Zehn Elektrofahrzeuge an einem Stromkreis – im Testgebiet der Netze BW ist das heute schon Realität. Foto: Netze BW GmbH

Lernfeld

Eine unscheinbare Straße im schwäbischen Ostfildern wird jetzt zur E-Mobility-Allee. Die Netze BW erprobt dort Konzepte für die Netzintegration privater Elektrofahrzeuge.

Ob im Jahr 2020 tatsächlich eine Million Elektrofahrzeuge in Deutschland fahren werden, mag derzeit fraglich erscheinen. Doch für die Netzbetreiber vor Ort ist die absolute Zahl auch nur begrenzt relevant. Denn die Zulassungszahlen steigen und Elektrofahrzeuge belasten das Netz bekanntermaßen stärker als Waschmaschinen oder Fernseher. So können in einzelnen Netzabschnitten durchaus Konstellationen entstehen, die zu Kapazitätsengpässen oder Störungen führen. Um hier gegebenenfalls wirksam gegensteuern zu können, sollte man frühzeitig Erfahrungen sammeln, ist Christian Bott von Netze BW überzeugt. Er leitet das Projekt „E-Mobility- Allee“. Nachdem die EnBW-Tochter im Netzlabor am Stuttgarter Standort Stöckach bereits wichtige Erkenntnisse zur Netzintegration von gewerblichen Elektroflotten gesammelt hat, geht es in dem anspruchsvollen Praxistest nun um den privaten Einsatz von E-Fahrzeugen – einen Anwendungsfall also, der für den Netzbetreiber weitaus weniger planbar ist als die gewerbliche Nutzung. Christian Bott: „Bei gewerblichen Elektroflotten wissen wir im Vorfeld, in welchem Zeitfenster welche Fahrzeuge geladen werden und können uns darauf einrichten. Privatnutzer können in dieser Hinsicht ganz unterschiedliche Bedürfnisse haben, die wir so noch nicht kennen.“ Das soll sich ändern.

E-Mobility-Allee

In einem typischen Wohngebiet mit Eigenheimen in Ostfildern, einer Gemeinde im Großraum Stuttgart, stellt der Netzbetreiber zehn Kunden bis Ende des Jahres E-Autos zur freien Verfügung, die ganz unterschiedliche Bedarfe decken, was die Reichweite und Ladeleistung angeht: Fünf e-Golfs, zwei BMW i3 und drei Renault Zoe. „Die ausgewählten Kunden bilden ganz unterschiedliche Nutzergruppen ab – vom Vielfahrer bis zum Gelegenheitsfahrer, von der Familie mit kleinen Kindern bis zum Rentner“, berichtet Christian Bott. Neben den Fahrzeugen stattet der Netzbetreiber jeden Haushalt kostenlos mit einer Wallbox mit einer möglichen Ladeleistung von bis zu 22 kW aus, die zeitlich und hinsichtlich der Ladeleistung steuerbar ist. Den Ladestrom gibt es für die Kunden ebenfalls gratis.

Welche Straße als E-Mobility- Allee in Frage kommt, hat die Netze BW im Vorfeld anhand bestimmter technischer Kriterien ermittelt. Hier spielte beispielweise die Zugehörigkeit der Haushalte zum gleichen Stromkreis eine übergeordnete Rolle, um eine höchstmögliche Belastung bei gleichzeitiger Ladung zu generieren. Die Stadt Ostfildern unterstützt das Projekt ideell; mehrere Hochschulinstitute begleiten es wissenschaftlich. „Ein erstes wichtiges Ziel ist es, herauszufinden, wann und wie häufig die Kunden ihre Fahrzeuge laden und welche Netzauswirkungen das hat“, sagt Christian Bott. In der ersten Phase des Projekts dürfen die Kunden also zunächst ihre Fahrzeuge bei maximal 11 KW frei laden. Diese Belastungen dürften, so der Projektleiter, für das Netz noch unkritisch sein, bei voller Ladeleistung könne das selbst bei zehn Fahrzeugen schon anders aussehen. „Und wenn wir in einem Wohngebiet mal 30 oder 40 E-Autos haben, bekommen wir definitiv Probleme“, ist Bott überzeugt.

Unterschiedliche Steuerkonzepte

Die Wallboxen sind mit Messund Steuertechnik ausgerüstet. Foto: Netze BW GmbH

In diesem Fall wäre der physikalische Netzausbau die denkbar aufwändigste Variante, denn dazu müssen schließlich ganze Straßenabschnitte aufgerissen und mit neuen Kabeln versehen werden. Deshalb will die Netze BW in der E-Mobility-Allee alternative Konzepte für das Lademanagement in bestehenden Netzen testen – pro Use Case sind in Ostfildern etwa sechs Wochen vorgesehen.

Eine Variante ist ein Engpassmanagement durch den Netzbetreiber. Dazu wurde der Ortsnetz-Trafo mit differenzierter Mess- und Kommunikationstechnik ausgestattet, die dem Netzbetreiber frühzeitig anzeigt, wenn die Belastung im Netz zu hoch wird. In diesem Fall reduziert die Netze BW die Ladeleistung der Wallboxen oder schaltet sie im Extremfall kurzzeitig ab. „Das entspricht im Prinzip dem Einspeisemanagement bei steuerbaren EEG-Anlagen“, erläutert Bott. Ebenfalls erprobt wird die Steuerung der Wallboxen per Fahrplan. Analog der Vorgehensweise etwa bei Speicherheizungen legt die Netze BW Freigabezeiten fest, in denen die Fahrzeuge an den Wallboxen laden können, ohne das Netz über Gebühr zu belasten. „Dabei berücksichtigen wir natürlich das Nutzungsverhalten der Fahrer und ermöglichen auch jederzeit eine Notfallladung“, erläutert Christian Bott.

Neben diesen klassischen Instrumenten des Netzmanagements wird in der E-Mobility-Allee auch die dezentrale Steuerung der Ladeboxen erprobt. Hier nutzt die Netze BW die GridSense-Technologie, die anhand der Strom- und Spannungswerte innerhalb des Hauses potenzielle Gefahren für das Ortsnetz frühzeitig erkennt und die Ladeboxen entsprechend regelt. Dank künstlicher Intelligenz ist die kleine Box hinter dem Netzanschlusskasten sogar lernfähig und kann nach einiger Zeit die Ladeleistung so steuern, dass kritische Werte überhaupt nicht mehr erreicht werden.

In der zweiten Projektphase, die für den Herbst dieses Jahres geplant ist, werden Speicher integriert, um mögliche Lastspitzen durch die Elektrofahrzeuge auszugleichen. Auch hier erprobt die Netze BW ein zentrales und ein dezentrales Konzept. Bei der ersten Variante wird ein Großspeicher mit einer Kapazität von 66 KWh in das Ortsnetz integriert, der mögliche Netzengpässe durch die Ladevorgänge zentral überbrückt. Beim dezentralen Modell erhalten ausgewählte Kunden einen Heimspeicher mit einer Kapazität von rund 20 KWh – entsprechend etwa einer Fahrleistung von 100 Kilometern –, aus dem die Fahrzeuge vorrangig „betankt“ werden. Geladen werden auch die Heimspeicher durch Netze BW anhand von Fahrplänen.

Standard oder Vielfalt

Welche Konzepte für die Integration von Elektrofahrzeugen in Niederspannungsnetzen tatsächlich geeignet sind, hängt von zahlreichen Faktoren ab. „Neben der Netzstabilität, die sich sicher auf unterschiedlichen Wegen herstellen lässt, sind die Kosten der Umsetzung, die Zuverlässigkeit und nicht zuletzt auch die Kundenzufriedenheit ausschlaggebend für die Bewertung“, betont Christian Bott. All diese Parameter will die Netze BW in Ostfildern ermitteln und auf höhere Anwenderzahlen hochrechnen. Die Ergebnisse sollen Anfang des kommenden Jahres vorliegen. Dass es einen „Goldstandard“ für alle Netzabschnitte geben wird, bezweifelt der Projektleiter. „Jedes Konzept hat Stärken und Schwächen, und auch in unseren Anschlussgebieten werden wir nirgendwo identische Bedingungen vorfinden.“ Gerade vor diesem Hintergrund geht es der Netze BW darum, vielfältige Konzepte zu testen, um im Bedarfsfall das Instrument nutzen zu können, das sich für die konkrete Situation am besten eignet.

Kontakt: Netze BW, Christian Bott, 70567 Stuttgart, Tel. +49 711 289 46047, c.bott@netze-bw.de

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