Trade-EVs II – Trade of Renewable, Aggregated and Distributed Energy by Electric Vehicles

Im Projekt Trade-EVs II wurden verschiedene intelligente Ladestrategien für Elektrofahrzeuge untersucht. Solche Ladestrategien können die Betriebskosten von Elektrofahrzeugen senken, aber die Umsetzung wird durch regulatorische und technische Hürden erschwert. Das Projekt Trade-EVs II hat gezeigt, dass die Umsetzung intelligenter Ladestrategien technisch möglich ist. Jährliche Ersparnisse von mehreren Hundert Euro pro Fahrzeug können erzielt werden und das gesamte Energiesystem kann davon profitieren.

Motivation

Elektrofahrzeuge bieten eine klimafreundliche Alternative zu herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor und tragen zur Reduzierung des CO₂-Ausstoßes im Verkehrssektor bei. Sie sind damit eine Schlüsseltechnologie zur Bekämpfung des menschengemachten Klimawandels. Allerdings stellen gestiegene Strompreise infolge der Energiekrise eine Herausforderung für die breite Markteinführung der Elektromobilität dar. Durch intelligente Ladestrategien können Preisschwankungen am Strommarkt jedoch gezielt genutzt und Kosten gesenkt werden. Zusätzlich ermöglicht das bidirektionale Laden eine Einspeisung überschüssiger Energie in das Netz, wodurch zusätzliche Einnahmen generiert werden können.

Use Cases and Regulation

Zum Beginn des Projekt wurden relevante Use Cases von gesteuertem und bidirektionalem Laden identifiziert. Der unidirektionale Use Case spotmarktoptimiertes Laden von Elektrofahrzeugen wurde für den Feldversuch ausgewählt. Die Use Cases Spitzenlastkappung, Erbringung von Primärregelleistung und zeitliche Arbitrage wurden mithilfe von Simulationen untersucht. Die Use Cases wurden jeweils in standardisierten Steckbriefen dokumentiert und durch ein e3-Value Model visualisiert.

Die Umsetzung dieser Use Cases wird von verschiedenen technischen und regulatorischen Hürden behindert. Diese Hürden wurden im Projekt im Rahmen der Begleitforschung des Feldversuchs untersucht. Für die Umsetzung des Use Cases Spotmarktoptimiertes Laden ist ein nicht-statischer Stromtarif erforderlich. Der rechtlicher Hintergrund nicht statischer Stromtarife wurde in einem Grundlagenpapier untersucht.

Weitere Informationen

• Use-Cases, Akteure & Zielgruppen: Mit SAP, EWS und Nextmove in die Zukunft des gesteuerten Ladens – FfE
• Was ist ein Aggregator in Trade-EVs II? – FfE
• Nicht-statische Stromlieferverträge: Rechtlicher Hintergrund und Herausforderungen für die Anwendung beim strompreisoptimierten Laden – FfE

Feldversuch

Im Feldversuch des Gesamtprojekts wurde der Use Case spotmarktoptimiertes Laden erprobt. Dabei wurden die Flotten der Projektpartner SAP, Nextmove und EWS aggregiert und in ein virtuelles Kraftwerk eingebunden. Coneva übernahm die Rolle des technischen Aggregators und EWS die Rolle des Energielieferanten. Die FfE begleitete den Feldtest wissenschaftlich .Die Energiebeschaffung erfolgte unter Berücksichtigung der Flottenverfügbarkeit preisoptimiert am Spotmarkt. Der Feldtest demonstrierte damit die Umsetzbarkeit des spotmarktoptimierten Ladens.

Erlöspotenziale

Neben dem Feldversuch wurden verschiedene Use Cases simulativ mithilfe des Optimierungsmodells eFlame untersucht. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass mit den untersuchten Use Cases jährliche Erlöse von mehreren Hundert Euro pro Fahrzeug erwirtschaftet werden können. Aufgrund höherer Preisspreads, konnten auf dem Intraday Markt höhere Erlöse, als auf dem Day-Ahead Markt erzielt werden. Durch eine besonders hohe Preisvolatilität, konnten im Jahr 2022 die höchsten Erlöse erzielt werden. Die Kombination verschiedener Use Cases (Multi-Use) und Märkte ist möglich. Durch die Kombination verschiedener Spotmärkte können die Erlöse im Vergleich zum Day-Ahead Markt fast verdreifacht werden.

Weitere Informationen:

• Lohnt sich das Laden von Elektrofahrzeugen mit variablen Tarifen? – FfE
• Opportunity or risk? Model-based optimization of electric vehicle charging costs for different types of variable tariffs from a consumer perspective
• Assessing the incorporation of battery degradation in vehicle-to-grid optimization models

Energiesystemrückwirkungen

Sowohl individuelle Nutzer:innen von Elektrofahr-zeugen als auch das gesamte Energiesystem können von intelligenten Ladestrategien profitieren. Mithilfe des Energiesystemmodells ISAaR wurde die Rückwirkung bidirektionaler Elektrofahrzeuge auf das Energiesystem untersucht. Dafür wurde ein Szenario ohne bidirektionalen Elektrofahrzeuge (Ref) und ein Szenario mit bidirektionalen Elektrofahrzeugen (bidi) analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass bidirektionale Elektrofahrzeuge zu einer effizienteren Nutzung des Gesamtsystems beitragen. Die Gesamtkosten des Energiesystems können um bis zu 11,6 Mrd. €/a reduziert werden, was zu günstigeren Stromkosten führt. Die fossile Energieerzeugung und der Zubau von stationären Batteriespeichern kann reduziert werden.

Projektpartner

Für das Projekt Trade-EVs II bildete die FfE zusammen mit den Partnern SAP SE, CYX mobile KG (Nextmove), und EWS Elektrizitätswerke Schönau eG ein Konsortium.

Förderung

Das Forschungsprojekt wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMW) gefördert (Förderkennzeichen: 01MV20006E).