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1 Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik Ordinarius Prof. Dr.-Ing. U. Wagner Prof. Dr. rer. nat. Th. Hamacher (komm.) Zentrum für nachhaltiges Bauen Prof. W. Lang ENERGIEAUTARKE ELEKTROMOBILITÄT IM SMART-MICRO-GRID Dr. Willibald Prestl Nürnberg Jahrestagung Schaufensterprojekte ENERGIEAUTARKE ELEKTROMOBILITÄT IM SMART-MICRO-GRID, MICRO STECKBRIEF. Ziele des Projektes: Entwicklung eines integrierten Energiemanagementkonzeptes für die Ladung eines Elektrofahrzeugs mit optimalem Zusammenwirken mit Energieflüssen in Gebäuden. Evaluierung in Simulation und Prüfstandsversuchen sowie Demonstration in einem Einfamilienhaus und einem Parkhaus. Projektpartner: BMW AG Konsortialführung SMA Solar Technology AG Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik (IfE) Zentrum für nachhaltiges Bauen (ZNB) Laufzeit: 01/2013 bis 12/2015, Probebetrieb:

2 NUTZERORIENTIERUNG IM GESAMTKONTEXT MOBILITÄT + FAHRZEUG-BETRIEBSUMFELD Haushaltsmitglieder E-Mobil Nutzer Bewohner Vermeidung Nachteile Verfügbarkeit Komfort Einfachheit Erlebbarkeit Synergien Gesamtoptimum Kosten, CO2-footprint Lebensraum Komfort Einfachheit. 3 ZIELE / ANFORDERUNGEN AN DIE LOKALE ENERGIEVERSORGUNG DER E-MOBILITÄT. gering (1) Einhalten der maximalen Hausanschlussleistung (2) Ausreichendes Laden des Elektrofahrzeugs Technisch Komplexität Vern netzungsbed darf (3) Keine Komforteinbußen/negative Beeinflussung anderer Stromverbraucher durch E-Fahrzeug (4) Optimierung der Energiekosten Ökonomisch (5) Nutzung von erneuerbarem Ökologisch Strom aus lokaler Eigenerzeugung Sehr hoch (6) Nachweisbarkeit und Darstellbarkeit des regenerativen Ladestroms 4

3 INTEGRIERTES ENERGIEMANAGEMENT ALS LÖSUNGSANSATZ. HERAUSFORDERUNGEN: Photovoltaik-Anlage Stromnetz Wallbox Elektrofahrzeug Großverbraucher Integration unterschiedlicher Kompetenzen und Erfahrungen: Fahrzeug- + Gebäudetechnik Kompetenzaufbau in Interaktion Fahrzeug-Gebäude stationärer Batteriespeicher i Entwicklungsbefähigung für Gesamtsystem: Simulation + Prüfstände Funktionskonzept für integriertes Energiemanagement Flexible und skalierbare Systemarchitektur Heterogenes Gebäudeumfeld hinsichtlich Ausprägung, Ausstattungsumfang, Standards 5 PROJEKTÜBERSICHT Rechtliche Rahmenbedingungen Energiewirtschaftliche Randbedingungen Potential- und Konzeptstudien Nutzeranforderungen Geschäftsfelder Potenzialanalysen Entwicklung eines integrierten Energiemanagements iem Integriertes Energiemanagement iem management iem Evaluierung in Plusenergie Parkhaus Evaluierung in Plusenergie EFH SMA Solar Technology AG 6

4 THEMENSCHWERPUNKTE Entwicklungs und Bewertungsbefähigung Simulations und Prüfstandsumgebung Funktionskonzept Energieoptimierung i.v. mit Vorausschau Technologien Erzeugungs und Verbrauchsprognosen Systemarchitektur Verhandlungskonzept Fzg. < > Home Energy Management auf Basis ISO15118 Architekturvarianten: hierarchische vs. dezentrale Intelligenz hierarchisches Energiemanagement (hiem) Home Energy Management System (HEMS) Hausverbrauch Wärmeerzeuge er r. Elektrofahrzeu g Stromerzeuger Stationärspeic her dezentrales Energiemanagement (diem) Hausverb Energie- r. Manager 3 Energie- Manager x. Energie- Manager 1 Elektrofahrze ug Energie- Manager 2 Heizung Skalierbarkeit Anwendbarkeit Einfamilienhaus bis Flottensituation 7 SYSTEMARCHITEKTUR UND INTERAKTION IM INTEGRIERTEN ENERGIEMANAGEMENT. Netz u.a. Berechnung Ladeplanvorschlag und Übertragen an Fzg. Home Energy Management Solaranlage Steuerung + Information Haushalt / Gebäudesyst. Fzg. als Verbraucher Verbraucher Speicherbatterie Connected Di Drive Daten Leistung Wallbox ISO Steuerung u. Kontrolle Ladevorgang Mitteilung Energiebedarf / Abfahrtszeiten Erstellung finaler Ladeplan aus Ladevorschlag, Berücksichtigung Fzg.- Randbed. Umsetzung des Ladeplans in Fzg. 8

5 ENERGIEAUTARKE E-MOBILITÄT. EVALUIERUNG UND DEMONSTRATION 2015 Plusenergie Einfamilienhaus Flottenbetriebssituation: BMW Parkhaus Real Bewohnung Validierung Funktionskonzept und Optimierungsgüte des integrierten Energiemanagements für die Teilsysteme Fahrzeug u. Gebäude BMW als interner Flottenbetreiber: Kleinflotte von Versuchs und Dienstfahrzeuge Evaluierung der Skalierbarkeit des integrierten Energiemanagements 9 Hintergrundinformationen Das Projekt Energieautarke Elektromobiliät im Smart Micro Grid vom Einfamilenhaus bis zum Parkhaus ist eines von insgesamt rund 50 Projekten im Schaufenster Bayern Sachsen ELEKTROMOBILITÄT VERBINDET und wird mit ca. 4,5 Mio. Euro vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit im Rahmen der Schaufenster-initiative iti ti der Bundesregierung gefördert. Die Bundesregierung hat im April 2012 vier Regionen in Deutschland als Schaufenster Elektromobilität ausgewählt und fördert hier auf Beschluss des Deutschen Bundestags die Forschung und Entwicklung von alternativen Antrieben. Insgesamt stellt der Bund für das Schaufensterprogramm Fördermittel in Höhe von 180 Mio. bereit. In den groß angelegten regionalen Demonstrations- und Pilotvorhaben wird Elektromobilität an der Schnittstelle von Energiesystem, Fahrzeug und Verkehrssystem erprobt. Weitere Informationen unter xx Referent/ in: Name, Funktion, Institut 10

6 Ansprechpartner Name: Dr. Willibald Prestl Funktion: Konsortialleiter Energieautarke E-Mobilität im Smart Micro Grid Institution: BMW AG Telefon: Website: 11 BACKUP xx Referent/ in: Name, Funktion, Institut 12

7 ENERGIEAUTARKE ELEKTROMOBILITÄT IM SMART-MICRO-GRID, PHASENPLAN. Grundkonzept und Rahmen Szenarien/Parameter Systemarchitektur iem Grundkonzept Konzept und Aufbau Simulations und HiL Entwicklungsumgebung Projektsteuerung und koordination Konzept und Umsetzung des hierarchischen integrierten Energiemanagers (hiem) Konzept und Umsetzung des verteilten integrierten Energiemanagers (diem) Entwicklungsbegleitende Potenzialanalysen Evaluierung und Demonstration Einfamilienhaus Parkhaus