Netzrückwirkungen von Elektrofahrzeugen bei der hybriden Kopplung zwischen elektrischem Energienetz und Elektromobilität

Werden Elektrofahrzeuge durch die fortwährend wachsende Sektorkopplung zwischen elektrischer Energie und Mobilität im Verteilernetz geladen, so ist es einerseits Aufgabe des Verteilernetzbetreibers, eine angemessene Netzinfrastruktur zur Verfügung zu stellen, andererseits ist genauso auf die Einhaltung der zulässigen Grenzwerte der Spannungsqualität zu achten. Beide Aspekte gewinnen mit zunehmender Marktdurchdringung von Elektrofahrzeugen immer mehr an Bedeutung. In diesem Artikel soll schwerpunktmäßig auf die Netzrückwirkungen ausgewählter Elektrofahrzeuge eingegangen werden. Dafür wurden im Zuge einer Masterarbeit mit der Technischen Universität Graz (Sulzenbacher, A.: Niederfrequente Netzrückwirkungen von Elektrofahrzeugen. Masterarbeit, Institut für Elektrische Anlagen, TU Graz, 2016) die niederfrequenten Netzrückwirkungen der Elektrofahrzeuge des Fuhrparks der Energie Steiermark und der Energie Steiermark Mobilitäts GmbH im Verteilernetz messtechnisch erfasst und im Detail analysiert. Mit Hilfe der erfassten Messdaten werden typische Ladeverhalten der ausgewählten Elektrofahrzeugen als auch deren Netzrückwirkungen ermittelt. Mit den daraus gewonnenen Erkenntnissen können die Spannungsqualität beurteilt sowie Mindestkurzschlussleistungen an Verknüpfungspunkten errechnet werden. Die durchgeführten Messungen zeigen, dass ein Großteil der untersuchten Elektrofahrzeuge einphasiges Ladeverhalten mit Ladeströmen kleiner 16 A aufweist. Es handelt sich hierbei zum großen Teil um ohmsch-kapazitive Verbraucher mit Leistungsfaktoren von annähernd 1. Ein geringer Anteil der untersuchten Elektrofahrzeuge weist einen einphasigen Ladestrom größer 16 A auf. Bei einem geringen Anteil der untersuchen Elektrofahrzeuge treten auch Merkmale wie verhältnismäßig hohe Blindleistungsabgabe (zeitweilig Leistungsfaktoren im Bereich von 0,77 kapazitiv), Leistungsschwankungen sowie hohe Oberschwingungsströme auf. Zieht man für eine Worst-case-Betrachtung zur Ermittlung von Mindestkurzschlussleistungen genau jene Fahrzeuge heran, so werden hohe Kurzschlussleistungen im Bereich von ca. 1 MVA benötigt. Um die aufgrund der Spannungsqualität benötigten Mindestkurzschlussleistungen gering zu halten, müssten die Hersteller von Elektrofahrzeugen zukünftig verstärkt auf dreiphasige Ladung und netzfreundlichere Stromrichter setzen.