smobility Power Management - Gesteuertes Laden als praxisnahe Anwendung

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1 smobility Power Management - Gesteuertes Laden als praxisnahe Anwendung Ergebniskonferenz smobility Erfurt, 24. September 2015 Marko Winkler, envia Mitteldeutsche Energie AG Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 1

2 Agenda Ausgangssituation Zielstellung Erfahrungen Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 2

3 Netzsicherheitsmanagement unabdingbar, da Reserven im Netz weitgehend aufgebraucht sind Status Quo Netz- und Systemsicherheit MITNETZ STROM EEG-bedingte Umspannwerk- Trafo-Auslastung bei MITNETZ STROM Auslastung kleinster Trafo 0 80 % Auslastung kleinster Trafo % Auslastung kleinster Trafo 100 % Transportkapazität im Umspannwerk vollständig ausgelastet Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 3

4 E-Fahrzeuge stellen Chance und Risiko für das Netz dar Ziel 2020: 1 Million Elektrofahrzeuge Arbeit Ø 15 kwh pro Fahrzeug Ø 15 GWh pro Tag Bruttostromverbrauch BRD Ca. 600 TWh p.a. Ca GWh pro Tag Leistung Ø 3,7-22 kw (AC) pro Fahrzeug Ø 3,7 bis 22 GW Gesamtleistung BRD Grundlast ca. 45 GW am Tag Spitzenlast ca. 82 GW am Tag E- Fahrzeuge entsprechen ca. 0,1% E- Fahrzeuge entsprechen ca. 5 bis 27 % (Basis Spitzenlast) Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 4

5 Agenda Ausgangssituation Zielstellung Erfahrungen Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 5

6 Power Management von E-Fahrzeugen erfordert systemübergreifende Kommunikation Wesentliche Elemente smobility Power Management Variabler Fahrstromtarif Fahrstromtarif Intelligente Autostrombox 22kW-Ladebox Last- und Lademanagement Netzrestriktionen Cloud Cloud Feldversuch Steuerbox mit Funkrundsteuerung Optimierung Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 6

7 Feldversuch wurde in zwei Phasen mit Schwerpunkt Thüringen durchgeführt Phase 1: Ungesteuertes Laden Feldtestdauer: 02/2014 bis 03/2015 Fahrzeuganzahl: 25 E-Fahrzeuge Untersuchung Ladeverhalten nach Nutzung (Gewerbe) und Fahrzeugtypen (12) Ableitung erster Standardladeprofile Untersuchung von Rückwirkungen auf das Energienetz Ermittlung der Anzahl der unkritisch anschließbaren E-Fahrzeuge für ein reales Ortsnetz in Abhängigkeit der fahrzeugseitigen Ladetechnologie Phase 2: Gesteuertes Laden Feldtestdauer: 04/2015 bis 09/2015 Fahrzeuganzahl: 72 E-Fahrzeuge Weiterführende Untersuchung Ladeverhalten nach Nutzung (Privat und Gewerbe) und Fahrzeugtypen (15) Technologieerprobung für gesteuertes Laden unter realitätsnahen Bedingungen Maximierung der Anzahl von E-Fahrzeugen für ein reales Ortsnetz in Abhängigkeit der fahrzeugseitigen Ladetechnologie Quelle: enviam; Bildquellen: enviam und RWE Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 7

8 Agenda Ausgangssituation Zielstellung Erfahrungen Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 8

9 Elektromobilität entwickelt sich derzeit vornehmlich in Klein- und Mittelstädten Verteilung von E-Fahrzeuge mit Ladestation nach Raumkategorien Eigentumsverhältnisse am E-Fahrzeug-Stellplatz Landgemeinde 13 % Mietobjekt 11% Kleinstadt 38 % Mittelstadt 29 % 89% Eigentum Großstadt (ab EW) 21 % Soziografische Merkmale Akzeptanz von Unterbrechungszeiten Niedrige Stromkosten bei definierten Unterbrechungszeiten 79% Marktübliche Strom- Kosten bei ständiger Verfügbarkeit 8% Quelle: enviam Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 9

10 Feldversuch zeigen deutliche Unterschiede zwischen fahrzeugseitigen Ladetechnologien Erfahrungen Ladetechnologie 1-phasig bis 3,7 kw (230V, 16A AC) 1-phasig bis 4,6/7,4 kw (230 V, 20/32A AC) 3-phasig bis 22 kw (400V, 32A AC) Ladeprofil (bei Ladung von kwh; % Akkukapazität) Ladeprofil (bei Ladung von kwh; >70% Akkukapazität) Ladeprofil (bei Ladung von kwh) Spezifische Auswirkung auf Niederspannungsnetz Asymmetrische Belastung des Niederspannungsnetzes Lange Ladezeiten führen zu hoher Gleichzeitigkeit und ggf. zu längeren Spannungsbandverletzung Stärkste asymmetrische Belastung des Niederspannungsnetzes (auf 20A pro Phase in Deutschland begrenzt) Mittlere Ladezeiten und Gleichzeitigkeit führen zu Spannungsbandverletzung Symmetrische Belastung des Niederspannungsnetzes Kurze Ladezeiten führen zu geringer Gleichzeitigkeit und vornehmlich kurzzeitigen Spannungsbandverletzung Bildquelle: OEMs Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 10

11 Überschreitung der Grenzwerte der Spannungsqualität vor allem an langen Netzausläufern Beispiel Referenzortnetz Rückersdorf Energienetze sind historisch gewachsen Last der E-Fahrzeuge durch Ladevorgänge übersteigt typische Haushaltslasten. In Abhängigkeit der fahrzeugseitigen Ladetechnologie, der Anschlussart und der Beschaffenheit lokaler Energienetze können E-Fahrzeuge während des Ladevorgangs netzkritische Situationen provozieren. Legende: Rot Haushalte Grün E-Fahrzeuge Blau PV Einspeisung Legende: Skala BM- Auslastung < Norm Norm > Norm Bildquelle: AST Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 11

12 Gegebenheiten zur Installation der steuerbaren Ladeinfrastruktur waren sehr unterschiedlich Aufbau Infrastruktur Bildquelle: enviam Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 12

13 Fahrstromtarif erhöht Wirtschaftlichkeit und bietet Anreiz zur Lastverlagerung Variabler Fahrstromtarif enviam emobil Strom 14a EnWG* berechtigt Netzbetreiber bei Steuerbarkeit einer Verbrauchseinrichtung ein reduziertes Netzentgelt zu verlangen E-Fahrzeuge können durch einen netzdienlichen Anschluss privilegiert werden Intelligente Messsysteme ermöglichen zukünftig variable Stromtarife 3 Zonen-Tarif für TAB Mitteldtl. und Thüringen Preisspreizung (brutto)** ~30% Preisvorteil HT 25,99 Cent/kWh MT 21,99 Cent/kWh NT 17,99 Cent/kWh werktags (Montag bis Freitag) Wochenende und Feiertage ***) Vergleich erfolgt ggü. Grundversorgung enviam *) Steuerung von unterbrechbaren Verbrauchseinrichtungen in Niederspannung **) Grundpreis ohne Ladesäulenoption: 5,52 pro Monat (Brutto) Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 13

14 Last- und Lademanagement ermittelt Netzrestriktionen für das Laden der E-Fahrzeuge Erstellung Netzladeprofil Lokale Last und Einspeisung Lastmanagement Prognose Ladeverhalten E-Fahrzeuge Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 14

15 Autostrombox optimiert Ladung aus Kundensicht unter Berücksichtigung von Vorgaben Funktionsbeschreibung Steuerbox Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 15

16 Kostenoptimiertes Laden führt zu Netzlastreduktion und -verschiebung Ungesteuertes Laden vs. kostenoptimiertes Laden (werktags, normiert) Bildquelle: enviam Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 16

17 smobility Power Management bietet Vorteile für Energienetze und E-Fahrzeugnutzer Fazit Ladetechnologie des E-Fahrzeuges hat großen Einfluss auf die Nutzungsmöglichkeiten die Wirtschaftlichkeit und die Rückwirkungen auf das Niederspannungsnetz Behandlung als unterbrechbare Verbrauchseinrichtung verbessert Wirtschaftlichkeit von E-Fahrzeugen Variable Fahrstromtarife mit definierten Unterbrechungszeiten werden durch Kunden akzeptiert Handelsübliche E-Fahrzeugtypen konnten erfolgreich auf Basis DIN EN Mode 3 gesteuert geladen werden Steigerung der Maximalzahl von E-Fahrzeugen pro Niederspannungsnetz durch netzdienliches gesteuertes Laden ist möglich Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 17

18 Fragen? Ansprechpartner: Marko Winkler Tel: 0371/ Ilmenau, Chemnitz, Seebach Seite 18