Dezentrale Stromnetze 25.11.2011, 12:04 Uhr

Elektroautos als Speicherreserve für das Stromnetz

Elektrofahrzeuge stehen in Smart-Grid-Konzepten hoch im Kurs, weil man ihre Batterien als mobile Speicherreserve betrachtet, die das Stromnetz stabilisieren soll. In einem Pilotversuch wurde jetzt getestet, ob und unter welchen Voraussetzungen diese These zutrifft.

Dezentrale Stromerzeugung auf Basis von Wind und Sonne mit ausgeprägten Spitzenerzeugungszeiten und Flauten wirft die Frage nach Stromspeichern auf. Denn erneuerbare Energieerzeuger herunterzuregeln, um die Netzstabilität zu gewährleisten, ist nicht im Sinne einer größtmöglichen Stromernte. Der Bau neuer Großspeicher ist langwierig, teuer und führt oft zu Protesten.

Eine mögliche Lösung sind die Batterien von Elektroautos. Ob sie tatsächlich – vor allem im Verteilnetzbereich – netzstabilisierend wirken können, untersuchte das Oldenburger Forschungs- und Entwicklungsinstitut für Informatik (Offis) im Feldversuchprojekt GridSurfer. Von ihm berichtete die Leiterin der Offis-Arbeitsgruppe Energiemanagement, Astrid Nieße, auf der diesjährigen Wissenschaftstagung Green IT Ende Oktober in Berlin. Am rund zweieinhalb Jahre laufenden Projekt ist auch der Energieanbieter EWE beteiligt. Es umfasste mehrere simulierte Szenarien und einen Praxistest mit Nutzerbefragung.

Pilot-Projekt GridSurfer testet, ob Elektroautos als Speicherreserve sinnvoll sind

Um ein ländliches Szenario zu simulieren, nahmen die Oldenburger einen Bereich mit 71 Einfamilienhäusern und einem 200-kVA-Mittelspannungs-/Niederspannungstransformator an. Jedes Haus hat eine Photovoltaik-Dachanlage à 2,3 kW Nennleistung (gesamt 160 kW). Diese Erzeuger laden ihre eigenen Autobatterien und übrigen Verbraucher, die Überschüsse speisen sie ins Stromnetz ein. 46 Elektroautos zu jeweils 11 kW Leistung waren dort stationiert.

Das Offis-Team simulierte drei Betriebsweisen der Elektroautos:

Ungesteuertes unidirektionales Laden: eine Batterieladung zu beliebigen Zeitpunkten bei Anschluss ans Stromnetz;

Gesteuertes unidirektionales Laden: eine Ladung nach vorgegebenem Lastprofil bei Stromüberschuss, aber keine Entladung der Batterien ins Netz;

Gesteuertes, bidirektionales Laden: Von einer Steueranlage am Ortsnetz werden zentral Lade- und Entladeslots entsprechend der Stromerzeugung der Solaranlagen zugeteilt. Offis bezeichnet dies als „echtes“ Vehicle to Grid (V2G).

Elektroautos sollten bidirektional funktionieren

Angestrebt wurde, Stromerzeugung und -bedarf innerhalb der niedrigstmöglichen Spannungsebene (Niederspannungs-/Verteilnetzebene) auszu- gleichen, damit der Strom nicht aus dem Entstehungsregelbereich exportiert werden muss, denn dies belastet die übergeordneten Spannungsebenen.

Gleichzeitig sollten Spannungsanstiege zu Spitzenerzeugungszeiten – etwa mittags – vermieden werden. Außerdem sollte möglichst kein in die Mittelspannungsebene eingespeister Strom auf die Niederspannungsebene zurückfließen, auch wenn auf der oberen Ebene ein Stromüberschuss herrscht.

Dabei zeigte sich: Nur die dritte Betriebsweise, das echte V2G, verwertet die erzeugte Solarstrommenge optimal. Bei den beiden Alternativen müssen knapp 30 % des erzeugten Photovoltaikstroms aus dem Niederspannungsregelkreis exportiert werden – nur etwa 10 % landen im Elektroautobatterie. Rund 60 % werden bei allen Varianten von stationären Verbrauchern genutzt.

„Von der mittleren Variante, gesteuertem Laden ohne Entladen ins Netz, hätten wir uns erheblich mehr erwartet. Das funktioniert nicht, weil die Fahrzeuge meist in der Garage stehen“, erklärte Projektleiterin Nieße. Ist die Batterie eines solchen Wagens einmal vollgeladen, fällt sie als flexibler Stromspeicher für das Netz so lange aus, bis das Auto durch Fahren wieder entladen wurde.

Bidirektional betriebene Elektroautos stabilisieren das Stromnetz

Die V2G-Betriebsweise erfüllte alle Erwartungen: Sie senkte den mittäglichen Spannungsanstieg im Netz und verringerte wirksam die Rückspeisungen in den Niederspannungsbereich.

In der Stadt freilich, wo die meisten Menschen nicht in Einfamilienhäusern mit eigenem Carport wohnen, hält Offis das V2G-Modell nicht für optimal. Dort dürften ausreichend viele Ladestationen nahe am Heim noch lange rar sein. Nieße: „Hier haben wir mit einer stationären Energiewechselstation experimentiert.“

Erst für die Zeit nach 2020 errechneten die Forscher tatsächliche Kostenersparnisse für die Elektroautofahrer – die prognostizierten Stückzahlen und Preisentwicklungen vorausgesetzt. Bis dahin muss ein Elektroauto wohl eher als teures Hobby oder Prestigeobjekt betrachtet werden.

Die angestrebten Ausgleichseffekte im Smart Grid sind aber nicht vom schnellen Erfolg der Elektromobilität abhängig. „Ein vom Netz aus steuerbarer Batteriespeicher im Haus hat dieselbe Wirkung wie Elektroautos“, betont Nieße.

Im Praxistest der Elektroautos war die Reichweite – anfangs von den Nutzern als wichtiges Kriterium genannt – „am Ende kein Thema mehr“, so Nieße. Viele der 35 Tester waren zu Einschränkungen bereit, um das Stromnetz zu stabilisieren – nur auf den gewohnten Komfort wollen sie nicht verzichten. So soll immer genug Strom in der Batterie bleiben, um im Notfall wichtige Ziele, etwa ein Krankenhaus, erreichen zu können.

Ein Beitrag von:

  • Ariane Rüdiger

    Freie Journalistin in München. Schwerpunktthemen: Betriebliche IT-Themen (IT-Infrastruktur und ihr Management, Telekommunikation, Rolle des CIO), Nachhaltige Informationstechnik – Green IT (Virtualisierung, Recycling, nachhaltiges IT-Design…), Erneuerbare Energien (Smart Grid, Photovoltaik, Wind, Solarthermie, Pellets) und ökologisches Bauen, Nachhaltiges Wirtschaften und nachhaltige Stadtentwicklung, Queer Culture.

Themen im Artikel

Stellenangebote im Bereich Fahrzeugtechnik

Dynamic Engineering GmbH-Firmenlogo
Dynamic Engineering GmbH Ingenieur / Techniker Versuch (m/w/d) – Automotive / Rail / Luft- und Raumfahrt München
XCMG European Research Center GmbH-Firmenlogo
XCMG European Research Center GmbH Ingenieur als Experte (m/w/d) für Integration neuer Technologien an Baggern Krefeld
A. KAYSER AUTOMOTIVE SYSTEMS GmbH-Firmenlogo
A. KAYSER AUTOMOTIVE SYSTEMS GmbH Produktentwickler (m/w/d) Ventile Einbeck
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen-Firmenlogo
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen ADAS Engineer Sensorics (m/w/d) Schwieberdingen bei Stuttgart
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen-Firmenlogo
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen Ingenieur für Systemtest und Fahrversuch (m/w/d) Schwieberdingen bei Stuttgart
Jungheinrich AG-Firmenlogo
Jungheinrich AG Systemingenieur (m/w/d) Fahrzeugelektrifizierung Region DACH
Bundespolizeiakademie-Firmenlogo
Bundespolizeiakademie Ingenieure (m/w/d) bzw. Hochschulabsolventen zur Verwendung als Polizeirätin/Polizeirat (m/w/d) deutschlandweit
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Stadtwerke München GmbH Expert*in Brandschutz (m/w/d) München
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen-Firmenlogo
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen System and Requirements Engineer (m/w/d) Schwieberdingen bei Stuttgart
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen-Firmenlogo
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen System Engineer Bremssysteme für automatisiertes Fahren (m/w/d) Schwieberdingen bei Stuttgart

Alle Fahrzeugtechnik Jobs

Top 5 Elektromob…

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.