Elektrofahrzeuge können Netzschwankungen mindern

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Das Forschungsprojekt INEES hat Mitte Juni seinen Abschlussbericht vorgelegt. INEES steht für "Intelligente Netzanbindung von Elektrofahrzeugen zur Erbringung von Systemdienstleistungen". Im Rahmen des Projekts haben die Kooperationspartner Volkswagen, LichtBlick, SMA Solar Technology sowie das Fraunhofer Institut Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) die Möglichkeit untersucht, durch einen Pool von Elektrofahrzeugen eine ausgleichende und stabilisierende Wirkung auf die Stromnetze zu erreichen.

Die Idee der Forschungspartner: Die gepoolten Batterien der Elektrofahrzeuge bilden einen verbrauchsnahen Stromspeicher signifikanter Größe, der die Schwankungen im Stromnetz ausgleichen kann. Die Fahrzeuge könnten sowohl Strom laden, als auch Energie zurück in das Stromnetz liefern. Dieses Konzept wurde in einem einjährigen Flottenversuch umgesetzt.

Aufbau des Feldversuchs

SMA Solar Technology hat für den Flottenversuch eine als Experimentiersystem konzipierte, bidirektionale DC-Ladestation entwickelt und eine Kleinserie von 40 Geräten gefertigt. Volkswagen hat 20 Fahrzeuge des Modells VW e-up mit einer bidirektionalen Ladefunktion ausgestattet und eine Kommunikationsanbindung zwischen Ladesteuerung und Volkswagen-Backend eingebaut. Als Nutzerschnittstelle wurde eine Mobiltelefon-App entwickelt. So konnten die Teilnehmer des Flottenversuchs testen, wie sich ihr persönliches Fahrverhalten und die Anforderungen des Strommarktes miteinander verbinden lassen. Sie haben ihre Fahrzeugbatterie zur Unterstützung des Stromnetzes freigegeben.

Den Forschungspartnern zufolge hätten die Teilnehmer durch die Freigabe der Batterie grundsätzlich keine Einschränkungen in ihrer alltäglichen Mobilität festgestellt. Dazu habe auch das im Projekt entwickelte Anreizsystem in Form einer Schwarm-Strom-Prämie beigetragen. Die Prämie haben die Teilnehmer erhalten, sobald sie einen Teil ihrer Batteriekapazität für die energiewirtschaftliche Nutzung freigaben. Das Energie- und IT-Unternehmen LichtBlick hat die Elektrofahrzeuge über seine Steuerungssoftware Schwarm-Dirigent in den Energiemarkt eingebunden.

Deckung der Poolbetriebskosten erscheint schwierig

Den Ergebnissen des Feldversuchs nach, können Elektrofahrzeuge mit hoher Sicherheit und kurzer Reaktionszeit eine Leistungsreserve für das Stromnetz bereitstellen. Die energiewirtschaftliche Analyse habe jedoch ergeben, dass die Erbringung von Regelleistung durch einen Elektrofahrzeugpool unter den aktuellen Rahmenbedingungen nicht rentabel ist. Geplante Gesetzesänderungen, technische Weiterentwicklungen und der Wandel des Energiesystems könnten den Forschungspartnern zufolge die Wirtschaftlichkeit in Zukunft deutlich verbessern.

Das Fraunhofer IWES in Kassel hat im Rahmen des Projekts die wissenschaftliche Begleitforschung zur Belastung der Verteilnetze und zum volkswirtschaftlichen Nutzen der Erbringung von Regelleistung aus Elektrofahrzeugen übernommen. Danach liege der volkswirtschaftliche Nutzen des Systems insbesondere in der Effizienz. Damit ließen sich in der langfristig steigenden Bedeutung von Speichern für den Betrieb des Stromnetzes im Sekundärregelleistungsmarkt voraussichtlich hohe Anteile realisieren. Eine komplette Deckung der Poolbetriebskosten erscheint den Wissenschaftlern zufolge aus heutiger Sicht jedoch schwierig.

In einer Belastungsanalyse zum Verteilungsnetz haben die Fraunhofer-Forscher untersucht, ab welchen Durchdringungsgraden mit gleichzeitig rückspeisenden Elektrofahrzeugen es zu Netzengpässen durch eine unzulässige Spannungsänderung an einem Niederspannungsknoten, Leitungsüberlastungen durch Überschreitung des thermischen Grenzstromes und Transformatorüberlastung bei Überschreitung der Nennscheinleistung kommen kann. Im Ergebnis sei kurzfristig nur in heute schon stark belasteten Netzausläufern mit Engpässen zu rechnen. Mittelfristig seien Belastungsänderungen in den Netzausbau einzuplanen. Hierbei könnten zukünftige Smart-Grid-Technologien, wie etwa leistungsflussabhängige Sollspannungsregler und regelbare Ortsnetztransformatoren, die Aufnahmefähigkeit der Netze generell erhöhen und dadurch die Netzausbaukosten reduzieren.

Das von der Bundesregierung zum "Leuchtturmprojekt der Elektromobilität" erklärte Forschungsprojekt wurde in der Laufzeit vom 1. Juni 2012 bis zum 31. Dezember 2015 durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit gefördert. Die INEES-Forschungsergebnisse sollen künftig dabei helfen, die Elektromobilität mit der Energiewirtschaft zu verknüpfen.