Forschungsprojekt e-solcar - Elektrofahrzeuge als mobile Speicherkraftwerke. Dr.-Ing. Artur Napierala

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1 Forschungsprojekt e-solcar - Elektrofahrzeuge als mobile Speicherkraftwerke Dr.-Ing. Artur Napierala 1

2 Motivation - Reduzierung des Stromverbrauches (Energieeffizienz) - verstärkte Nutzung der Kernenergie - Entwicklung von Verfahren zur CO 2 -emissionsfreien Kohleverstromung (z.b. Oxyfuel-Verfahren) 00:00 02:24 04:48 07:12 09:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 00:00 1,0 Juni-Tag 0,9 Dezember-Tag - Nutzung regenerativer Energiequellen0,7 für die Stromerzeugung P/Pmax 0,8 0,6 0,5 0,4 0,3 * Wasser * Biomasse * Solarthermie * Photovoltaik * Windenergie 0,2 0,1 0,0 00:00 02:24 04:48 07:12 09:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 00:00

3 Motivation Strommäßig überlastete Leitungen werden sofort abgeschaltet Im Gegensatz zu allen anderen Energieträgern (z.b. auch Gas) ist Strom in großem Maßstab nicht speicherbar Die Erzeugung im Kraftwerk muss somit minuten-genau dem Verbrauch folgen. EEG (Vorrang für Einspeisung aus erneuerbaren Quellen)

4 Motivation Nord-West-Region -Fläche 39,7 % -Einwohner 51,5 % -Windleistung 55,0 % kw/qkm 101 kw/te 339 Nord-Ost-Region -Fläche 30,4 % -Einwohner 20,1 % -Windleistung 41,4 % kw/qkm 99 kw/te 655 Süd-Region -Fläche 29,9 % -Einwohner 28,4 % -Windleistung 3,6 % kw/qkm 9 kw/te 40

5 Motivation Netzhöchstlast ca MW Netzschwachlast ca MW Kraftwerke in der 50hertz Regelzone (P inst in MW) Spannungsebene (kv) 380/ Thermisch ~ ~ Pumpspeicher KW ~ ~ 500 Wind-KW ~ 780 ~ Photovoltaik 0 ~ 300 Biomasse, andere ~ 20 ~ Total ~ ~ Total ~

6 Motivation Mit freundlicher Genehmigung der 50 Hertz-Transmission GmbH

7 Motivation Abschätzung für die Stadt Cottbus ( Einwohner) Max. installierbare PV-Leistung: Max. Ladeleistung E-Mobility: Höchste derzeitige Netzlast: ca. 200 MW MW ca. 60 MW Projekt e-solcar Solartankstelle mit Photovoltaik (100 kw) und stationärer Batterieanlage (500 kwh) Solar Energy Research Field (MWFK) Flottenversuch Elektrofahrzeuge (46 Fahrzeuge) und Ladeinfrastruktur (100 Ladesäulen) e-solcar Projekt (MWE)

8 Implementierung PV-Module (100 kwp) Stationäre Batterie (500kWh) Umrichter Mirco-Grid (SMA) öffentliches Netz (20 kv) Ladesäule Fahrzeugumrichter BMS E-Car Elt Daten NS-Netz Daten HöS-Netz

9 Implementierung Gas PV-Module (100 kwp) Mini-BHKW (Gasmotor) Hz Stationäre Batterie (500kWh) Umrichter Mirco-Grid (SMA) öffentliches Netz (20 kv) Ladesäule Fahrzeugumrichter BMS E-Car Elt Daten NS-Netz Daten HöS-Netz

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11 Implementierung Ladestationen e-solcar Neubau Energiezentrum 15 Opel Corsa - BTU Campus ca. 16 Säulen PV Anlage 100kW peak 1 BTU Versuchsfahrzeug Batterie 500 kwh

12 Implementierung Neubau Energiezentrum Ansteuerung von der Netzleitstelle 15 Opel Corsa Ladestationen e-solcar - BTU Campus ca. 16 Säulen PV Anlage 100kW peak Bi-direktionaler Lader e-solcar Teilprojekt 1 BTU Versuchsfahrzeug Bi-direktionaler Lader e-solcar Teilprojekt Batterie 500 kwh

13 Implementierung MikroGrid Erzeuger, Speicher und Abnehmer - PV-Anlage (100 kwp) - Block-Heiz-Kraftwerk (geplant) - Stationäre Speicheranlage (500 kwh) - Schwungmassenspeicher (geplant) - 15 Ladesäulen - 15 Elektrofahrzeuge und ein Range-Extender Mess- und Steuerraum im FMPA-Gebäude

14 e-solcar ( ) - BB-Leitprojekt Elektromobilität Projektpartner: - Vattenfall Europe Generation * DEKRA Fahrzeugtestzentrum am Lausitzring - German E Cars 30 Opel Corsa * Opel (PKW) * Mercedes Benz (Transporter) * Toyota (SUV) - BTU Cottbus * 50 Hertz Transmission * Energieversorgung Cottbus 11 Mercedes Sprinter Förderndes Ministerium - Wirtschaftsministerium Brandenburg - Wissenschaftsministerium Brandenburg 4 Toyota Highlander

15 e-solcar ( ) - BB-Leitprojekt Elektromobilität Projektpartner: Umbau auf Elektroantrieb - Vattenfall Europe Generation * DEKRA Fahrzeugtestzentrum am Lausitzring - German E Cars 30 Opel Corsa * Opel (PKW) * Mercedes Benz (Transporter) * Toyota (SUV) - BTU Cottbus Umbau auf Elektroantrieb bzw. Range-Extender Betrieb * 50 Hertz Transmission * Energieversorgung Cottbus 11 Mercedes Sprinter Förderndes Ministerium - Wirtschaftsministerium Umbau von Brandenburg Hybrid auf Plug- - Wissenschaftsministerium In Hybrid Brandenburg 4 Toyota Highlander

16 e-solcar ( ) - BB-Leitprojekt Elektromobilität 15 Opel Corsa Bi-direktionaler Lader 11 Mercedes Sprinter Ansteuerung von der Netzleitstelle 50 Hz-T in Berlin Bi-direktionaler Lader 4 Toyota Highlander Bi-direktionaler Lader

17 e-solcar ( ) - BB-Leitprojekt Elektromobilität Sturmtief Xynthia : Windeinspeisung in der Regelzone 50Hz Transmission 12'000 10'000 Ist-Vertikale Last Ist-Hochrechnung 50HzT-Regelzone Ca. 230 GWh 8'000 6'000 4'000 P in MW 10 2'000 Millionen Elektrofahrzeuge (alle KFZ in Ost-Deutschland) mit 500 km elektrischer Reichweite (100kWh) bringen GWh unter der Annahme, dass 50 % der Fahrzeuge gerade am Netz sind und noch einen Ladehub von +/-50 % haben -2'000-4' : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : :00

18 e-solcar ( ) - BB-Leitprojekt Elektromobilität Sturmtief Xynthia : Windeinspeisung in der Regelzone 50Hz Transmission 12'000 10'000 Ist-Vertikale Last Ist-Hochrechnung 50HzT-Regelzone Ca. 230 GWh 8'000 6'000 4'000 P in MW 2' '000-4'000 0,5 Millionen Elektrofahrzeuge (5% der Kfz in Ostdeutschland) mit 100 km elektrischer Reichweite (20 kwh) bringen unter der Annahme, dass 50 % der Fahrzeuge gerade am Netz sind und spontan (wenige Sekunden) mit 20 kw ge- oder entladen werden können, eine pos./neg. Regelleistung von MW für ca min : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : :00

19 erste Ergebnisse Prototyp CETOS im August 2011 Prototyp PLANTOS-Pritsche im September 2011

20 erste Ergebnisse Prototyp PLANTOS-Bus im Oktober 2011 Übergabe der 30 CETOS an Vattenfall und BTU im Juni 2012

21 erste Ergebnisse Übergabe der 12 PLANTOS an Vattenfall und BTU im September 2012

22 erste Ergebnisse 1. Jahr Testphase e-solcar

23 erste Ergebnisse 1. Jahr Testphase e-solcar Auto Summe Aufladungen Private Fahrten Dienstliche Fahrten Kilometerstand nach 1. Jahr Verbrauch in kwh Kosten in km CB - EC CB - EC CB - EC km CB - EC CB - EC CB - EC km CB - EC CB - EC CB - EC km CB - EC CB - EC CB - EC km CB - EC , CB - EC CB - EC Gesamtergebnis

24 erste Ergebnisse

25 erste Ergebnisse Lastspitzenreduzierung

26 erste Ergebnisse Entwicklung eines Basiskonzeptes Kommunikationsschnittstelle zwischen Ladesäule und Elektrofahrzeug entwickelt Lademanagementsystem der Ladesäule implementiert Energiemanagementsystem des Ladesäulenparks implementiert Hardwareseitige Ertüchtigung der Ladesäulen für gesteuertes Laden Ausrüstung der Ladesäulen mit intelligenten Messgeräten Ladecontroller und SPS in Ladesäulen eingebaut Einrichtung einer Industriesteuerung mit Software-SPS im MSR-Raum digitale Kommunikation zwischen Ladesäule und Elektrofahrzeug realisiert

27 erste Ergebnisse Softwareseitige Ertüchtigung der Ladesäulen und des Ladesäulenparks nötige Funktionsbausteine programmiert Ladesäulen kommunikationstechnisch an das EMS angebunden Voraussetzungen für die Ansteuerung aller Ladesäule geschaffen Konzeptionierung der Fahrplangenerierung begonnen

28 erste Ergebnisse Bidirektionales Laden V2G

29 nächste Schritte Inbetriebnahme BHKW Inbetriebnahme EMV Labor

30 Herzlichen Dank für die Aufmerksamkeit Weitere Infos unter