Keine Einbahnstraße: Die Integration von Elektroautos ins Stromnetz kann der Mobilitätswende weiteren Schwung verleihen

2035 werden 130 Millionen E-Fahrzeuge auf europäischen Straßen unterwegs sein. Eine Studie von Eurelectric und EY kommt zu dem Ergebnis, dass ab dem Zeitpunkt, wenn 50 Prozent aller Fahrzeuge Stromer sind, unkoordiniertes Laden zu so starken Spannungsschwankungen führen würde, dass die Versorgungssicherheit bedroht ist.

Wenn viele Ladevorgänge gleichzeitig stattfinden, könnte dies zu Überlasten führen und auch Energiepreise kurzfristig in die Höhe schießen lassen. Die Studie zeigt, dass bei unkoordiniertem Laden die Spitzenlast in Mehrfamilienhäusern um 86 Prozent und auf Autobahnkorridoren sogar um 90 Prozent ansteigt. Um das zu vermeiden, müssen Elektroautos und ihre Ladeinfrastruktur nahtlos und intelligent ins Netz integriert werden.

Die Integration beginnt mit Kommunikation zwischen Netz und Fahrzeug

Für Versorgungsunternehmen und Energieversorger ist ein robustes Netz von großer Bedeutung. Das Verschieben von Ladevorgängen auf Zeiten, in denen Strom günstig und reichlich vorhanden ist, die bessere Anbindung und Nutzung von lokalen Speichern und das Schaffen von Anreizen, Autos außerhalb der Spitzenzeiten zu laden, können dazu führen, dass E-Autos nicht nur das Netz nicht belasten sondern es sogar stützen.

Voraussetzung dafür ist eine nahtlose Kommunikation. Geräte (PV-Anlagen, Batterien und Ladepunkte) und Akteure entlang der Wertschöpfungskette müssen in der Lage sein, Daten auszutauschen, um Energieflüsse optimieren zu können und so Überlasten vermeiden und Kosten niedrig halten zu können.

Um genau diesen Bereich voranzutreiben und eine nahtlose Kommunikation zwischen E-Autos und dem Stromnetz zu ermöglichen, haben der Charging Interface (CharIN) e.V. und EEBUS e.V. am 22. Februar eine Absichtserklärung unterzeichnet. Gemeinsam wollen die Organisationen Anwendungsfälle und Umsetzungsbereiche wie Vehicle-to-Grid (V2G) bestimmen und abbilden, End-to-End-Testoptionen wie Signaltypen und Kommunikationsprotokolle untersuchen sowie Sicherheits- und Autorisierungsfragen kläre. Das Ziel ist eine sektorübergreifende Standardisierung, die Kommunikation in der Energiewelt von der Netzanschlussebene bis zum Ladepunkt vereinheitlicht.

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CharIN ist eine internationale Vereinigung von Fahrzeugherstellern, Energieversorgern und OEMs, die darauf abzielt, das Combined Charging System (CCS) – ein Standard für das Laden von Elektrofahrzeugen mit Combo 1- und Combo 2-Steckern mit einer Leistung von bis zu 350 kW – und das Megawatt Charging System (MCS) – ein Ladestecker für Elektrofahrzeuge mit großen Batterien – als internationalen Standard für das Laden aller Arten von Elektrofahrzeugen zu etablieren. CharIN vertritt mehr als 250 Organisationen der Elektromobilität.

EEBUS ist ein Standard-Kommunikationsprotokoll, das weit verbreitet ist in der Vernetzung eletkronischer Geräte. Der Standard wird von der EEBUS Initiative verwaltet, die sich aus mehreren Unternehmen aus verschiedensten Branchen zusammensetzt. Das Protokoll vereinheitlicht die Kommunikation sektorübergreifend – von Mobilität über Wärme bis zu Elektrizität.

gridX ist eines von 17 Unternehmen, die sowohl an CHarIN als auch EEBUS beteiligt sind. Des weiteren zählen auch die OEMs EVBox, Webasto, Kostal, Mennekes und Schneider Electric dazu – allesamt Hersteller, die mit XENON kompatibel sind. Solche Kooperationen sind unerlässlich, um Elektrofahrzeuge und Gebäude in ein ganzheitliches Energiemanagement einzubinden.

Energiemanagement muss sektorübergreifend gedacht werden

Unser IoT-Gateway, die gridBox, unterstützt diese Protokolle und Standards und nutzt sie, um mit dezentralen Energieressourcen zu kommunizieren. So kann beispielsweise ein Gerät, das EEBUS unterstützt, sofort mit unserer XENON-Plattform verbunden und von ihr überwacht und gesteuert werden. Dadurch werden Energieflüsse transparenter und intelligenter.

Im Kontext der Elektromobilität können Ladesäulen, die EEBUS unterstützen, mit der gridBox kommunizieren. So können unter anderem folgende Informationen geteilt werden: Hersteller, Fehlerstatus, ankommende/abgehende EVs, Ladeleistung und -last pro Phase und Ladegrenzen zur Vermeidung von Überlastungen. Das erlaubt es auch einen Ladeplan zu erstellen, um Mobilitätsbedürfnisse mit der Ladekapazität in Einklang zu bringen. Durch die Kommunikation zwischen der gridBox, der Ladeinfrastruktur, einem Smart Meter Gateway und einer unendlichen Anzahl zusätzlicher Anlagen können Energieflüsse ganzheitlich optimiert werden. So werden Kosten gesenkt und die bestehende Infrastruktur wird optimal genutzt. Das macht Ladeinfrastruktur und das Laden sowohl wirtschaftlicher als auch nachhaltiger.

Zusätzlich zu diesen Anwendungsfällen unterstützt unsere XENON Platform das Open Charge Point Protocol (OCPP), Modbus und Geräte von mehr als 35 Herstellern. Dies gewährleistet eine nahtlose, hersteller- und sektorübergreifende Integration von Geräten und, speziell für E-Mobility-Lösungen, dass Elektrofahrzeuge intelligenter in das Netz integriert werden können.

Der Verteilnetzbetreiber Westnetz nutz die gridX API, um lokale Leistungsgrenzen dynamisch an den Netzfrequenz anzupassen. Die API ist ein weiteres wichtiges Instrument, um die optimale Auslastung des Netzes zu ermöglichen und die Mobilitätswende zu erleichtern. Das XENON-basierte Energiemanagementsystem und die API senken die Gesamtkosten und legen den Grundstein für zukünftige Innovationen - so sind dynamische Netzentgelte bereits umsetzbar und einsatzbereit, sobald die Regulatorik es zulässt.

Werden weder die Netzfrequenz noch der Ladebedarf kommuniziert, können diese nicht abgestimmt werden. Das kann zu unnötigen Leistungsbegrenzungen führen, Stromausfälle verursachen und Kosten in die Höhe treiben. Das kann zum Hindernis für die Mobilitätswende werden. Wenn Ladeinfrastruktur jedoch in das Stromnetz integriert und mit anderen Anlagen vernetzt ist und intelligent gemanagt wird, kann diese Hürde genommen werden – und im Optimalfall können Elektroautos sogar netzdienlich agieren.