Forschung: E-Mobilität und das intelligente Laden der Zukunft

Ob jüngste Fördermaßnahmen im Rahmen der E-Mobilitätsoffensive oder große Allianzen im Autokonzernbereich: Als essenzieller Bestandteil klimagerechter Mobilität sind E-Autos auf dem Vormarsch. Die Fahrzeuge aber sind nur so sauber wie der geladene Strom und entsprechend unerlässlich ist ein hoher Anteil erneuerbarer Energien. Dabei stellt die schwankende Verfügbarkeit grüner Energie das Versorgungsnetz vor neue Herausforderungen.

„Mit unserer Arbeit treiben wir die Energieforschung im Sinne der österreichischen Klima- und Energiestrategie weiter voran. Wir unterstützen die Entwicklung einer intelligenten Ladeinfrastruktur, die kein geschlossenes System darstellt, sondern mit dem Fahrzeug, mit lokalen Energieproduktionsstätten, dem Netz und schließlich den Energiemärkten interagiert. Dabei suchen wir nach Ladestrategien, die umweltfreundlich, kundenorientiert und gleichzeitig netzdienlich sind“, erklärt ASCR-Geschäftsführer Robert Grüneis den Forschungsschwerpunkt.



Bild: Forschungsleiter Andreas Schuster, E-Fahrzeug-Lenkerin, ASCR-Geschäftsführer Robert Grüneis

Bereits 2013 gemeinsam von Siemens Österreich, Wien Energie, Wiener Netze, Wirtschaftsagentur Wien und der Seestädter Entwicklungsgesellschaft Wien 3420 AG ins Leben gerufen, forscht Aspern Smart City Research (ASCR) mit Echtdaten aus dem Stadtentwicklungsgebiet aspern Seestadt an Lösungen für die Energiezukunft im urbanen Raum. Konkretes Forschungsziel ist dabei die Energieerzeugung, deren Verteilung, Speicherung und nicht zuletzt Verbrauch so zu optimieren, dass daraus nachhaltige ökologische wie ökonomische Vorteile für Stadt und Bewohner entstehen.

Der unmittelbare „Smart Charging“-Forschungsort ist die neue multifunktionale Hochgarage „SEEHUB“ der List Group und BOE Gebäudemanagement GmbH in aspern Seestadt. Auf dem Dach der Parkgarage findet sich neben Fußballfeldern auch eine 12 kWp Photovoltaikanlage. In Verbindung mit einem Batteriespeicher und einem dynamischen Netzanschluss versorgt diese innovative AC- und DC-Ladeinfrastruktur auf Parkebene 1 das von Siemens entwickelte Lademanagement „E-Car Operation Center“ und optimiert in der finalen Ausbaustufe cloudbasiert – sowie im Zusammenspiel mit dem lokalen Microgrid-Controller des Gebäudes – die einzelnen Ladevorgänge. Um ihr E-Fahrzeug kostenfrei im Rahmen des ASCR-Forschungsprojekts „tanken“ bzw. den Ladeprozess starten zu können, benötigen E-Fahrzeuglenker lediglich eine App (verfügbar für iOS und Android). „Möchte ein Kunde zu einem bestimmten Zeitpunkt wieder losfahren, ermittelt das Siemens Lademanagement künftig für die zur Verfügung stehende Zeitspanne die optimale Ladestrategie. Dabei werden nicht nur Fahrzeugtype, augenblicklicher Ladestatus und aktuelle Netzparameter berücksichtigt, sondern z.B. auch Wetterprognosen für die Energieproduktion der PV-Anlage miteinbezogen“, so ASCR-Geschäftsführer Georg Pammer.

„Mit unseren Lösungen können wir elektrische Energie puffern und für unterschiedliche Ladezyklen zur Verfügung stellen“, sagt Gerd Pollhammer, Head of Siemens Smart Infrastructure CEE. „Pufferlösungen sind sehr wichtig, um Spitzen im Energieverbrauch zu nivellieren und Bezugsleistungen sicherzustellen – insbesondere, wenn man den Energieverbrauch eines Stadtteils als Gesamtsystem betrachtet. Es besteht hier die besondere Möglichkeit mit Echtdaten zu forschen, nachhaltige und innovative Produkte aus dem Energiebereich zu testen und weiterzuentwickeln.“

Nutzungsverhalten am Mobilitätsknotenpunkt Auch vier Ladestationen von Wien Energie sind in das Projekt eingebunden bzw. Teil des „E-Car Operation Centers“. Im Zuge des Forschungsprojekts will man mehr zu intelligenten Ladestrategien, Lastmanagement und Nutzungsverhalten lernen. „Der Mobilitätsknotenpunkt Garage ist für die Elektromobilität ein ganz wesentliches Forschungsumfeld, hier findet in Großstädten die Mehrheit der Ladevorgänge statt. Deshalb wollen wir uns das Nutzungsverhalten in der Seestadt genauer ansehen“, so Michael Strebl, Wien Energie-Geschäftsführer. „Unsere Systeme sollen künftig netzdienlich, aber auch kundenorientiert sein. Das heißt, wir wollen den vorhandenen Ökostrom so intelligent wie möglich nutzen, verteilen und Netzüberlastungen verhindern. Und: Dem Kunden ein startbereites Auto bieten, genau dann, wenn er es braucht.“

Intelligentes, stabiles Netz

Ebenfalls zentraler Bestandteil der Infrastruktur ist der von Wiener Netze entwickelte „Grid-Controller“. Er überwacht den Zustand des Versorgungsnetzes. „Smart Charging ist ein wichtiger und aus Netze-Sicht unbedingt erforderlicher Schritt, wenn wir Richtung E-Mobilität gehen“, betont Wiener Netze-Geschäftsführer Thomas Maderbacher. „Unser Versorgungsnetz zählt zu den sichersten Europas. Damit das auch in Zukunft so bleibt, sind Forschungsprojekte wie dieses hier wichtig“, so Maderbacher und weiter: „Für den erwarteten Anstieg von Elektro-Fahrzeugen in Zukunft ist punktuell ein moderater Netzausbau notwendig. Es braucht aber in jedem Fall geeignete Steuerungsmittel, um das Netz vor Überlastung zu schützen. Neben dem Einsatz von intelligenten Lastmanagementsystemen, Anreize für Konsumenten durch gestaffelte Tarife, sind auch bei Bedarf Steuerungsmöglichkeiten durch die Netzbetreiber notwendig.“

Mit vorausschauender Planung, Investition und Forschung sorgen die Wiener Netze bereits heute dafür, dass die Stromversorgung in Wien und Umgebung auch in Zukunft sicher und für die Energiewende bereit ist. Jährlich investieren die Wiener Netze dazu 300 Millionen Euro.