Verkehrs- und Stromnetze entlasten

Nachhaltige Ladeinfrastruktur für Europa

24. Februar 2022, 8:18 Uhr | Irina Hübner
Für die Antriebswende ist eine nachhaltige Ladeinfrastruktur erforderlich.
© Kindel Media | Pexels

Der Ausbau der Ladeinfrastruktur belastet die europäischen Verkehrs- und Stromnetzte stark. Netzschonende Lösungen sowie die Nutzung regionaler Energie sind also nötig. Die Hochschule Landshut arbeitet gemeinsam mit neun Partnern an einem datenbasierten Konzept für nachhaltige Ladeinfrastruktur.

Der Ausbau der Elektromobilität und der dafür notwendigen Ladeinfrastruktur ist eines der Kernziele der Europäischen Union. Schnelles Laden und Netzstabilität sind dabei die Hauptthemen. Die Konzepte hierfür benötigen umfassende Daten, um die Auswirkungen auf die Netzstabilität, die Nachhaltigkeit sowie das Optimierungspotential beurteilen zu können. Bislang ist die Datenlage allerdings sehr gering.

Hier setzt das neue Forschungsprojekt Open Mobility Electric Infrastructure (OMEI) unter Leitung der Hochschule Landshut an. Das Projektteam aus insgesamt zehn Institutionen und Unternehmen will eine frei verfügbare Datengrundlage schaffen, um eine nachhaltige, regionale Ladeinfrastruktur zu planen und Konzepte für eine intelligente Nutzung von E-Fahrzeugen zu bewerten. Zudem entwickelt das Konsortium ökologische, ökonomische und technische Lösungen für Ladeinfrastrukturen im europäischen Verkehrsnetz, die regionale erneuerbare Energien mit nachhaltiger Energiespeicherung kombinieren.

Das Konsortium will ein auf Europa übertragbares datenbasiertes Konzept schaffen, wie Elektromobilität nachhaltig und wirtschaftlich ausgebaut werden kann. Das Bundesverkehrsministerium fördert das Vorhaben mit insgesamt knapp 4,2 Millionen Euro.

Belastung der europäischen Verkehrsnetze

»Der notwendige Ausbau der Elektro-Ladeinfrastruktur belastet die europäischen Verkehrs- und Stromnetze enorm«, erläutert Projektleiter Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger, Wissenschaftlicher Leiter am Technologiezentrum Energie (TZE) der Hochschule Landshut. »um den Leistungsbedarf zu decken, brauchen wir Schnellladesysteme an den Hauptverkehrswegen in ganz Europa.« Ein solcher Netzausbau ist allerdings sehr ressourcenintensiv. Daher ist es wichtig, nachhaltige und netzschonende Ladeinfrastrukturen zu schaffen und mehr regionale erneuerbare Energien hierfür zu nutzen.

Intelligente Ladeinfrastruktur mithilfe von KI

Die Forschenden wollen deshalb im ersten Schritt Lade-, Anwender-, Energie-, und Verkehrsdaten sammeln, um die Effekte einer intelligenten Ladeinfrastruktur auf die Energiewende zu berechnen. Dazu errichtet das Team an einer europäischen Hauptverkehrsader (zum Beispiel entlang der Autobahn A3) in zwei Modellregionen Demonstrationsanlagen, die eine Schnellladesäule mit einem hybriden Energiespeicher kombinieren. Mit solchen Anlagen könnten mehr regionale Energien für die Ladung von E-Autos genutzt werden, wobei die Energiespeicher als Leistungspuffer dienen. Dies würde das europäische Versorgungsnetz weniger belasten und Kosten beim Ausbau überregionaler Ladeinfrastruktur einsparen.

Zudem plant das Team eine dritte Anlage für Endverbraucher, die bidirektional funktioniert, das heißt bei der E-Autos sowohl geladen als auch entladen werden können. »Bei dieser Vehicle-to-Home-Variante wollen wir das Potenzial der verfügbaren Speicherkapazitäten der stehenden Fahrzeuge nutzen und somit netzbasierte Lade- bzw. Entladeszenarien mithilfe von künstlicher Intelligenz entwickeln«, so Prof. Pettinger. Ziel des Teams ist es, am Ende ein gesamtheitliches Konzept für eine nachhaltige Ladeinfrastruktur vorzulegen.

Thema in die Gesellschaft tragen

So erstellen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler anhand der gesammelten Daten Simulationsmodelle, um standortunabhängige und wirtschaftliche Betriebsstrategien zu entwickeln und zu optimieren. Die generierten Daten werden schließlich über offene Datenportale zugänglich gemacht. Zudem will das Konsortium durch eine aktive Bürgerbeteiligung das Thema in die Gesellschaft tragen, um eine Akzeptanz für nötige Veränderungen zu erzeugen. Die Ergebnisse werden in einer Anwender-App transparent veröffentlicht.

Enge Zusammenarbeit des Konsortiums

Um das Projekt wie geplant umsetzen zu können, arbeiten die Projektpartner in engem Austausch zusammen: Während die Batteriehersteller JB, Fenecon sowie der Ladesäulenbetreiber MER für die Errichtung und den Betrieb der Energiespeicher bzw. Schnellladesäulen zuständig sind, erarbeitet das TZE gemeinsam mit Heitec den Systemaufbau sowie die Betriebsstrategien der Ladeinfrastruktur und der Energiespeicher. Darüber hinaus ist das TZE gemeinsam mit der Universität Passau für die Simulationsmodelle verantwortlich und testet Vehicle-to-Home-Anwendungen.

Das Unternehmen Technagon entwickelt mit Abstimmung der technischen Anforderungen eine bidirektionale Wallbox für Vehicle-to-Home-Anwendungen. TZE, IL und Technagon validieren und testen diese Anwendung an den jeweiligen Standorten und Testfahrzeugen. Auf Basis von Stromnetz- und Smart Meter-Daten, gestellt durch EVG Perlesreut eG, werden diese Betriebsstrategien auf V2G Anwendungen validiert und optimiert. Im Konsortium wird abschließend ein Betriebskonzept für Fahrzeugspeicher (V2G/V2H) erarbeitet.


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