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Elektroautos laden ohne Netzengpässe

11.03.2020

Verbundprojekt »LamA-connect« entwickelt intelligente und BSI-konforme Steuerungs- und Abrechnungskonzepte für die Ladeinfrastruktur.
Wenn zu Spitzenzeiten viele Elektroautos gleichzeitig geladen werden, kann dies zu Netzüberlastungen führen. Im Verbundprojekt »LamA-connect« entwickelt die PTB zusammen mit insgesamt 11 Partnern unter Führung des Fraunhofer IAO Lösungen, die ein sicherheits-, eichrechtskonformes und intelligentes Laden in unterschiedlichen Anwendungsszenarien ermöglichen.

 

 

Wie kann Ladeinfrastruktur mit hohem Sicherheitsstandard flächendeckend gesteuert und überwacht werden? Und wie gelingt die reibungslose eichrechtskonforme Abrechnung von Ladetransaktionen? Diese Fragen gehören derzeit zu den drängendsten im Bereich der Energie- und Mobilitätswende. Smart Meter Gateways, die zentralen Kommunikationseinheiten eines intelligenten Messsystems, können dafür eine adäquate Lösung sein. Sie sorgen für eine sichere Datenübertragung – vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) zertifiziert. Für die optimale Nutzung von erneuerbaren Energien sind aktuelle Informationen aus dem Stromnetz und deren sichere Übertragung essenziell. Zudem können Ladesäulenbetreiber über das intelligente Messsystem problemlos Ladepunkte steuern und auf die zur Abrechnung von Ladevorgängen erforderlichen eichrechtkonformen Verbrauchswerte zugreifen. Im Rahmen des Lastmanagements verhindern Verteilnetzbetreiber darüber hinaus bei Bedarf durch gezielte Eingriffe kritische Netzzustände.


Vor dem Hintergrund der geplanten flächendeckenden Einführung intelligenter Messsysteme in Deutschland steigt der Bedarf an geeigneten Lösungen für ein stabiles und sicherheitskonformes Energienetz, insbesondere um potenzielle Netzüberlastungen zu verhindern. Mit dem Verbundprojekt »LamA-connect« wird mit Partnern aus Wissenschaft, Energiewirtschaft und Rechtsberatung eine Koordinationsplattform mithilfe von Smart Meter Gateways entwickelt, die sowohl die Randbedingungen des Energienetzes als auch die Ansprüche der Elektrofahrzeugnutzer berücksichtigt, aber dabei stets die Herausforderungen einer hochsicheren Betriebsführung sowie die erforderliche Weiterentwicklung des bestehenden Rechtsrahmens im Blick behält.


Die Hauptaufgabe der PTB in dem Projekt ist es, die Herausforderungen zu analysieren, die sich durch die Kombination von Smart Meter Gateways mit der Ladeinfrastruktur aus der Sicht des Mess- und Eichgesetzes ergeben. Hierdurch soll im Vorfeld aufgezeigt werden, in welchen Bereichen die Komponenten noch Entwicklungsbedarf aufweisen, um ein funktionsfähiges und eichrechtkonformes Zusammenwirken von Ladeeinrichtungen und Smart-Meter Gateways abbilden zu können.


Lokales Lastmanagement in drei Anwendungsfeldern

Im bereits bestehenden Projekt »LamA – Laden am Arbeitsplatz« liegt der Fokus auf dem Aufbau und der Integration von Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge in den Unternehmensalltag von Kommunen mit besonders hohen Stickoxidwerten. Das im Januar 2020 gestartete neue Projekt »LamA-connect« knüpft an die bereits entwickelte Algorithmik zum intelligenten Laden an, setzt aber darüber hinaus einen deutlich weiteren Fokus. Durch das Projekt werden erstmals herstellerübergreifende, Smart Meter-basierte und eichrechtskonforme E-Mobilitätslösung für Deutschland geschaffen. Dabei wird die Kommunikation zwischen Ladesäule und Managementsystem standardisiert. So werden bidirektionales Laden, die wesentlich komfortablere Freischaltung des Ladevorgangs ohne RFID Karte (Plug and Charge) wie auch die direkte Kommunikation zwischen Infrastruktur und Fahrzeug in die Anwendungsfelder gebracht. Das entwickelte Gesamtsystem, das mehrere Charge Point Operators (CPOs), Verteil- und Übertragungsnetzbetreiber einbinden soll, ist somit bereit für die kommende Generation von Ladeinfrastruktur und Fahrzeugen. Neben dem ursprünglichen Anwendungsfeld »Laden am Arbeitsplatz« werden im Projekt noch zwei weitere Anwendungsfelder zu typischen Ladeszenarien untersucht: »Laden im Wohngebiet« und »Laden im öffentlichen Parkhaus«. Laboruntersuchungen runden das Projekt »LamA-connect« ab. Ziele der Arbeiten sind die Entwicklung und Simulation verschiedener Steuerungskonzepte sowie deren Bewertung. Anschließend werden Schnittstellen zur Verbundleitwarte des Netzbetreibers etabliert und Steueralgorithmen in das Netzleitsystem eingebettet. Um gleichzeitig die Ladeziele der Nutzenden zu erfüllen werden zudem kurzfristige Prognosen der Last- und der Flexibilitätspotenziale berechnet und die Ladevorgänge miteinander verknüpft.


Koordinationsplattform für Intelligente Netze ab 2022

Das Projekt »LamA-connect« wird für knapp drei Jahre vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Es soll zeigen, dass durch Smart Meter Gateways Ladeinfrastruktur mit hohem Sicherheitsstandard gesteuert und überwacht werden kann. Im Fokus des Projekts steht auch die Kooperation mit dem Fördergeber wie auch die Einbindung aller relevanten Akteure auf Bundesebene. Gerade die enge Verzahnung des Projekts mit den Aktivitäten des BMWi und des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) stellt ein Alleinstellungsmerkmal dar. Ab 2022 soll die Koordinationsplattform mit Smart Meter Gateways die Standardlösung sein, um Ladesäuleninfrastruktur in das intelligente Stromnetz zu integrieren.


Projektkonsortium
•    Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO
•    Badenova AG & Co. KG mit bnNETZE GmbH
•    Becker Büttner Held PartGmbH
•    Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
•    Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologie SIT
•    Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement (IAT) der Universität Stuttgart
•    PBW Parkraumgesellschaft Baden-Württemberg mbH
•    Physikalisch-Technische Bundesanstalt
•    Power Plus Communications AG
•    VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.
      Bereich DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE
•    Stuttgart Netze Betrieb GmbH (assoziierter Partner)

 

 
Fachbereich 2.3 Elektrische Energiemesstechnik