Großtechnische Integration von Elektrofahrzeugen in bestehende Infrastrukturen

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1 Großtechnische Integration von Elektrofahrzeugen in bestehende Infrastrukturen Frederik Prof. Dr.-Ing. Constantinos Sourkounis Energiesystemtechnik und Leistungsmechatronik Ruhr-Universität Bochum 1

2 Übersicht Motivation Die bestehende Energieversorgungsinfrastruktur Integrationsszenarien Simulation der Integrationsszenarien Auswertung der Simulationsergebnisse 2

3 Motivation Elektromobilität ist alte Technik ( ), die sich gegen Konkurrenz durch billiges Öl nicht durchsetzen konnte. Detroit Electric

4 Motivation Unabhängigkeit von der knapp werdenden Energieressource Öl Reduzierung der Emissionen von CO 2, Feinstaub und Lärm im Straßenverkehr Erreichung der Klimaschutzziele 4

5 Die bestehende Energieversorgungsinfrastruktur HöS HS Trafo zentrale Kraftwerke Übertragungsnetz MS dezentrale Kraftwerke Verteilnetz NS Verbraucher, dezentrale Kraftwerke, Ladesäulen 5

6 Die bestehende Energieversorgungsinfrastruktur Bisherige Situation: Verbrauchsorientierte Energiebereitstellung schlechte Auslastung der Netzkapazitäten Neue Aufgaben: Ausbau der dezentralen Kraftwerke Größere Nutzung der Erneuerbaren Energien Angebotsorientierte Energienutzung 6

7 Integrationsszenarien Szenario 1: Einbindung der Elektrofahrzeuge in das Netz als normale Verbraucher Szenario 2: Einbindung der Elektrofahrzeuge in das Netz als gesteuerte Verbraucher 7

8 Szenario 1: Normale Verbraucher Die Nachfrage bestimmt das Energieangebot + Vermeidung von Emissionen am Ort der Fahrzeugnutzung (CO 2, Feinstaub, Lärm) keine nennenswerte CO 2 Einsparung erhöhte Nachfrage an Werktagen nach Feierabend vermutlich größere Leistungsreserven der Kraftwerke nötig vermutlich größere Kapazitäten des Verteil- und Übertragungsnetzes nötig 8

9 Szenario 2: gesteuerte Verbraucher Das Angebot bedingt die Nachfrage (Im Rahmen der Flexibilitäten) + Vermeidung von Emissionen am Ort der Fahrzeugnutzung + gleichmäßigere Verteilung der Last bessere Auslastung der Energieversorgungsinfrastruktur + angebotsabhängige Nutzung von Erneuerbaren Energien bessere Nutzung der Erneuerbaren Energien CO 2 Einsparung 9

10 Realisierung der Laststeuerung direkte Laststeuerung: Der Energieversorger schaltet, Zentrale Freigabe über Rundsteuersignale großer Verwaltungsaufwand marktbasierte Lastbeeinflussung über Preisanreize: Der Verbraucher schaltet in Abhängigkeit von einem Preis- Zeitplan oder dynamischen Preissignal. Selbstorganisierendes System 10

11 Simulation Modellregion: Gesamteinwohnerzahl (vergleichbar mit Herne) Stadt mit Einwohnern (vergleichbar mit Lünen) weitere kleine Städte mit Einwohnern kleine Dörfer Dezentrale Einspeisung: Windpark Gesamtnennleistung: 80 MW Vorhersage des Energieangebotes: 4 Stunden im Voraus bei 10% Genauigkeit Fahrzeugflotte: Fahrzeuge (ca 15% der privaten Fahrzeuge) Unterschiedliche Leistungsklassen: Ladeleistung zwischen 2 und 20 kw pro Fahrzeug 11

12 Die Modellregion Windpark Übertragungsnetz Umspannwerk Verbraucher Verbraucher 12

13 Verbrauch im Verteilnetz Windpark Übertragungsnetz Umspannwerk Verbraucher Verbraucher 13

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15 Leistungsbezug aus dem Übertragungsnetz Windpark Übertragungsnetz Umspannwerk Verbraucher Verbraucher 15

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17 Ergebnisse Durch die Integration der Elektrofahrzeuge in die elektrische Infrastruktur als gesteuerte Verbraucher Lässt sich ein Netzausbau im Verteilnetz und im Übertragungsnetz vermeiden Können Erneuerbare Energien effizienter genutzt werden und CO 2 -Emissionen wirkungsvoll vermieden werden 17

18 Zusammenfassung Motivation Die bestehende Energieversorgungsinfrastruktur Integrationsszenarien Simulation der Integrationsszenarien Auswertung der Simulationsergebnisse 18

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