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| Skalierbares Ladesystem für Elektrofahrzeuge | ||||||
| Das Projekt SKALE verbindet Elektromobilität und stationäre Batteriespeicher | ||||||
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Der neue Ansatz beim Forschungsprojekt SKALE soll eine zukunftsweisende Infrastrukturlösung für beliebige Parkflächen mit einer Vielzahl an Ladepunkten bieten. © Sandra Göttisheim, KIT |
Örtliche Flexibilität und hohe Effizienz
Aktuell können Elektrofahrzeuge entweder über Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC) geladen werden. Beim Laden mit Wechselstrom reduziert die Wandlung in Gleichstrom im Fahrzeug die Ladeleistung und den Wirkungsgrad des Ladevorgangs. Beim Laden mit Gleichstrom ist die Ladeelektronik in den Ladesäulen verbaut. Dies ermöglicht eine Steigerung der Ladeleistung und des Wirkungsgrads, doch auf Seiten der Infrastruktur entstehen erhebliche Kosten. "Das Problem ist, dass sich beide Ladekonzepte entweder nur auf das Fahrzeug oder nur auf einen Teil der Infrastruktur konzentrieren, nicht aber die gesamte Energieflusskette betrachten", erläutert Nina Munzke, Gruppenleiterin am ETI. Im Unterschied zu herkömmlichen Ladearten sollen die netzseitige Leistungselektronik teilweise zentralisiert, ein Pufferspeicher eingesetzt, Lastflüsse zentralisiert und die Energie in einem Gleichspannungsnetz verteilt werden. Dies soll zu Kosteneinsparungen, hoher Skalierbarkeit, Flexibilität des Anwendungsortes und einer hohen Effizienz führen.
Im Rahmen von SKALE soll ein Demonstrator der Ladeinfrastruktur aufgebaut werden. Der geplante Aufbau umfasst rund zehn Ladeplätze, eine Photovoltaikanlage mit einer Leistung von etwa 100 Kilowatt peak und einen Batteriespeicher mit einer Kapazität von ca. 50 Kilowattstunden. Mit Hilfe des Demonstrators sollen praktische Erfahrungen für Errichtung und Betrieb der Ladeinfrastruktur gewonnen werden. Die gewonnenen Messdaten fließen in die Energiesystemoptimierung und den Aufbau zukünftiger Anlagen ein.
Stabiler und sicherer Betrieb
Ladepunkte, Energiespeicher, dezentrale Energieerzeuger und Netzanschlusspunkte: Im Projekt SKALE befasst sich das ETI mit dem stabilen und sicheren Betrieb des DC-Netzes. Dazu geht es bei der Anbindung der Ladeinfrastruktur auch um die Entwicklung eines geeigneten Umrichterkonzepts für die Anbindung an das Mittelspannungsnetz, das einen hohen Wirkungsgrad hat und möglichst kompakt aufgebaut werden kann, gleichzeitig aber auch wirtschaftlich attraktiv ist. Anhand des Konzepts wird am ETI ein Labordemonstrator aufgebaut, der in Strom und Spannung skaliert ist, und Erkenntnisse über Betriebsführung und Einhaltung der Netzanforderungen liefern soll.
Auf Basis von Simulationen erstellen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT im Projekt eine Auslegungsempfehlung für das Gesamtsystem und entwickeln ein Auslegungstool, das die Ladeinfrastruktur inklusive ihrer Komponenten für einen spezifischen Standort auslegen und optimieren kann. Mit den Messdaten aus dem Demonstrator lässt sich so die Effizienz des Gesamtsystems bewerten, einschließlich der effizienten Nutzung erneuerbarer Energien.
Das Forschungsprojekt SKALE mit einem Projektvolumen von etwa 4,3 Millionen Euro wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert und ist zum Jahreswechsel gestartet. (jwa)
Details zum Batterietechnikum
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