Uni Passau: Smart Charging mit Hilfe künstlicher Intelligenz

Ein europaweites Forschungsteam hat im EU-Projekt ELECTRIFIC Ideen entwickelt, wie sich mit Blick auf die E-Mobilität bestehende Stromnetze mit Hilfe von künstlicher Intelligenz optimieren lassen.

Mit dem Ladekonzept wollen die Projektpartner den teuren und langwierigen Ausbau der Stromnetze vermindern bzw. überflüssig machen. Forscher der Uni Passau haben sich dabei auf die intelligente Einbindung der Ladeprozesse in das Stromnetz fokussiert und ein zweistufiges Steuerungskonzept für „Smart Charging“ entwickelt. Mit dessen Hilfe können Stromnetzbetreiber in der ersten Stufe die Spannungs- und Lastdaten im Blick behalten. Um eine Netzüberlastung zu verhindern, verlagert der Algorithmus in einem Planungsschritt künftige Ladeprozesse in andere Netzbereiche oder auf andere Uhrzeiten.

Wenn trotz frühzeitiger Ladeplanung Überlastung durch laufende Ladeprozesse droht, weil zu viele Fahrzeuge gleichzeitig geladen werden, greift der reaktive Teil des „Smart Charging“-Konzepts ein. Lastspitzen sollen dann durch kurzeitig reduzierte Ladeleistung automatisch ausgeglichen werden.

„Intelligent laden – das fasst unsere Strategie am besten zusammen“, sagt Hermann de Meer, Projektleiter und Inhaber des Lehrstuhls für Informatik mit Schwerpunkt Rechnernetze und Rechnerkommunikation an der Universität Passau. Beim Stromnetz rechnen die Forscher nach Angaben von de Meer mit Innovationszyklen von 30 Jahren. „Wir müssen die sehr viel kürzeren Innovationszyklen der Informationstechnologie nutzen, um das Stromnetz fit für die Zukunft zu machen.“

Getestet wurde das Konzept in der niederbayerischen Kleinstadt Vilshofen. Diese sei laut den Forschern besonders gut geeignet, da das Bayernwerk beim Kundencenter eine kleine E-Flotte betreibe und die Ladeinfrastruktur entsprechend vergleichsweise gut ausgebaut sei. Über anderthalb Jahre haben die Forscher ein kleines Netzgebiet von nur einigen Häuserblocks überwacht, in dem aber acht Ladestationen angeschlossen sind.

„Selbst, wenn alle acht Stationen belegt waren, kam das ausreichend ausgebaute Netz nicht an seine Grenzen“, sagt Philipp Danner, Doktorand am Lehrstuhl von Professor de Meer. „Die Fahrzeuge machten im Maximum etwa die Hälfte der Gesamtleistung aus.“ Gemessen haben die Passauer Forscher übrigens im Zwei-Sekunden-Takt.

Mit dem Ladeprozessplaner konnten die Forscher für die E-Flotte von Bayernwerk zudem das Potential errechnen, die Fahrzeuge mit möglichst viel Ökostrom zu laden. Unter Berücksichtigung planbarer Betriebszeiten könnte der Anteil an tatsächlichen erneuerbaren Energien in den Fahrzeugbatterien von bislang 42 auf 53 Prozent bei einem durchschnittlichen Mix im Stromnetz von 43,7 Prozent gesteigert werden.

In einem anderen Forschungsprojekt im Rahmen des ELECTRIFIC-Programms haben Forscher der Technischen Universität Prag mit Hilfe der Passauer Erkenntnisse zum Stromnetz einen intelligenten Routenplaner entwickelt. Dieser berücksichtigt nicht nur wie aktuelle Routenplaner die Batteriegröße und Ladestand des Fahrzeugs, sondern auch die Netzauslastung und den Anteil des Ökostroms. Eine erste Version dieses Routenplaners hat das Forschungsteam in den Autos von E-Wald im Bayerwald und im angrenzenden Böhmerwald getestet.

Ein Forschungsteam der TH Deggendorf hat sich bei ELECTRIFIC mit einem intelligenten Ladeprozessplaner für E-Flotten befasst, unter anderem für die Busflotte in Barcelona. Ziel der katalanischen Hauptstadt ist es, den gesamten Busverkehr auf Elektromobilität umzustellen.
uni-passau.de, uni-passau.de (Video), electrific.eu (Projektseite)