in flexible Zeiten verschoben. »Das konkrete Wahlverhalten im Projektverlauf zeigte, dass gesteuerte Ladezeiten alltagstauglich sind«, so Projektleiter Matthias Röhrig, der als Enercity-Abteilungsleiter für die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle verantwortlich ist.

Umweltschutz motiviert

Hauptmotivation, die Ladeprogramme zu nutzen, war das hohe Umweltengagement der Nutzer. Insbesondere wurde das Lademodell bevorzugt, das in Zeiten hoher Stromeinspeisung durch Erneuerbare aktiv wird. Die Ladevorgänge konnten so in diese Zeiten sowie in Nachtstunden mit geringer Stromnachfrage verlagert werden. Die meisten Teilnehmer schätzten laut Enercity die Ladeprogramme als sinnvoll, innovativ und zukunftsfähig ein. Demnach war das flexible Laden so gut möglich, weil nur ein Fünftel der Tester an Werktagen eine Akkuladung von 80% oder mehr benötigen. Die Hälfte kam für ihre Alltagswege mit der halben Akkuladung aus. Durchschnittlich wurde nur an jedem zweiten Tag geladen.

Ladesicherheit in der Freizeit

Während die Akzeptanz unter der Woche sehr hoch war, dominierte am Wochenende ein höherer Wunsch nach individueller Lade-Sicherheit. Es sollten in der Freizeit alle Optionen offenbleiben, obwohl die Messergebnisse zeigen, dass der tatsächliche Bedarf geringer ist.

»Außerdem fiel auf, dass sich die Einstellung der Teilnehmer während des Feldversuchs veränderte. Nach dem Feldversuch herrschte insgesamt ein geringerer Kontrollwunsch über den Ladevorgang«, so Enercity. Am Ende des Projekts wurde getestet, wie sich Elektrofahrzeuge in virtuellen Kraftwerken nützlich machen können. Die Nutzer gaben die geplante Abfahrtszeit ein, zu der das Fahrzeug geladen sein sollte. Während der mehrere Stunden umfassenden Standzeit des Autos kann so schwankende Erzeugung oder Nachfrage durch das Laden oder Entladen ausgeglichen werden.

40 Testautos

Insgesamt 40 Fahrzeuge standen im Praxistest mit eigens entwickelten intelligenten Ladeboxen, davon 30 unterschiedliche Elektroautos privater und gewerblicher Herkunft sowie 10 VW e-up aus dem Enercity-Fuhrpark. Ende des Jahres 2015 war der Feldversuch beendet und bietet Grundlagen für den Ausbau der E-Mobilität. »Unser Projekt zeigt, dass die angebotenen und erprobten Lademodelle einfach handhabbar sind, in die Alltagsabläufe passen und eine hohe Flexibilität aufweisen«, sagt Matthias Röhrig. »Positiv zu bewerten ist, dass rund 90% des Energiebedarfs flexibel geladen wurden und so die Stromnetze stabilisiert und entlastet werden könnten. Die ersten Auswertungen bestätigen eine große Nutzerakzeptanz für netzgesteuertes Laden.«

Eigenentwickelte Ladebox

Die Ladeboxen waren die Schnittstelle zwischen Elektrofahrzeug und dem Stromnetz. Über sie wurde die Fahrzeugbatterie mit einer standardisierten Steckverbindung geladen. Darüber hinaus band die Box den Fahrzeugnutzer in das Projekt ein und ermöglichte die Auswertung und Fernsteuerung der Ladevorgänge durch die Leitwarte.

Dafür war sie zum einen mit entsprechender Messtechnik und zum anderen mit einer Mobilfunkverbindung ausgerüstet, die eine Kommunikation unabhängig von der Internetanbindung der Versuchsteilnehmer ermöglichte.

Ladeleistung bis 22 Kilowatt

Speziell für die Typ-2-Ladesteckdose enthielt sie Komponenten, um einen sicheren Ablauf der Ladung gewährleisten. An diesem Anschluss war eine Ladeleistung bis 22kW bei geeigneter Auslegung der Hausinstallation und des Elektrofahrzeugs möglich. Über den Touchscreen wählte der Nutzer das gewünschte Ladeprogramm und erhielt Informationen über den Ladevorgang. Neben der aktuellen Ladeleistung wurde hier auch der Energieverbrauch des aktuellen und des letzten Ladevorgangs dargestellt. Die sogenannte Car Connect Box sowie die Leitwarte des Projekts wurden am Fachgebiet Elektrische Energieversorgung des Instituts für Energieversorgung und Hochspannungstechnik an der Leibniz Universität Hannover in Kooperation mit den Projektpartnern entwickelt.

Rund 640.000 Euro investiert

Das Projekt »Demand Response« ist eines von rund 30 Projekten im sogenannten Schaufenster Elektromobilität der Metropolregion Hannover Braunschweig Göttingen Wolfsburg. Es wird mit rund 640.000€ vom Bundesministerium für Wirtschaft im Rahmen der Schaufensterinitiative der Bundesregierung gefördert.

Die Bundesregierung hat im April 2012 vier Regionen in Deutschland als Schaufenster Elektromobilität ausgewählt. Insgesamt stellt der Bund für das Schaufensterprogramm Fördermittel in Höhe von 180Mio.€ bereit. (hd)

Erschienen in Ausgabe: 02/2016