MobiGrid

Optimaler Einsatz dezentraler Flexibilitäten zur Integration von Elektromobilität in Stromverteilnetzen

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Teilvorhaben des Instituts für Elektrische Energiesysteme der htw saar im Verbundvorhaben MobiGrid – Integration von Elektromobilität in die Verteilnetze durch Nutzung dezentraler Flexibilität

Zur Erreichung der Klimaschutzziele muss auch der Energiebedarf für private und öffentliche Mobilität zunehmend aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind und Sonne gedeckt werden. Es ist daher zu erwarten, dass die Stromverteilnetze der Mittel- und Niederspannung nicht nur durch dezentrale Erzeugungsanlagen, sondern auch durch das Lade­verhalten von Elektrofahrzeugen erheblich belastet werden. Schon die in Elektrofahrzeugen heute üblichen Batteriekapazitäten verursachen in Stromverteilnetzen hohe Ladeleistungen und hohe Ladeströme über lange Zeiten. Insbesondere die höheren Batteriekapazitäten zukünftiger Elektrofahrzeuggenerationen, verbunden mit dem Wunsch nach möglichst geringen Ladezeiten, werden zum Einsatz von Ladeeinrichtungen mit immer höherer Bezugsleistung führen. Überlastungen der Netzbetriebsmittel und unzulässige Netzspannungen können daher nicht ausgeschlossen werden. Insbesondere lokale Überlastungen und lokal auftretende unzulässige Netzspannungen, die durch die Instrumentierung der Stromverteilnetze nicht detektierbar sind, sind zu erwarten, müssen aber im Sinne der Versorgungsaufgabe vermieden werden. Darüber hinaus ist perspektivisch zu erwarten, dass Elektrofahrzeuge einen Beitrag zur Sicherung der Netzstabilität durch Leistungseinspeisung im Sinne von Flexibilitäten leisten müssen.

Die zunehmende Auslastung der Stromverteilnetze durch Elektrofahrzeuge macht es auch erforderlich, das Netzschutzkonzept zu betrachten. Hohe Ladeströme über lange Zeiten können zu einer Anregung oder zu einer unzulässigen Auslösung von Schutzorganen (Überfunktion) und damit zu einer Versorgungsunterbrechung führen. Eine Adaptierung des Netzschutzkonzeptes oder einzelner Netzschutzorgane in Abhängigkeit des Ladeverhaltens der Elektrofahrzeuge kann dazu beitragen, die Netzstabilität sicherzustellen.

Im Verbundvorhaben MobiGrid will das Institut für Elektrische Energiesysteme der htw saar in Zusammenarbeit mit Verbundpartnern untersuchen, wie der normkonforme und netzdienliche Einsatz dezentraler Flexibilitätspotentiale die Integration von Elektromobilität in Niederspannungsnetze unterstützen kann. Insbesondere die intelligente Nutzung und Ansteuerung von Flexibilitäten ist hier zu betrachten, da diese perspektivisch unverzichtbar für die Gewährleistung eines sicheren Netzbetriebes werden. Hinsichtlich der Normen sind als Schwerpunkt die allgemeinen Regeln der Technik zu beachten. Überlastungen von Netzbetriebsmitteln und unzulässige Netzspannungen sollen prädiktiv durch eine Netzzustandsanalyse und -bewertung erkannt und Abhilfemaßnahmen z.B. durch den Einsatz von Flexibilitäten automatisiert identifiziert werden. Darüber hinaus werden auch eine prädiktive Analyse und Bewertung des Netzschutzkonzeptes im Fokus stehen. Anregungen und insbesondere unzulässige Auslösungen von Schutzorganen sollen frühzeitig erkannt und durch eine Adaptierung des Netzschutzkonzeptes oder einzelner Schutzorgane vermieden werden.

Seitens der htw saar wird im Verbundvorhaben ein eigenes Netzberechnungssystem zur Berechnung stationärer Netzzustände mit Schwerpunkt Netzschutztechnik mit Modellen für Betriebsmittel und Schutzorgane, Methoden zur Lastflussberechnung und Verfahren zur Netzzustandsanalyse und -bewertung eingebracht. Es ist vorgesehen, das Netzberechnungssystem als Service in das im Rahmen des Verbundvorhabens entstehende Gesamtsystem zu integrieren. Die Ergebnisse des Netzberechnungssystems sollen über Datenschnittstellen und IKT-Systeme anderen Teilsystemen der Verbundpartner zur Verfügung gestellt werden.