Beitragsreihe Elektromobilität: Anwendungsfälle von Bidirektionalem Laden

Die Elektromobilität ist ein zentraler Forschungsbereich der FfE und Teil von zahlreichen Forschungsprojekten. In der folgenden Beitragsreihe werden verschiedene Themenbereiche vorgestellt. Ein Fokus liegt auf Szenarien für Elektrofahrzeuge und Ladesäulen in Deutschland. Im weiteren werden die unterschiedlichen Ladestecker erklärt, sowie verschiedene Netzintegrationsmöglichkeiten durch gesteuertes und bidirektionales Laden beschrieben. Zum Abschluss wird auf die Klimabilanz von Elektrofahrzeugen eingegangen.

Dies ist der sechste Beitrag einer Reihe von 7 Beiträgen, die nun sukzessive auf unserer Website erscheinen und in dieser Tabelle verlinkt werden.

Übersicht über die Themen der Beitragsreihe Elektromobilität
1.   Entwicklung der Elektromobilität
2.   Ladepunkte
3.   Steckertypen
4.   Privates und öffentliches Laden
5.   Smart Charging
6.   Anwendungsfälle von Bidirektionalem Laden
7.   Ökobilanz von Elektrofahrzeugen

 

Bidirektionale Elektroautos (EV), welche Energie aus dem Fahrzeugen zurückspeisen können, ermöglichen eine Vielzahl von Anwendungsfällen und neuen Geschäftsmodellen. Im Rahmen des Projekts „Bidirektionales Lademanagement“ (BDL) werden folgende Anwendungsfälle detaillierter betrachtet und deren Erlöspotenziale bewertet. Ebenso werden die resultierenden System- und Netzrückwirkungen analysiert.

Die Anwendungsfälle lassen sich in die drei Kategorien Vehicle-to-Grid (V2G), Vehicle-to-Home (V2H) und Vehicle-to-Business (V2B) unterteilen. V2G bedeutet hierbei, dass durch aktive Vermarktung oder das Anbieten von System-/Netzdienstleistungen Kosten reduziert bzw. Einnahmen erzielt werden (front-of-meter). Im Gegensatz dazu zielen die beiden anderen Gruppen auf eine lokale Optimierung hinter dem Zähler (behind-the-meter) ab.

Tabelle 1 gibt einen Überblick ausgewählter Anwendungsfälle für das bidirektionale Laden und deren Umsetzung im Projekt BDL.

 Anwendungsfälle für das bidirektionale LadenTabelle: Ausgewählte Anwendungsfälle für bidirektionales Laden

 

Kurzbeschreibung der Anwendungsfälle:

Spitzenlastkappung: Senkung der Lastspitze an einem (Unternehmens-)Standort mit registrierender Leistungsmessung (RLM) durch gesteuertes Laden/Entladen von bidirektionalen Fahrzeugen. Das Elektrofahrzeug wird zu Zeiten mit geringer Last geladen und in Zeiten der höchsten Lastspitze entladen.

Eigenverbrauchserhöhung: Erhöhung des Eigenverbrauchs von selbsterzeugtem Strom (z. B. durch eine PV-Anlage) bzw. Reduktion des Netzbezugs durch Zwischenspeicherung des Überschussstroms in der Fahrzeugbatterie und Versorgung des Haushalts aus der Batterie des bidirektionalen Fahrzeugs.

Zeitliche Arbitrage (Intraday): Aggregation und Vermarktung der Lade- und Entladeflexibilität von bidirektionalen Fahrzeugen am Intraday-Markt. Das Elektrofahrzeug wird zu Zeitpunkten mit günstigen Preisen geladen und zu Zeiten mit hohen Preisen entladen.

Zeitliche Arbitrage (Day-Ahead): Aggregation und Vermarktung der Lade- und Entladeflexibilität von bidirektionalen Fahrzeugen am Day-Ahead-Markt. Das Elektrofahrzeug wird zu Zeitpunkten mit günstigen Preisen geladen und zu Zeiten mit hohen Preisen entladen.

Echter Grünstrom (mit PPA): Optimierung des Lastgangs an einem Gewerbestandort mit bidirektionalen Fahrzeugen zur Erreichung eines möglichst hohen Grünstromanteils, um im Rahmen von Power-Purchase-Agreements (PPA) kontrahierte Energiemengen zu maximieren, Geld zu sparen und (nachweislich) ein grünes Image aufbauen zu können.

Primärregelleistung: Bereitstellung von Primärregelleistung durch einen aggregierten bidirektionalen Fahrzeugpool. Die Wallboxen messen dezentral (perspektivisch regionale Messung durch ÜNB) die Netzfrequenz und speisen bei zu niedriger Netzfrequenz Energie zurück bzw. laden bei zu hoher Netzfrequenz.

Lokale Netzdienstleistungen: Bereitstellung von lokaler Flexibilität für den Verteilnetzbetreiber (ggf. Übertragungsnetzbetreiber) zur Behebung von Netzengpässen. Die bidirektionalen Fahrzeuge laden/entladen basierend auf einem Signal des Netzbetreibers oder per Abruf eines Aggregators.

Redispatch: Bereitstellung von regionaler Flexibilität für die Übertragungs-/Verteilnetzbetreiber zur Behebung von Netzengpässen im Übertragungs-/Verteilnetz. Hierzu laden bidirektionale Fahrzeuge vor dem Engpass und/oder entladen hinter dem Engpass.

Blindleistungsbereitstellung: Bereitstellung von Blindleistung in einer definierten Netzregion durch die Wallbox. Die benötigte Blindleistung wird vom Netzbetreiber vorgegeben. Die Blindleistung ist auch ohne angestecktes, bidirektionales Fahrzeug nur durch die Wallbox durchgehend bereitstellbar.

Tarifoptimiertes Laden/Entladen: Ausnutzung von zeitlich variablen Stromtarifen durch Laden zu Zeiten mit niedrigen Strompreisen und Entladen der Fahrzeugbatterie zur Versorgung des Haushalts zu Zeiten mit hohen Strompreisen. Dieser Use Case ist sehr ähnlich zum Anwendungsfall 2: Eigenverbrauchserhöhung.

Flottenmanagement: Durch eine Optimierung der Flottenladung wird der maximale Netzbezug reduziert. Im Bedarfsfall speisen Fahrzeuge Energie zurück, um das Laden höher priorisierter Fahrzeuge zu ermöglichen, ohne die maximale Bezugsleistung zu überschreiten. Dieser Anwendungsfall ist sehr ähnlich zum Anwendungsfall 1: Spitzenlastkappung.

Echter Grünstrom (auf CO2-Basis): Die bidirektionalen Fahrzeuge werden in Zeiten mit geringen spezifischen CO2-Emissionen im Netzgebiet geladen und speisen in Zeiten mit hohen spezifischen CO2-Emissionen Energie zurück.

Notstromversorgung: Das bidirektionale Elektrofahrzeug versorgt im Falle eines Stromausfalls einen Haushalt/ein Inselnetz. Die Umschaltung auf den Inselbetrieb erfolgt entweder manuell oder vollautomatisch.

Powerbox: Das bidirektionale Elektrofahrzeug versorgt ohne Anschluss an das Stromnetz direkt über Wechselstrom Verbraucher. Ein Beispiel ist die Nutzung des Fahrzeugs beim Camping.

 

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