Energie- und Ladeinfrastrukturplanung

Die Integration einer größeren Zahl von Elektrofahrzeugen an lokalen Standorten wie Parkhäuser für Anwohner, Mitarbeiter oder Kunden, Betriebshöfe, Raststätten oder Logistikzentren stellt eine große Herausforderung an die Energieinfrastruktur dar. Aufbauend auf Elektrifizierungsszenarien und den individuellen Mobilitätsbedürfnissen entwickeln wir skalierbare Ladeinfrastrukturkonzepte und analysieren die Auswirkungen auf die übergeordnete Energieinfrastruktur.

Neben der Ladeinfrastruktur spielt das energetische Gesamtsystem eine wichtige Rolle. Hierzu gehören erneuerbare Erzeuger wie Photovoltaik- und Kleinwindkraftanlagen, der Bereich der Wärmeversorgung mit Blockheizkraftwerken und Wärmepumpen sowie verschiedene Speichersysteme für Strom, Wärme und Wasserstoff. Aufbauend auf der bestehenden Infrastruktur entwickeln wir ganzheitliche Energiekonzepte, optimieren die Auslegung der Komponenten und analysieren die energetischen, wirtschaftlichen und ökonomischen Auswirkungen.

Für einen technisch möglichen, wirtschaftlichen und ressourceneffizienten Betrieb der Energie- und Ladeinfrastruktur entwickeln und erproben wir passende Energie- und Lademanagementverfahren. Optimierte Betriebsstrategien und prognosegeführte Steuerungen tragen dazu bei, Anschlussleistungen und Lastspitzen zu reduzieren sowie die Einspeisung erneuerbarer Energien zu glätten. Ziel ist es, durch Sektorenkopplung von Strom-, Wärme- und Mobilitätssystemen ein effizientes Gesamtsystem möglichst wirtschaftlich zu betreiben.

Vorgehensweise

Für die Analysen der Energie- und Ladeinfrastruktursysteme werden verschiedene, eigens entwickelte Simulationstools verwendet. Diese ermöglichen eine Evaluation der energetischen Lastflüsse und Spitzenlasten eines Standorts in hoher zeitlicher Auflösung. Projekte können dadurch flexibel und hinsichtlich unterschiedlicher Fragestellungen gestaltet werden.

In der Regel werden zu Beginn die Mobilitätsbedarfe am Standort evaluiert und die energetischen Randbedingungen der Infrastruktur erfasst. Für Fahrzeuge werden dann verschiedene Elektrifizierungsszenarien definiert, um daraus die Ladeinfrastrukturbedarfe und deren Auswirkungen auf das Energiesystem zu analysieren. Liegen keine expliziten Mobilitätsdaten vor, können die individuellen Ladebedarfe und Ladezeiten auch über einen »Lastprofilgenerator« realitätsnah simuliert werden. Weitere energetische Komponenten am Standort können über eine modulare Lastflusssimulation zusammengestellt werden. Im Ergebnis stehen Lastprofile für alle Erzeuger, Speicher und Verbraucher am Standort. Dadurch können Last- und Einspeisespitzen sowie deren Dauer und Häufigkeit identifiziert werden.

Zur Optimierung des Energiesystems können verschiedene Anlagenkonfigurationen mit dem »Local Energy Planner« technisch, wirtschaftlich und ökologisch analysiert und verglichen werden. Für einen effizienten Betrieb des Gesamtsystems und zur Reduzierung von Spitzenlasten können verschiedene Energiemanagementverfahren simuliert und deren Potenziale aufgezeigt werden.

Erzeuger, Speicher und Ladeinfrastruktur im Fraunhofer IAO Micro Smart Grid

Elektrifizierung von Lkw und Laden auf dem Betriebshof der GC-Gruppe

Megawattladen für Lkw an der Autobahn: HoLa

Urbane DC-Ladeparks: USP BW

Elektromobilitätsstrategie und Ladeinfrastrukturkonzepte für den Flughafen München

Lade- und H₂-Infrastruktur für Lkw: FAT-Studie 2021

Ladeinfrastruktur für den Einzelhandel: EHI-Studie 2020

Energie- und Ladeinfrastruktur in einem Wohnquartier: SmaLES@BW

Vernetzte Energiesysteme: c/sells