Elektromobiler Fuhrpark mit Lade­infrastruktur

Um die vielfältigen Fragestellungen im Bereich der Elektromobilität zu bearbeiten und zahlreiche Forschungsschwerpunkte von der Theorie in die Praxis zu überführen, betreibt das Fraunhofer IAO bereits seit 2010 eine umfassende Ladeinfrastruktur mit zugehörigen Backendsystemen für die Elektrofahrzeuge am Institut.

Spitzen­lasten in der Netz­infrastruktur

Werden an allen Ladestationen gleichzeitig Elektrofahrzeuge angeschlossen sind Spitzenleistungen von über 2.000 kW prinzipiell möglich. Für diese hohen lokalen Lasten sind Parkhäuser in den seltensten Fällen ausgelegt und eine entsprechende Nachrüstung wäre mit hohen Kosten verbunden. In der Praxis wird es jedoch kaum vorkommen, dass an allen Ladestationen gleichzeitig Fahrzeuge eingesteckt werden und mit voller Anschlussleistung laden. Mit der bestehenden Anlage wird deshalb untersucht, wie hoch die tatsächlichen Spitzenlasten im Alltagsbetrieb ausfallen und auf welche Maximalwerte eine Installation sinnvollerweise ausgelegt werden muss.

Lastmanagement­systeme

Werden Parkhäuser nicht auf die maximal möglichen Spitzenbelastungen ausgelegt, empfiehlt sich eine entsprechende Steuerung, um die Anlagen im Einzelfall nicht zu überlasten. Intelligente Lastmanagementsysteme ermöglichen es, die Ladung der Fahrzeuge zeitlich zu verteilen bzw. die Ladeströme entsprechend der Lastsituation zu begrenzen. Zusätzlich können die Spitzenlasten weiterer Verbraucher, z. B. angeschlossener Bürogebäude und Industrieanlagen, sowie die übergeordnete Netz- und Marktsituationen mitberücksichtigt werden.

Flottenmanagement­systeme

Während bei Verbrennungsfahrzeugen die Reichweite kein limitierender Faktor ist, spielt diese in Verbindung mit längeren Ladezeiten bei Elektrofahrzeugen eine wesentliche Rolle für das Flottenmanagement. Werden Fahrzeuge gebucht, muss ein gewisser Ladestand vorhanden sein, um die entsprechenden Mobilitätsbedürfnisse erfüllen zu können. Da die Reichweite u.a. aber sehr stark von der Topografie der Fahrstrecke, dem Vollgasanteil und der Verwendung von Heizung und Klimaanlage abhängen, muss eine gewisse Flexibilität für die Planung nachfolgender Fahrten gewährleistet werden. Hierfür wurden entsprechende Backendsysteme entwickelt und in der Praxis getestet, welche die Mobilitätsbedürfnisse der Nutzer sowie die Anforderungen und Restriktionen der Fahrzeuge und Energieinfrastruktur in Einklang bringt.

Micro Smart Grid

Die gesamte Ladeinfrastruktur ist als steuerbarer Verbraucher in ein Micro Smart Grid eingebunden. Hierdurch werden die Elektrofahrzeuge nicht nur durch umweltfreundlichen Strom aus einer Photovoltaikanlage versorgt, sondern sind Teil eines übergeordneten Energiemanagements. Hierbei werden Flexibilitäten aus verschiedenen Speichersystemen genutzt, um die Stromerzeugung mit dem Verbrauch effizient und netzfreundlich aufeinander abzustimmen.

Die Ladeinfrastruktur besteht aus über 70 Normalladestationen mit jeweils bis zu 22 kW Leistung und mehreren Schnellladestationen mit bis zu 150 kW Leistung pro Fahrzeug. Die Ausstattung der übergeordneten Energieinfrastruktur sind in unserem »Living Lab« Micro Smart Grid« beschrieben.

Neben den Forschungsfahrzeugen werden zusätzliche Elektrofahrzeuge für den Regelbetrieb in den Dienstwagenflotten mehrerer Institute am Campus angeboten. Zudem können Mitarbeiter und Besucher die Infrastruktur nutzen.

Von unseren Erfahrungen können sie zum Beispiel über eine simulationsbasierte Ladeinfrastrukturplanung und passgenauen Backendsystemen für den Betrieb ihrer Elektrofahrzeugflotten profitieren.