»Living Lab« Micro Smart Grid

Lokale Energiesysteme werden zukünftig immer komplexer, mit zunehmenden Herausforderungen an eine wirtschaftliche Umsetzung und einen effizienten Betrieb. Das Fraunhofer IAO untersucht im institutseigenen »Micro Smart Grid«, wie Energieerzeuger, -speicher und -verbraucher optimal dimensioniert und mittels selbst entwickelter Energiemanagementsysteme passgenau aufeinander abgestimmt werden können. Innovative Technologien und neue Softwarelösungen werden unter Alltagsbedingungen validiert und erprobt.

Die Forschungsschwerpunkte und Leistungen zum Thema Lade- und Energieinfrastruktur am Fraunhofer IAO im Überblick:

• Mobilitätskonzepte im Bereich der betrieblichen und kommunalen Mobilitätsstrategie­entwicklung und modularen Fuhrparkanalyse
• Elektrifizierungspotenziale für Pkw und Nutzfahrzeuge auf Basis bestehender Mobilitätsdaten und aktueller Fahrzeugtechnik
• Ladeinfrastrukturplanung für Pkw und Lkw, z. B. in Parkhäusern, auf Betriebshöfen oder an öffentlichen Standorten
• Energiekonzepte für lokale Energiesysteme mit Ladeinfrastruktur, Erzeugern und Speichern (Potenzialanalysen und energetische Auslegung von Microgrids)
• Softwarelösungen für Backendsysteme und Energiemanagement (z. B. für Lastmanagement, Abrechnung, Disposition, Marktanbindung)
• Wirtschaftlichkeitsanalysen und ökologische Bewertung verschiedener Fahrzeug- und Infrastrukturszenarien, z. B. auch mit dynamischen Strompreisen, bidirektionalem Laden und Flexibilitätsvermarktung      

Mit dem »Fraunhofer IAO Micro Smart Grid« wurde im Parkhaus des Fraunhofer-Institutszentrums Stuttgart ein »Lebendes Labor« aufgebaut, das neueste Technologien unter wissenschaftlicher Begleitung im Alltagsbetrieb demonstriert und als Grundlage für eigene Entwicklungen dient.

• Mit über 70 Ladestationen für Elektrofahrzeuge und 3 Hochleistungs­schnellladestationen stellt die Anlage bereits seit 2011 eine der größten Ladeinfrastruktur­installationen in einem Parkhaus dar. Der komplette Fahrstrom wird von einer Photovoltaikanlage produziert. Erzeugung und Verbrauch können dabei mit Hilfe eines Lithium-Ionen-Batteriespeichers optimal aufeinander abgestimmt werden.
• Mit dem europaweit ersten industrialisierten LOHC-Wasserstoff­speicher kann Wasserstoff molekular in einem Trägeröl gebunden und sicher gespeichert werden. Aufwändige Druckspeicher oder Kühlanlagen für Flüssigwasserstoff können somit entfallen. Mit einer Kapazität von 2.000 kWh stellt die Komponente im Micro Smart Grid seit 2016 einen Hochenergie- und Langzeitspeicher dar, der über eine Brennstoffzelle an die Stromversorgung angebunden ist.
• Mit dem selbst entwickelten Energiemanagementsystem kann das Micro Smart Grid hinsichtlich verschiedener Optimierungsziele betrieben werden. Hierbei können auch Prognosealgorithmen für Erzeugung und Verbrauch zum Einsatz kommen sowie Markt- und Netzzustandsdaten berücksichtigt werden.
• Mit dem selbst entwickelten Dispositions- und Lademanagementsystem kann der institutseigene Elektrofuhrpark am Standort organisiert und netzfreundlich geladen werden.

Weitere Forschungsschwerpunkte des Fraunhofer IAO liegen in der Entwicklung und Anwendung von skalierbaren Simulationsmodellen zur Planung und Auslegung lokaler Energiesysteme und insbesondere auch zur Konzeption von Ladeinfrastrukturanlagen für Elektrofahrzeuge.