In einem neuen Konsortialprojekt DCI4Charge – die Abkürzung steht für Industrie-Gleichstrom (DC) zum Laden – entwickeln Fraunhofer-Forschende gemeinsam mit Partnern aus der Industrie flexible Lösungen zur Integration von Ladestationen für E-Fahrzeuge in gewerbliche Gleichspannungsnetze – für eine bidirektionale Anwendung.
Ein interdisziplinäres Team der Fraunhofer-Institute IPA und IISB, der Technischen Hochschule Ostwestfalen-Lippe als Projektkoordinator und den Industriepartnern Ambibox, Bäumer, Danfoss, Eaton, Maschinenfabrik Reinhausen und Weidmüller arbeitet jetzt gemeinsam an Lösungen für die Integration.
Der Hintergrund des Projekts sind die Kosten. „Die Energiekosten sind in der Produktion ein entscheidender Faktor geworden. Unternehmen suchen daher immer nach neuen Wegen, ihre Effizienz zu steigern. Eine Ressource, die bisher kaum genutzt wurde, sind die Ladeparks für Elektrofahrzeuge. Sie bieten ein enormes Potenzial, kostengünstig Energie zu speichern und im Bedarfsfall abzurufen“, erklärt Jonas Knapp. Der Leiter des Projekts Industrielle Mikronetze und Energiespeicher am Fraunhofer IPA arbeitet an Konzepten für eine effizientere Energienutzung.
E-Autos als virtuelle Puffer-Batterie für die Fabrik
Ist für die Produktion bereits ein DC-Netz vorhanden, können auch die Ladestationen auf dem Firmenparkplatz mit Gleichstrom betrieben werden – in der Fahrzeugbatterie wird ohnehin nur Gleichstrom beteiligt. Kommt der Wechselstrom aus der AC-Wallbox, muss er erst im Onboard-Charger des Fahrzeugs gleichgerichtet werden.
Und wenn die Batterien der geparkten E-Autos an das firmeneigene DC-Netz angeschlossen sind, kann das System auch in beide Richtungen genutzt werden – so die Idee. In Zeiten, in denen der Energieverbrauch gering ist, werden die Batterien aufgeladen. Der gespeicherte Strom lässt sich dann, wenn der Energiebedarf besonders hoch ist, wieder ins Gleichstrom-Netz einspeisen. „Durch die Integration der Ladestationen ins Gleichspannungsnetz können wir nicht nur Energie sparen, sondern auch die Kapazität der Fahrzeugbatterien für die Energieversorgung der Unternehmen nutzen“, sagt Projektleiter Knapp. „Auf diese Weise lassen sich Verbrauchsspitzen abpuffern und Energiekosten senken.“
Für die Regelung der Energieflüsse entwickeln die Forschenden am Fraunhofer IPA jetzt ein softwaregestütztes Energiemanagement: Die bidirektional angebundenen Elektrofahrzeuge können dabei als virtuelle Batterie Strom aufnehmen, aber auch wieder abgeben. Mithilfe von Simulationen lässt sich der Einfluss dieser virtuellen Batterie und des Energiemanagements auf die Netzstabilität analysieren. Ziel ist es, den Mehrwert von bidirektionaler Ladeinfrastruktur zu quantifizieren, ohne die Netzstabilität zu gefährden.
„Entscheidend für den Erfolg des Projektes ist die Automatisierung von Energiespeicherung und -einspeisung. Wenn sie gelingt, wird E-Mobilität zu einem integralen Bestandteil des Energiemanagements von Unternehmen werden“, prognostiziert Knapp. „Und weil sich dadurch die Energiekosten senken lassen, wird die Anschaffung zusätzlicher E-Fahrzeuge noch attraktiver – was die E-Mobilität dann weiter vorantreibt.“
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