Ausbau der Ladeinfrastruktur aus Betreibersicht
Die Herausforderung ist Leistung nicht Energie HV MV MV LV 6 MVA 400 kva 4,000 kwh/a 2,500 kwh/a * 50-250 kva Ladeanforderungen für EVs und Netzkapazitäten scheinen sich bzgl. Leistungen auf den 1. Blick zu unterscheiden. Der tägliche Energiebedarf pro EV liegt allerdings bei nur ca. 7kWh. Der zusätzliche Energiebedarf aller dt. Fahrzeuge (ca. 90-100 TWh) bedeutet kein Problem für die LV-Netze, falls die Energie gesteuert bezogen wird. 200 kva 22 kw 43 kw 11 kw 3.3 kw 43 kw 12 kw 2 kw 2 kw 2 kw 2 kw 2 kw 2 kw * Calculation base 12.500km/a 20kWh/100km
00:00 00:50 01:40 02:30 03:20 04:10 05:00 05:50 06:40 07:30 08:20 09:10 10:00 10:50 11:40 12:30 13:20 14:10 15:00 15:50 16:40 17:30 18:20 19:10 20:00 20:50 21:40 22:30 23:20 Kapazitätsauslastung EVs und elektrische Versorgungsnetze Gleichzeitige Ladevorgänge können auch die leistungsfähigen deutschen Energienetze gefährden Einflüsse von Elektrofahrzeugen und Ladevorgängen auf Netzauslastung 120% 110% 100% 90% 80% Zusätzliche Last durch Ladevorgänge, ungesteuert (25% Marktanteil von eautos im Verteilnetzbereich) > Smart Charging begrenzt die Auswirkungen der durch Ladevorgänge verursachten, zusätzlichen Last im Verteilnetz > Überlastsituationen können vermieden werden 70% 60% 50% 40% 30% 20% Zusätzliche Last durch Ladevorgänge, gesteuert durch Smart Charging (25% Marktanteil von eautos im Verteilnetzbereich) Lastprofil H0: Haushalte > Smart Charging eröffnet die Möglichkeit, stark fluktuierende erneuerbare Energien (PV,Wind) einzubinden > Kein Komfortverlust für den Nutzer, da die Ladezeit von seinen Vorgaben gesteuert wird 10% 0% Maximale Dimensionierung des Transformators
Aktuell treten die größten Belastungen durch E-Fahrzeuge für Energienetze in Zeiten hoher Last auf > Datengrundlage: 540.000 Ladevorgänge aus 2015 an innogy Ladeinfrastruktur > Peaks für Ladebedarf von E-Fahrzeugen sind Morgens (Ankunft an der Arbeitsstätte) und Abends (Ankunft Zuhause) > Peaks in Niederspannungsnetzen (durch Haushalte) sind Mittag und Abends > Smart Charging, und damit intelligente Ladeinfrastruktur ist unabdingbar, um die volkswirtschaftlich beste Lösung zu erreichen
Kunden bieten Flexibilität beim Laden an Hohes Potential um Last zu verschieben Basis: 450.000 Ladevorgänge an öffentlicher Ladeinfrastruktur. Bezogene Leistung / max. mögliche Ladeleistung der ladenden Autos bezogen auf jede Stunde des Jahres 2014. Für 300 Stunden des Jahres laden alle verbundenen Autos mit voller Leistung. Ohne weitere Annahmen oder Eingriffsmöglichkeiten gilt für die Netzplanung: Gleichzeitigkeitsfaktor 1. Aber, in der Regel parken die Fahrzeuge rund 40-60% länger als sie zum laden benötigen. -> gesteuertes, 3-phasiges Laden mit 22kW ermöglicht die Flexibilität den Ladewunsch mit der Netzsituation zu vereinbaren ohne Netze auszubauen.
OEMs planen Schnelllader Ist das Netz in der Lage diese Leistungen bereitzustellen? Auto-Technologie Car Charger AC - 3/11/22/43 kw DC 50 /(150/350) kw Zum Vergleich: Tankstelle 1.8 MW Netzkapazitäten Mittelspannungsleitung 6 MW Ortsnetzstation 400 kva / 630 kva 12 kva (z.b. Irland, USA) Niederspannungskabel 150-200 kw Passende Netz/Ladeinfrastruktur Wenn hohe Ladeleistungen jederzeit garantiert werden müssen ist der Anschluss an Mittelspannungssysteme vorzusehen
Die Nutzung von Ladeoptimierungen ist oft günstiger als Netzausbau Die Verfügbarkeit hoher Ladeleistungen zu jeder Zeit verursacht zusätzliche Kosten: Kosten für Netzinfrastruktur 1 MS/LS-Transformator (630kVA 3 ): 40,000 Kabel (5-6, Länge insg. 1.8km): 180,000 Summe: 220,000 ~ 500 / kw Zusätzliche Kosten enstehen im MS und HS-Netz En Ausbau des Niederspannungsnetzes für 22kW gesicherte Leistung kostet also ca. 11.000 HS MS LS Kabel... 1 Kosten für Netzinfrastruktur: http://www.dena.de/fileadmin/user_upload/projekte/energiesysteme/ Dokumente/denaVNS_Abschlussbericht.pdf p. 147 3 630kVA ~ 440 kw max. Grundlast Gesicherte Leistung
log (Verbrauch / dezentrale Erzeugung) EVs und elektrische Versorgungsnetze Netze werden zur Versorgung langfristig benötigt 3 Verbraucher 2 1 Gemeinden, die vom Stromimport abhängig sind (und dafür Verteilnetze brauchen) 0-1 1 10 100 1000 10000 100000 1000000 Einwohner Gemeinden, die sich mit Hilfe von Speichern autark versorgen können -2-3 -4 Produzenten Darstellung für das Jahr 2035 Gemeinden, die mit Stromexport zusätzliche Wertschöpfung generieren (und dafür Verteilnetze brauchen) 8
Aus Sicht der Netze müssen wir Smart Charging ermöglichen und einfordern Durch Smart Charging kann der überwiegende Anteil der potenziellen Netzausbaukosten vermieden werden. Mit der ISO15118 steht das dazu notwendige Protokoll zwischen Infrastruktur und Fahrzeug zur Verfügung. Aus Sicht DSO sollte dieser sicherstellen, dass bevorzugt netzfreundliche Ladeinfrastruktur aufgebaut wird, um nicht wie beim PV-Ausbau in einen nacheilenden Automatismus zu laufen in dem der DSO die Nachrüstung bezahlt. EnWG 14a bietet den DSOs die Möglichkeit ein Lademanagement zu installieren. Es erlaubt z.b. reduzierte Netzentgelte für unterbrechbare Lasten. E-Fahrzeuge sind mehr als nur unterbrechbare Lasten, sie können gesteuert Lastprofilen folgen. Ungesteuerte Ladeinfrastruktur hat erheblich höheren Netzausbaukosten zur Folge.
Danke für Ihre Aufmerksamkeit The research leading to these results has received funding from the European Union Seventh Framework Programme (FP7/2007 2013) under grant agreement No. 608957.