11.08.2020 - 15:04

Mit selbst erzeugtem Öko-Strom Brot und Brötchen ausliefern

Das Förderprojekt „lokSMART Jetzt! 2“ aus dem Technologieprogramm „IKT für Elektromobilität“ konnte beweisen, dass die dezentrale Energiegewinnung und -nutzung auch im Gewerbe Kosten sparen und das Verteilnetz entlasten kann. Zentraler Baustein des Projekts war u.a. eine bidirektionale Gleichstrom-Ladesäule.

Bereits im Technologieprogramm „IKT für Elektromobilität II“ hatte das „lokSMART Jetzt!“ die möglichen Vorteile der Kopplung von Elektrofahrzeugen an autarke und lokale Smart Grids über DC/DC-Ladestationen demonstriert. Daran anknüpfend, erprobte das Nachfolgeprojekt „lokSMART Jetzt! 2“ im gewerblichen Umfeld dezentrale Stromversorgungseinheiten, die vorrangig aus regenerativen Energiequellen gespeist und Elektrofahrzeuge integriert wurden, die auf bidirektionales DC/DC-Schnellladen ausgelegt waren.

Zwei Betriebe aus Hilden, die Bäckerei Schüren und das Planungsbüro Koenzen, außerdem der Eventgastronom VillaMedia aus Wuppertal gewinnen und speichern ihre Energie vorrangig aus regenerativen Quellen. Bei Bedarf können sie diese aus den Batteriespeichern wieder abrufen. Die Bäckerei Schüren arbeitet übrigens bereits zu 95 Prozent CO2-frei. Als Energiequellen dienen diverse Photovoltaikanlagen, Erdwärmetauscher, Kleinstwindradanlagen sowie Blockheizkraftwerke (BHKW). Zentrale Bausteine des lokSMART Jetzt!-Systems waren außerdem bidirektionale Schnellladesäulen, Elektroautos sowie ein intelligentes Energiemanagementsystem (EMS). Nach den Erfahrungen des Konsortiums sind alle getesteten Systeme größenskalierbar und damit sowohl für den privaten wie den gewerblichen Sektor ab sofort einsetzbar und bereit für die Entwicklung in Großserie. Auch neue Geschäftsfelder in der Automobil- und Energiewirtschaft seien denkbar.

„Schon lange gibt es Vorstellungen, regenerative Energie lokal zu erzeugen, sie in Batterien und Fahrzeugen zu speichern und bei Bedarf wieder abzurufen. Doch damals war klar, dass diese Methode über größere Gebiete hinweg im öffentlichen Verteilnetz einen sehr langen zeitlichen Vorlauf brauchte“, so Uwe Koenzen vom lokSMART Jetzt!-Konsortium. Lokale, intelligente Verteilnetze mit stationären und mobilen Batteriespeichern sollen die Lösung für diese Problematik sein. Aus dieser Idee ist der Projektname „lokSMART Jetzt“ entstanden, der für „Lokale Smart Grids Jetzt“ steht.

Bislang ist vor allem der japanische Schnellladestandard CHAdeMO für seine V2G-Fähigkeit bekannt. Im Projekt entwickelten die Ingenieure jedoch ein Steuerungs- und Regelsystem auf Basis des Combined Charging Systems (CCS). Es funktionierte – und erreichte Effizienzsteigerungen mit der DC/DC-Ladetechnologie von sieben bis zehn Prozent gegenüber einer bidirektionale AC/DC-Kopplung bei jedem Laden und Entladen. Um den Prototyp einer bidirektionalen Gleichstrom-Ladesäule in der Praxis zu testen, brauchte es entsprechende gewerbliche Partner. Diese fand Koenzen mit „Ihr Bäcker Schüren“ und „VillaMedia“. So wurden in drei Feldversuchen Lösungen für einen netzdienlichen und effizienten Betrieb kleiner gewerblicher Elektroflotten in lokalen Smart Grids entwickelt und in der Praxis erprobt.

Im Zentrum des Folgeprojekts „lokSMART Jetzt! 2“, welches gerade abgeschlossen wurde, standen die lokalen Smart Grids. Da der Strom aus erneuerbaren Energien volatil ist, brauchte ein solches System exakte Steuerungs- und Regelsysteme für die Anlagen der Photovoltaik, der Windräder, der Kraft-Wärme-Kopplung oder anderer regenerativer Quellen. Damit der gewonnene Strom gespeichert und bei Bedarf zur richtigen Zeit und in erforderlicher Menge auch wieder abgegeben werden konnte, benötigte ein solches System zudem schnellladefähige, bidirektionale stationäre und mobile Pufferspeicher. Um diese Speicher richtig zu dimensionieren, wurden die energetischen Bestandssysteme und logistische Anforderungen vorab sehr genau geprüft.

Die Bäckerei Schüren produziert vor allem in den Abendstunden und vor allem früh am Morgen. Fürs Backen und Kühlen wird entsprechend viel Strom benötigt. Tagsüber wird Energie von der Sonne gespeichert. Über stationäre und mobile Batteriespeicher wird diese wieder zur Verfügung gestellt. Die mobilen Speicher der E-Fahrzeuge geben automatisch aber nur so viel Energie ab, dass sie am nächsten Morgen noch genügend Kapazität besitzen, um die 18 Filialen und einige Großkunden beliefern zu können. Die Liefertouren haben Strecken von 45 bis 150 Kilometer. Im Sommerhalbjahr deckt die Solarerzeugung mehr als 90 Prozent des Fahrstroms ab, im Winter rund zehn Prozent.

Das Ingenieur- und Planungsbüro Koenzen mit zwei Standorten hat zwei Elektroautos und einen elektrischen VW Bulli im Einsatz. Rund 80 Prozent des benötigten Stroms für die Elektrofahrzeuge kommt aus den eigenen Anlagen. Stationäre und mobile Batteriespeicher „liefern“ bei Bedarf die Energie. Benötigt beispielsweise die Werkstatt am Standort Kesselweier zusätzliche Energie, kann ein E-Fahrzeug über die bidirektionale Ladetechnologie diese bereitstellen. Ein Netzausbau ist bei diesem Standort daher nicht notwendig. Zudem wird das öffentliche Netz entlastet.

Der Feldtest im Planungsbüro Koenzen hat weitere Regel- und Steuerungsmechanismen mit entsprechenden Speicher- und Fahrzeugkomponenten hervorgebracht. Auch dieser Feldtest soll leicht auf andere Gewerbegebäude übertragbar und skalierbar sein, besonders im ländlichen Raum und urbanen Randlagen.

In der Event-Gastronomie VillaMedia gibt es hingegen eine „inselnetzfähige“ Lösung, bei der Energie mit stationären und mobilen Speichern aus einem Blockheizkraftwerk und PV-Anlagen für Elektromobilität und Gewerbe gepuffert wird. Der stationäre Speicher umfasst etwa 100 kWh, im Einsatz befinden sich sechs monodirektionale E-Fahrzeuge. Das System kann jederzeit weitere Energiequellen anschließen. Der stationäre, bidirektionale Speicher bildet mit dem angepassten Gesamtsystem ein Inselnetz: Bei Netzausfall übernimmt die stationäre Batterie die Energieversorgung. Damit die Batterie länger hält, schalten sich einzelne Lasten – z. B. energieintensive Küchengeräte – automatisch aus. Somit könnte sensible Verbraucher, etwa Server, länger mit Batteriestrom arbeiten.

Im Förderprojekt „lokSMART Jetzt! 2“ habe sich gezeigt, dass eine gezielte und effiziente Nutzung von Energie aus regenerativen Quellen auch im Gewerbe möglich und sinnvoll sein kann. In stationären Batterien lässt sich Energie aus erneuerbaren Quellen speichern. Und die bidirektionale Gleichstromladesäule lädt und entlädt Elektrofahrzeuge effizient – dank Gleichstromtechnologie mit hohem Gesamtwirkungsgrad bei geringen Wandlungsverlusten. Das intelligente, eigens entwickelte Energiemanagementsystem (EMS) ermöglicht eine automatisierte, bedarfsgesteuerte Bewirtschaftung stationärer und mobiler Speichersysteme und kann damit Einspeise- und Lastspitzen abfangen.

Somit wirkt das Smart Grid-System des Projekts netzstabilisierend und netzentlastend. Künftig können viele lokale Smart Grid-Zellen miteinander verknüpft werden. „Wir sind mit unseren Entwicklungen de facto `bereit für Smart Grid`. Wir können also – sobald die entsprechenden Normen finalisiert sind – über einfache Softwareanpassungen reagieren und sind so zukunftsfähig“, so Uwe Koenzen.
myconvento.com, loksmart.de (Projekt-Webseite)

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