Auswirkungen Elektromobilität auf Niederspannungsnetze

Transkript

1 Auswirkungen Elektromobilität auf Niederspannungsnetze SaxMobility II Vernetzte (e-)mobilität erfahren!

2 Netzrückwirkungen beim Ladevorgang von Elektrofahrzeugen Feldversuch in Einfamilienhaussiedlung - 1~phasiges Laden - Überprüfung: Einhaltung der U-Qualität DIN EN Laden auf Arbeit Feldversuch in Bürogebäude - 3~phasiges Laden - Fehleranalyse Bild: Stephan Karberg Bild: Stephan Isensee Seite 2

3 Seite 3

4 Installation der Ladepunkte Bilder: Stephan Karberg Insgesamt 10 Ladepunkte Installiert an den Hausanschlüssen 1 Fahrzeug pro Haushalt Seite 4

5 Einbau der Messgeräte Bilder: Stephan Karberg Seite 5

6 PQ Box 100 DEWE 2600 Messkonzept Bild: a-eberle Bild: Dewetron DEWE 2600 nur koordinierte Messung ÖB PQ-Box 100 kompletter Zeitraum LB LB LB LB LB Transformatorstation 67a 67b 67d 67f 67h TS 67 67c 67e 67g 67i KV HAK 1 HAK 2 HAK 3 HAK 4 HAK 5 Garage Seite 6

7 Genutzte Fahrzeuge Koordinierte Ladung: 6x Citröen C-Zero 2x Opel Ampera 1x Renault Kangoo 1x Nissan Leaf Unkoordinierte Ladung: 6x Citröen C-Zero 2x Mitsubishi i-miev 1x Nissan Leaf Bild: Stephan Karberg Seite 7

8 Versuchsablauf EFZ auf Phase 1 EFZ auf Phasen gleichverteilt Koordinierte Ladung Unkoordinierte Ladung EFZ auf Phasen gleichverteilt Seite 8

9 Schwerpunkt der Untersuchung: Netzrückwirkungen U q U q - (I V1 + I V2 ) * Z kv = U V ΔU Z kv Übergabestelle I I V2 I V1 U V Z V2 Z V1 Bild: FH Wilhelmshaven Seite 9

10 Auswertung: Unsymmetrie Unkoordinierte Ladung Erhöhung der Spannungsunsymmetrie trotz gleichmäßiger Verteilung der Ladepunkte auf die 3 Phasen Ungleichmäßige Verteilung der Ladevorgänge bedingt durch Nutzerverhalten Geringe Anzahl Fahrzeuge Unsymmetrie Seite 10

11 Auswertung: Zusammenfassung 1. Deutlicher Einfluss auf die Spannungsunsymmetrie. - trotz gleichmäßiger Aufteilung der Ladepunkte 2. Einsatz dreiphasiger Ladegleichrichter bzw. Lademanagement zu bevorzugen. - bei AC- und DC-Ladestationen Seite 11

12 U ( ) / % Auswertung: Oberschwingungsspannungen im Netz 2,5 2 1,5 1 0,5 OS-Spannungen in Leiter L1 (kein Fahrzeug lädt) KV HAK1 HAK2 HAK3 HAK4 HAK Harmonische Seite 12

13 U ( ) / % Auswertung: Oberschwingungsspannungen im Netz 2,5 2 1,5 1 0,5 OS-Spannungen in Leiter L1 (alle Fahrzeuge laden) KV HAK1 HAK2 HAK3 HAK4 HAK Harmonische Seite 13

14 Auswertung: Oberschwingungsströme der Verbraucher Stromharmonische 5. Stromharmonische Vorzugsphasenlage Haushalte C-Zero 1 C-Zero 2 C-Zero 3 C-Zero 4 C-Zero 5 C-Zero 6 Leaf Ampera Kangoo Vorzugsphasenlage Haushalte Seite 14

15 Auswertung: Zusammenfassung 1. Deutlicher Einfluss auf die Spannungsunsymmetrie. - trotz gleichmäßiger Aufteilung der Ladepunkte 2. Einsatz dreiphasiger Ladegleichrichter bzw. Lademanagement zu bevorzugen. - bei AC- und DC-Ladestationen 3. Winkeldiversität zwischen den verschiedenen EFZ-typen sehr gering. 4. Kompensationseffekte zwischen EFZ und Haushaltsgeräten vorhanden. Seite 15

16 Laden auf Arbeit Abbruch der Ladung bei 3~ Anschluss Seite 16

17 Laden auf Arbeit Messkonzept PQ Box 100 DEWE 2600 Bild: a-eberle Bild: Dewetron Seite 17

18 Laden auf Arbeit Schwerpunkt der Untersuchung: Netzrückwirkungen U q U q - (I V1 + I V2 ) * Z kv = U V ΔU Z kv Übergabestelle I I V2 I V1 U V Z V2 Z V1 Bild: FH Wilhelmshaven Seite 18

19 Laden auf Arbeit Nachbildung im Teststand Bild: TU Dresden Seite 19

20 Laden auf Arbeit Auswertung: Messergebnisse Grenzwert 15te Verlauf des Effektivwerts von Strom und Spannung Betrag der ungeraden Spannungsharmonischen ohne EFZ (links) und mit EFZ (rechts) Seite 20

21 Laden auf Arbeit Auswertung: Zusammenfassung 1. Grund der Abschaltung liegt in der 15. Spannungsharmonischen. - Grenzwertüberschreitung 2. Ursache sind wahrscheinlich andere Verbraucher im Netz. - Vorwiegend Geräte ohne PFC bzw. mit passiver PFC. (PFC = Leistungsfaktorkorrektur) 3. Gegenmaßnahme: Abschalten der Quelle oder Einbau geeigneter Filter. Seite 21

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Kontakt: Stephan Isensee Netzplanung Strom Tel.: (0351)