Die Zahl der Elektroautos steigt. Damit steigt aber auch der Bedarf an technologischen Konzepten, die das Laden der Fahrzeuge entsprechend dem Ziel koordinieren, dass das Netz nicht überlastet wird.

"Grundsätzlich sind zentrale und dezentrale Ladestrategien die meistdiskutierten Ansätze", erklärt Ireshika Muhandiram. Die auf Ladestrategien für E-Autos spezialisierte Wissenschafterin ist am Forschungszentrum Energie der FH Vorarlberg tätig, wo sie in Kooperation mit der Universität Agder in Norwegen auch an ihrer Dissertation arbeitet.

In dem einen Konzept erstellt eine zentrale Koordinationseinheit die Ladepläne für viele individuelle Elektroautos und stimmt sie mit diesen ab – was einen hohen technischen Entwicklungsgrad und etwa eine aufwendige Kommunikationsinfrastruktur voraussetzt.

Vom Standpunkt der technischen Entwicklung näherliegend sind dagegen die dezentralen Ansätze, wobei jedes Elektroauto über eine eigene Controller-Einheit verfügt, die eine passende Ladestrategie vorschlägt. Hier könnten Anreizsysteme oder Marktpreise Grundlagen der auf Netzstabilität ausgerichteten Ladestrategie sein.

Autonom laden

In einer aktuellen Studie untersucht Muhandiram gemeinsam mit Peter Kepplinger vom Forschungszentrum Energie der FH Vorarlberg noch einen dritten Ansatz – die sogenannte spannungsabhängige Wirkleistungsregelung. "Hier wird keine zusätzliche Kommunikationsinfrastruktur benötigt, sondern es handelt sich um einen voll autonomen Ansatz", erklärt die Forscherin.

Das Prinzip dahinter: Wenn in einem stark belasteten Netz die Spannung abfällt, drosselt das System auch automatisch die Ladeleistung. Wenn umgekehrt die vor Ort gemessene Spannung hoch ist, etwa weil eine Photovoltaikanlage vorhanden ist, wird das Auto dagegen schneller geladen.

Möglich wird diese Methode durch die mittlerweile hohe Verbreitung von Smart Meters. Sie liefert Spannungsmessdaten, die zur Grundlage des Ladeverhaltens einer Wallbox werden. "Eine entsprechende Technologie würde dafür sorgen, dass man zwischen zwei vordefinierten Spannungswerten, die ein Lademinimum und ein Lademaximum angeben, die Leistung kontinuierlich anpasst", erläutert Muhandiram dazu.

Druck zum Ausbau reduziert

Die Forscher haben in ihrer Studie die Auswirkung der Nutzung dieses vergleichsweise simplen Ansatzes auf "das Verteilnetz als nächsthöhere Systemebene" untersucht. Ergebnis: "Wir haben gesehen, dass diese Regelungsart das Problem einer ungleichmäßigen Lastverteilung sehr gut abzuschwächen vermag", resümiert Kepplinger.

"Gerade bei einer geringen oder mittleren Durchdringung des Fahrzeugbestands mit Elektroautos ist die spannungsabhängige Wirkleistungsregelung eine sehr gute Strategie", ergänzt Muhandiram. "Aber auch bei einer sehr großen Anzahl von E-Autos können die Probleme reduziert werden."

Für die Netzbetreiber ergibt sich damit ein großer Vorteil: Der Druck zum Ausbau der Infrastruktur würde reduziert, und die notwendige Investition bliebe aufseiten des Lastverursachers – des E-Auto-Besitzers. (Alois Pumhösel, 28.2.2021)