Lokale Gleichstromnetze für den Ausbau der Elektromobilität

An der effizienteren Integration regenerativ erzeugten Stroms in das Ladenetz für Elektrofahrzeuge arbeiten Forschende des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB und der Universität Bayreuth. Als Projektpartner zur Seite stehen ihnen drei mittelständische Unternehmen: Die Firma Richter R&W Steuerungstechnik aus Oberfranken als Konsortialführer, der Ladedienstleister "eCharge Hardy Barth" aus der Oberpfalz und der Energiedienstleister "EnQS" aus Karlsruhe. 
 
Zum Hintergrund: Erneuerbare Energieanlagen sind in der Regel dezentrale Gleichstromquellen. Die Einbindung des regenerativ erzeugten Stroms in das öffentliche Wechselstromnetz verursacht viele Wandlungsschritte, die unnötige Energieverluste zur Folge haben. Zudem wird das Stromnetz anfälliger für Störungen. Die Partner im Projekt Emobigrid setzen daher auf lokale Gleichstromnetze, sogenannte "DC-Grids". Batteriespeicher, Photovoltaikanlagen, Windräder und Wasserstofftechnologien werden darin möglichst verlustarm gekoppelt. Dies entlastet wiederum die Stromnetze, die gegenwärtig nur schwach ausgebaut sind.

Bidirektionales Gleichstromladen anvisiert

Die lokalen Gleichstromnetze werden ihrerseits mit dem übergeordneten Wechselstromnetz gekoppelt. Die Projektpartner konstruieren dadurch eine übergreifende Energieinfrastruktur, die gleichzeitig die effiziente Integration nachhaltiger Energiequellen unterstützen und den weiteren Markthochlauf der E-Mobilität erleichtern soll. Ein lokales Gleichstromnetz ist bereits Teil des Energiemanagements am Fraunhofer IISB. Darin integriert sind verschiedene Energiequellen und Speicherkonzepte – etwa eine Photovoltaikanlage, Wärme- und Kältespeicher, Batteriespeicher und ein Blockheizkraftwerk. Die Schlüsselkomponente innerhalb des Gleichstromnetzes sind, wie Fraunhofer in einer Mitteilung bekannt gibt, Gleichstromwandler, die effizient, zuverlässig und sicher arbeiten.

Im Projekt Emobigrid arbeiten die Beteiligten aktuell an der Entwicklung eines Wandlers, der speziell für das bidirektionale Gleichstromladen optimiert ist. Sein Spannungsbereich ist so breit, dass sich neben PKW auch Nutzfahrzeuge wie Gabelstapler und LKW laden und entladen lassen. Erst das bidirektionale Laden ermöglicht es, die Batterien der E-Fahrzeuge als Zwischenspeicher im Stromnetz zu nutzen. Dadurch puffern sie die Überproduktion erneuerbarer Energien ab.

Praxisorientierter Ansatz

Auf die Praxistauglichkeit legen die Partner besonderen Wert. "Wir werden alle unsere Lösungen auf industrietaugliche Ressourcen ausrichten. Das heißt konkret: speicherprogrammierbare Steuerungen statt Tischrechner, Echtzeitbetriebssysteme statt Windows, Smart-Meter-Gateways statt unsicherer Internetkommunikation", erklärt Bernd Zeilmann, Geschäftsführer der Firma Richter R&W Steuerungstechnik. Zum Einsatz sollen standardisierte und intelligente Messsysteme kommen, die dem bestehenden Energierecht entsprechen. Professor Gerhard Fischerauer, der an der Universität Bayreuth den Lehrstuhl für Mess- und Regeltechnik innehat, betont: "Es müssen sowohl gewerbliche Unternehmen, private Fahrzeughalter, als auch öffentliche Verkehrsbetriebe diese bidirektionale Ladeinfrastruktur nutzen können."

Emobigrid ist eines von sechs vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) geförderten Verbundprojekten zum Ausbau der Elektromobilität. Insgesamt werden diese Projekte im Rahmen der "Förderrichtlinie Elektromobilität des BMDV" mit rund 10 Millionen Euro unterstützt. Allein auf Emobigrid entfallen davon rund 3 Millionen Euro.