KIT forscht an Ladelösung mit lokal erzeugter Energie

Im Projekt SKALE entwickelt das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit Bosch und der Firma Power Innovation Stromversorgungstechnik ein skalierbares Ladesystem mit integrierter Photovoltaikanlage, stationärem Energiespeicher und Mittelspannungs-Netzanschluss für den halb-öffentlichen bis privaten Raum.

Das Forschungsprojekt betrachtet die gesamte Energieflusskette, um einerseits Ladeleistung und Wirkungsgrad zu steigern sowie Kosten zu senken und andererseits einen Beitrag zur Stabilität des Stromnetzes zu leisten. „Der neue Ansatz soll eine zukunftsweisende Infrastrukturlösung für beliebige Parkflächen mit einer Vielzahl an Ladepunkten bieten und dezentrale Energiequellen effizient einbinden“, sagt Professor Marc Hiller vom Elektrotechnischen Institut (ETI) des KIT. Vor diesem Hintergrund sollen sämtliche Etappen von der netzseitigen Bereitstellung der Energie über die Zwischenspeicherung, Verteilung und Wandlung bis hin zur Fahrzeugbatterie und Rückspeisung ins Netz berücksichtigt werden.

SKALE ist zum Jahreswechsel gestartet und wird mit einem Projektvolumen von etwa 4,3 Millionen Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert. Die Initiatoren streben an, zunächst einen Demonstrator der Ladeinfrastruktur zu errichten, auf dessen Basis sich Simulationen umsetzen lassen. Der geplante Aufbau umfasst rund zehn Ladeplätze, eine Photovoltaikanlage mit einer Leistung von etwa 100 Kilowatt peak und einen Batteriespeicher mit einer Kapazität von etwa 50 kWh. Mithilfe des Demonstrators wollen das KIT und seine Partner praktische Erfahrungen sammeln. Die gewonnenen Messdaten fließen in die Energiesystemoptimierung, in die Entwicklung eines Auslegungstools und ergo in den Aufbau zukünftiger Anlagen ein.

Ein interessantes Detail ist, dass das Projekt sich auf ein stabiles und sicheres Gleichstrom-Netz fokussieren will. Bisher konzentriere man sich bei AC und DC entweder nur auf das Fahrzeug oder nur auf einen Teil der Infrastruktur, nicht aber auf die gesamte Energieflusskette, erläutert Nina Munzke, Gruppenleiterin am ETI. Im Unterschied zu herkömmlichen Ladearten sollen bei SKALE die netzseitige Leistungselektronik teilweise zentralisiert, ein Pufferspeicher eingesetzt, Lastflüsse zentralisiert und die Energie in einem Gleichspannungsnetz verteilt werden. Davon versprechen sich die Projektteilnehmer Kosteneinsparungen, eine hohe Skalierbarkeit und Flexibilität des Anwendungsortes und eine hohen Effizienz.

Geplant ist ferner die Entwicklung eines geeigneten Umrichterkonzepts für die Anbindung der Ladelösung an das Mittelspannungsnetz. Dieses müsse einen hohen Wirkungsgrad haben, möglichst kompakt aufgebaut und gleichzeitig wirtschaftlich attraktiv sein, führen die Wissenschaftler aus. Anhand des Konzepts wird dann am ETI ein Labordemonstrator aufgebaut, der Erkenntnisse über Betriebsführung und Einhaltung der Netzanforderungen liefern soll.
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