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Je mehr E-Autos durch Deutschland fahren, desto weniger CO2 gelangt in die Atmosphäre. Dass das Stromnetz den höheren Bedarf auch zu Spitzenzeiten decken kann, liegt unter anderem am „Smart Charging“.
„Smart Charging“ meint das intelligente Laden von Elektroautos. Elektrofahrzeuge laden immer dann, wenn es wirtschaftlich sinnvoll ist. Das umfasst zum einen Ladevorgänge in Zeiten, in denen der Strom günstig ist. Zum anderen bedeutet Smart Charging auch Lastmanagement: die Anpassung der Ladegeschwindigkeit und -leistung an die verfügbare Netzkapazität und die Bedürfnisse des Autobesitzers. Lastmanagement stellt sicher, dass Elektrofahrzeuge an ihrem Standort optimal geladen werden. Ob zuhause oder am Arbeitsplatz – intelligentes Laden vermeidet hohe Netzaufrüstungskosten sowie Spitzentarife und nutzt den vorhandene Netzanschluss optimal.
1. Verzögertes/zeitlich festgelegtes Starten und Stoppen des Ladevorgangs (Lastspitzen-Management)
Verteilnetzbetreiber bzw. -anlagen können ein Signal an den jeweiligen Ladepunkt senden, um das Laden von E-Autos im Falle von Lastspitzen zu regulieren oder abzubrechen. Das funktioniert dank Echtzeitdaten über die am jeweiligen Standort zur Verfügung stehende Energie.
Fahrer von Elektroautos stecken ihr Fahrzeug bei Ankunft an, aber der Ladevorgang beginnt erst zum festgelegten Zeitpunkt oder wenn die Strompreise am günstigsten sind. Dadurch minimiert sich die Lastkurve (normalerweise besteht abends eine große Nachfrage), die Netzbelastung wird verringert.
Das McKinsey Zentrum für Zukunftsmobilität1 kam bei einer Studie mit 150 Haushalten zu dem Ergebnis, dass durch die Umformung der Stromlastkurve die Spitzennachfrage um fast 50 Prozent gesenkt werden kann. Die folgende Grafik verdeutlicht eine Senkung von +30 Prozent auf +16 Prozent:
2. Aktiver Lastenausgleich durch V2G-Laden
Die V2G-Technologie macht geparkte Elektrofahrzeuge zu Energieanbietern. Abhängig von der Energienachfrage speisen die Fahrzeuge Strom aus der Fahrzeugbatterie zurück in das Stromnetz oder werden flexibel geladen. Die dynamische Anpassung der Ladegeschwindigkeit/-leistung (kWh) auf Basis der unmittelbaren Verfügbarkeit der Netzkapazität stellt die nächste Stufe von „Smartness“ dar. Diese Art der Ladung bezeichnet man als aktiven oder dynamischen Lastenausgleich.
Viele intelligente Ladestationen auf dem Markt bieten „standardmäßigen“ Lastenausgleich. Das heißt, die gesamte verfügbare Netzkapazität wird gleichmäßig aufgeteilt. InCharge von Vattenfall hingegen ermöglicht einen „dynamischen“ Ausgleich der Last: Die Überwachung erfolgt aktiv in Echtzeit, sodass der Nutzer vom Laden mit hoher Leistung profitiert, während gleichzeitig sichergestellt wird, dass der Stromanschluss nicht überlastet wird.
Die folgende Abbildung veranschaulicht den Unterschied zwischen standardmäßigem und dynamischem Lastenausgleich, bezogen auf Privathaushalte. Die Darstellung beruht auf der Annahme, dass eine standardmäßige Privatgarage eine Netzkapazität von 32 A in Anspruch nimmt, (wovon 25 A für das Laden von Elektroautos und 7 A für andere Lasten wie Beleuchtung, Heizung usw. benötigt werden).
Szenario 1:Wenn die 7 A, die für andere Lasten in der Garage vorgesehen sind, genutzt werden und nur ein Fahrzeug angesteckt ist, besteht kein Unterschied zwischen standardmäßigem und dynamischem Laden. Beide EV-Ladestationen laden mit 25 A.
Szenario 2: Die Nutzung der 7 A bleibt aus (0 A). Dann laden die Ladestationen mit standardmäßigem Lastenausgleich mit maximal 25 A, wohingegen Stationen mit dynamischem Ausgleich der Last die vollen 32 A nutzen und das Auto mit voller Geschwindigkeit laden.
Szenario 3: Wenn zwei Autos angesteckt werden, kann die Ladestation mit standardmäßigem Lastenausgleich die zur Verfügung stehenden 25 A nur gleichmäßig aufteilen und beide Autos mit je 12,5 A laden. Eine Ladestation mit dynamischem Lastenausgleich von Vattenfall InCharge lädt hingegen beide Autos mit jeweils 16 A auf.
Szenario 4: Handelt es sich beim zweiten Wagen um einen Renault Zoe oder ein ähnliches Modell, werden mindestens 13 A benötigt, um den Ladevorgang zu starten. Deshalb funktioniert der standardmäßige Lastenausgleich nicht. Eine Ladestation von Vattenfall InCharge ist so intelligent, dass sie dem Zoe 14 A zuteilt und die restlichen 11 A dem anderen Elektroauto.
Smart Charging bietet sich auch für Fuhrparks an. Dann arbeiten mehrere E-Ladestationen in Clustern zusammen und teilen die zur Verfügung stehende Energie dynamisch untereinander auf. Auf diese Weise wird einer Überlastung der Netzkapazität zuverlässig vorgebeugt.
„Vattenfall hat sich dazu verpflichtet, eine Zukunft ohne fossile Brennstoffe zu ermöglichen, und investiert deshalb fortlaufend in die Entwicklung und Bereitstellung intelligenter Ladelösungen. Ziel ist, die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen zu beschleunigen sowie Kosten für die Branche und somit auch für die Kunden einzusparen, während Stromnetze nachhaltig im Gleichgewicht gehalten werden.“
Pon Paulraj, Hardware-Experte – Strategie- und Produktentwicklung
1 Forschungsbericht von McKinsey: https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/the-potential-impact-of-electric-vehicles-on-global-energy-systems