Ein neuer Ansatz zur Ladesteuerung soll auch ohne Netzausbau oder komplexe Messtechnik Netzüberlastungen verhindern.

 

Mit mehreren hundert Metern Kabeln und sechs simulierten Haushalten haben Forschende des Cologne Institute for Renewable Energy (CIRE) der Fakultät für Informations-, Medien- und Elektrotechnik der TH Köln eine eigenentwickelte Lösung für kommunizierende Ladestationen getestet. Im Projekt „GridMaximiser“ steuert ein Algorithmus auf Basis von Netzzustandsdaten die optimale Auslastung und berücksichtigt dabei auch die Ladepräferenzen der Nutzenden, wie die Universität jetzt mitteilte. 

„Wenn sich viele Haushalte in einem Wohnviertel ein Elektroauto anschaffen, kann das Laden der Fahrzeuge zu Herausforderungen für die Stabilität des Stromnetzes führen“, sagt Projektleiter Prof. Dr. Eberhard Waffenschmidt vom CIRE. Um einer Überlastung vorzubeugen, gebe es zwei aufwendige Möglichkeiten: Zum einen den kostenintensiven und langwierigen Netzausbau und zum anderen die Ausrüstung der Gebäude mit komplexer Messtechnik. „Wir verfolgen einen einfacheren Weg, um die Ladevorgänge untereinander koordiniert und netzdienlich zu steuern. Unsere Lösung basiert auf dem Schwarm-Prinzip.“

Dafür sammelt die entwickelte Anwendung Messdaten von bereits in den Gebäuden vorhandenen Ladestationen und kann auf dieser Basis den aktuellen Netzzustand bestimmen. So sollen Ladevorgänge so gesteuert werden können, dass die Verteilnetze nicht überlastet und die erlaubten Spannungsbänder, sprich die obere und untere Grenze der Spannung, nicht unter- und überschritten werden.

Selbständige Verwaltung der Ladeinfrastruktur

„Unsere Lösung erfordert keine Anbindung an die Leitwarte des Netzbetreibers“, erklärt der zweite Projektleiter, Prof. Dr. Ingo Stadler vom CIRE. Ein zusätzliches Steuergerät, um die verfügbare Ladeleistung zu verteilen, werde ebenfalls nicht benötigt. „Wir setzen auf eine Ladeinfrastruktur, die sich nach der Installation selbständig verwaltet, ohne dass eine zentrale Instanz die Kontrolle übernimmt. Das bedeutet weniger Aufwand bei Planung und Koordinierung.“
  Zur Planung der Ladevorgänge bestimmt der Algorithmus zunächst den Netzzustand und nutzt dazu Messdaten wie die elektrische Spannung und die Stromstärke sowie Standardlastprofile, um den aggregierten Stromverbrauch von Geräten wie Backofen oder Waschmaschine innerhalb eines Haushalts zu ermitteln. Darauf aufbauend verteilt das Programm dann freie Netzkapazitäten auf zu ladende E-Autos, wobei auch die Ladestandpräferenzen der Autonutzer berücksichtigt werden.

Nach Angaben der Forschenden ist die Anwendung in den USA bereits patentiert, in der EU werde sie noch geprüft. In einem Folgeprojekt soll die im Labor erprobte Anwendung jetzt um ein Energiemanagementsystem erweitert werden, um weitere steuerbare Stromverbraucher wie beispielsweise Wärmepumpen einzubeziehen. Darüber hinaus ist ein Realtest mit einem Netzbetreiber geplant.

Die Laufzeit des Projektes „GridMaximiser“ betrug 18 Monate. Das Land Nordrhein-Westfalen und der Europäische Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) förderten das Vorhaben mit über 800.000 Euro.