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Ausgewählte Ausgabe: 03-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Das Elektroauto als Solarspeicher

Im Rahmen einer Projektarbeit wurde ein Lithium-Ionen-Batteriesystem an der Fakultät Versorgungstechnik der Ostfalia Hochschule aufgebaut und in den vor Ort bestehenden Energiepark integriert. An diesem System wurden Untersuchungen zum Thema „intelligentes Lademanagement für Elektrofahrzeuge im privaten Gebäudeumfeld“ durchgeführt. Ziel ist die Untersuchung der Fragestellung in wie weit ein Elektrofahrzeug unter Nutzung der Möglichkeit des bidirektionalen Ladens als Zusatzleistung auch die Funktion einer stationären Solarspeicherbatterie übernehmen kann. Es wird aufgezeigt welche positiven Effekte sich dabei sowohl für den Netzbetreiber für die Netzstabilität als auch für den Eigenheimbesitzer zur Erhöhung seines Eigenverbrauchs ergeben können.


Die zukünftige Stromversorgung in Deutschland wird durch einen zunehmenden Anteil an regenerativen Quellen und damit eine erhöhte volatile Energiebereitstellung geprägt sein, die im dezentralen Gebäudeumfeld vorwiegend aus Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen) besteht. Dabei findet insbesondere auf der Verteilnetzebene durch die bislang überwiegend ungeregelte Einspeisung eine erhöhte Netzbelastung statt. Trotz des inzwischen immer wirtschaftlich interessanter werdenden Eigenverbrauchs des eigenerzeugten PV-Stromes speisen die existierenden PV-Anlagen aufgrund der in der Vergangenheit für 20 Jahre zugesicherten hohen Einspeisevergütung weiterhin ungeregelt in das Stromnetz ein und belasten dieses insbesondere in den Mittagsstunden.
Auf der Verbraucherseite dagegen findet eine Netzbelastung vorwiegend in den Nachmittags- und Abendstunden statt. Zusätzlich ausgeführte ungesteuerte Ladevorgänge für Elektrofahrzeuge, die von den nach Feierabend heimkehrenden Nutzern überwiegend in den frühen Abendstunden ans Netz angeschlossen werden, verstärken diese ungeregelte Belastung. Das Thema „Demand Side Management auf der Verteilnetzebene“ wird daher in Zukunft weiter an Bedeutung gewinnen und letztendlich für die Aufrechterhaltung der Netzstabilität im Niederspannungsnetz essentiell werden.
Das Stromnetz wird damit besonders auf der 400 V Verteilnetzebene sowohl von der Verbraucher- als auch von der Erzeugerseite belastet. Der Einsatz von Energiespeichern zur Verminderung der Einspeiseleistung und Eigenverbrauchsoptimierung (Bild 1) erscheint derzeit aufgrund der hohen Investitionskosten noch nicht ausreichend wirtschaftlich, so dass eine Nutzung der Traktionsbatterie eines vorhandenen Elektrofahrzeuges als eine sinnvolle Maßnahme erscheint, was die hohen Anschaffungskosten für Elektrofahrzeuge (eng. battery electric vehicle, BEV) weiter relativieren könnte.

Bild 1 Einfluss unterschiedlich großer Solarbatterien auf den Eigenverbrauch

Bild 1
Einfluss unterschiedlich großer Solarbatterien auf den Eigenverbrauch

Nutzungsszenarien

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Bild 2
Abhängig vom PV-Ertrag steuert ein Energiemanagementsystem (EMS) den Leistungsfluss zwischen E-Fahrzeug, Hausverbrauchern und dem öffentlichen Stromnetz

Das untersuchte Basisszenario beinhaltet die real gemessene Lastkurve eines typischen 4-Personenhaushalts mit hohen Leistungsgradienten (Verbrauchsspitzen), eine PV-Anlage als Energielieferant mit einer tagescharakteristischen Leistungsbereitstellung, sowie ein Elektrofahrzeug, welches zusätzlich das derzeit noch nicht sehr verbreitete bidirektionale Laden unterstützt, und damit als nicht kontinuierlich verfügbarer Stromspeicher dienen soll (Bild 2).
Um mit diesen Randbedingungen ein entsprechendes Energiemanagement (EMS) umsetzen zu können, werden zu beachtende Nutzungsszenarien definiert.

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Autoren

Professor Dr. rer. nat. habil. Ekkehard Boggasch

Jahrgang 1956, Leiter des Labors für Elektrotechnik und regenerative Energietechnik in der Fakultät Versorgungstechnikder Ostfalia Hochschule Wolfenbüttel

M.Eng. Patrick Kügler

Wissenschaftlicher Mitarbeiter im „Labor für Elektrotechnik und regenerative Energietechnik“ der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften.

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