Regenerative Energien für Elektrofahrzeuge intelligent nutzen

Lassen sich Elektrofahrzeuge durchgängig durch regenerative Energiequellen laden, auch wenn letztere nicht zuverlässig durchgängig zur Verfügung stehen können? Das Forschungsprojekt OptiCharge Plus plant, diese Herausforderung zu meistern.

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TU Kaiserslautern Elektrotechnik und Informationstechnik

Beim klimaneutralen Laden von Elektrofahrzeugen gibt es eine versorgungsbedingte Herausforderung: Regenerativer Strom aus Wind- und Sonnenenergie ist nicht durchgehend in den erforderlichen Mengen verfügbar. Zwischenspeicher und intelligente Systeme, die Lademengen möglichst exakt vorhersagen, sollen die Umweltbilanz und den Nutzerkomfort der Elektromobilität steigern und so die Verkehrswende unterstützen. Ein entsprechendes Gesamtkonzept hat das Verbundprojekt OptiCharge Plus im Blick.

Im Rahmen von OptiCharge PLUS arbeiten insgesamt drei Forschungspartner und zwei Industrieunternehmen zusammen. Die Gesamtprojektleitung hat die IZES gGmbH (Institut für ZukunfsEnergie- und Stromstoffsysteme) in Saarbrücken inne, die den Umbau, den Betrieb sowie die wissenschaftliche Begleitung der Gesamtanlage betreut mit dem Ziel, das erfolgreiche Konzept mittelfristig in die wirtschaftliche Praxis umzusetzen. Die Universität des Saarlandes (Transferzentrum Nachhaltige Elektrochemie, Prof. Rolf Hempelmann) beschäftigt sich mit der Verbesserung des Batteriespeichers auf elektrochemischer Ebene, insbesondere durch die Entwicklung von Elektrolytzusätzen.

Auf Systemebene wird der Batteriespeicher durch die Firma Schmid Energy Systems GmbH mit Sitz in Freudenstadt optimiert. Dabei geht es nicht allein darum, die verschiedenen Betriebszustände zu verbessern, sondern auch den Speicher und damit die Gesamtanlage inselnetzfähig zu machen. Die Freiburger Trumpf Hüttinger GmbH + Co. KG liefert hierzu die passende Leistungselektronik und bindet diese in das Internet of Things ein. Aufgabe der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) als Forschungspartner ist es schließlich, eine cloudbasierte Lösung für ein angebotsgesteuertes Ladungsmanagement zu entwickeln.

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Als Forschungsplattform steht bereits eine regenerativ versorgte, speichergestützte Ladeinfrastruktur zur Verfügung. Diese besteht aus einer Photovoltaik-Anlage als Energiequelle, einer Vanadium-Redox-Flow-Batterie als Energiespeicher und vier Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Alle Komponenten sind über ein IT-gestütztes Energiemanagementsystem verknüpft und mit umfangreicher Messtechnik ausgestattet. Im Rahmen von OptiCharge PLUS wird die bestehende Plattform weiterentwickelt und unter anderem mit künstlicher Intelligenz ausgestattet, um die gespeicherte Sonnenergie noch effizienter zu nutzen und Versorgungslücken zu reduzieren.

„Wir haben uns im Vorgängerprojekt angeschaut, wie sich Angebot und Nachfrage an regenerativen Energien bei einer Flotte von Dienstfahrzeugen möglichst deckungsgleich bringen lassen“, erläutert Daniel Görges, der das Fachgebiet für Elektromobilität an der TUK vertritt. „Fazit war, dass es nicht ausreicht, die benötigte Lademenge nur anhand von Parametern wie dem Durchschnittsverbrauch der Fahrzeuge und der geplanten Fahrstrecke zu berechnen sowie zusätzlich einen zeitlichen Sicherheitspuffer für das Laden vorzuhalten. Wenn es um eine effiziente Auslastung der Fahrzeugflotte und das wirtschaftliche Haushalten mit Ladestrom geht, müssen wir weitere Aspekte berücksichtigen.“

Genau hier setzt der Beitrag der TU Kaiserslautern im aktuellen Verbundprojekt OptiCharge PLUS an. Die Forschenden vernetzen das Buchungssystem für die Elektrofahrzeuge mit dem Internet of Things und erschließen somit online zugängliche Informationsquellen.„Wenn ein Dienstfahrzeug gebucht wird, ziehen wir künftig das Fahrziel zur Vorhersage heran. Anhand von individuellen streckenbezogenen Parametern wie etwa topographischen Daten und Hinweisen zur Verkehrssituation, die wir über das Internet erhalten, können wir den zu erwartenden Energiebedarf letztlich viel exakter bestimmen,“ sagt Görges.

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