Skalierbare Energieversorgung für die Elektromobilität

| Autor / Redakteur: Dirk Vogel * / Thomas Kuther

Bild 1: Werden Elektrofahrzeuge mit High Power Charging (HPC) geladen, kann ein kurzfristig hoher Energiebedarf mit Energiespeichern abgefangen werden.
Bild 1: Werden Elektrofahrzeuge mit High Power Charging (HPC) geladen, kann ein kurzfristig hoher Energiebedarf mit Energiespeichern abgefangen werden. (Bild: Phoenix Contact)

Elektroautos sollen möglichst schnell geladen werden, und zwar am besten mit regenerativ erzeugtem Strom. Möglich ist das auch bei hohem Strombedarf mithilfe von externen Energiespeichern.

Zur Optimierung der Energiestrategie und Ressourcenverteilung in Ladeparks setzt die Power Innovation, Hersteller für Schaltnetzteil-Stromversorgungen, auf die Anbindung von Ladestationen an Batteriespeicher. Ein kurzfristig hoher Energiebedarf in Ladeparks kann dann mithilfe von externen Energiespeichern bequem abgefangen werden (Bild 1).

Soll die Elektromobilität eine Erfolgsgeschichte werden, müssen Elektrofahrzeuge schneller geladen werden. Da die hierzu erforderliche hohe Anschlussleistung nicht überall vorhanden ist, muss sie oft zu hohen Kosten nachgerüstet werden. Eine interessante Alternative ist dann die Nutzung von Batterien als Energiespeicher (Bild 2).

„Unsere Energiespeicher ermöglichen dank der Einspeisung erneuerbarer Energien eine kleinere Anschlussleistung“, erläutert Dipl.-Ing. Bernhard Böden, Geschäftsführer der Power Innovation Stromversorgungstechnik GmbH (Bild 3), sein Konzept. „Auch die energetische Versorgung von Ladeparks zu Spitzenzeiten wird auf diese Weise clever umgesetzt.“

Schauen wir uns ein Rechenbeispiel an: Sind vier Ladepunkte mit je 350 kW Leistung installiert, lassen sich bei gleichzeitiger Nutzung 1,4 MW abrufen. Dabei gilt es zu beachten, dass die Leistung nur für rund 15 Minuten benötigt wird – und nicht zu 100% zur Verfügung stehen muss. Der Gleichzeitigkeitsfaktor der Auslastung liegt pro Ladestation bei 80%. Eine Mittelspannungs-Schaltanlage kostet etwa 300.000 €. Hinzu kommt die Ladestation mit zwei Ladepunkten plus Verteilerschrank für circa 200.000 €. Rechnet man noch mit Wartungskosten von etwa 10.000 € pro Jahr, und geht man von einer Amortisierungszeit der Anlage von fünf Jahren aus, dann geht es hier immerhin um eine Gesamtsumme von 550.000 €.

Das Rechenbeispiel zeigt, dass Aufwand und Nutzen in keinem sinnvollen Verhältnis stehen. Denn die Investitionssumme muss über die Nutzung der Säule – also über die Anzahl der Ladevorgänge und der verkauften Energie – finanziert werden.

In diesem Zusammenhang spielt es auch eine Rolle, welcher Betrag dem Kunden berechnet werden soll. Aufgrund des nicht unerheblichen Strompreises sowie eines veranschlagten Gewinns von 9 Cent/kWh müssen also fünf Jahre lang pro Tag 35 bis 70 Ladevorgänge an der Säule durchgeführt werden. Für heutige Verhältnisse ist das schon beachtlich. „Doch soll eine emissionsfreie Zukunft kein Lippenbekenntnis sein“, so Böden, „führt am Ausbau der Elektromobilität – in Kombination mit der Nutzung regenerativ erzeugter Energien – kein Weg vorbei.“

Anschlussleistung und -kosten preiswerter bereitstellen

Um den Aufbau von Ladeinfrastruktur bezahlbar zu machen, müssen die Bereitstellung der hohen Anschlussleistung und die damit verbundenen Kosten gesenkt werden. „Zu diesem Zweck lassen sich unsere Batterien als Energiespeicher einsetzen“, erläutert Böden. „Der Batteriespeicher dient primär der Wechselstromversorgung und beliefert auf der sekundären Seite die Ladestationen mit Gleichstrom.“ Der Speicher stellt folglich die für den Ladevorgang notwendige Energie zur Verfügung und wird mit einer geringen Primärleistung wieder bis zur vollen Kapazität aufgeladen.

Der Vorteil des Batteriespeichers gegenüber einer Schaltanlage ergibt sich aus den laufenden Stromkosten. Für die große Anschlussleistung der Schaltanlage muss ein höherer Grundtarif gezahlt werden, wobei der Preis pro kWh gering ist. Bei der niedrigeren Anschlussleistung des Batteriespeichers fällt der Grundtarif günstiger aus, hier sind allerdings die Kosten pro kWh hoch. „Dennoch erweist sich die Speichervariante bei gleichen Investitionskosten als wirtschaftlicher im Betrieb“, so Böden, „denn als Abtrag zur Finanzierung können durchaus höhere Beträge erzielt werden als bei der Versorgung direkt aus der Mittelspannungsanlage.“ Wird die Batterie mit einer vorhandenen Solar- oder Windkraftanlage gekoppelt, wirkt sich das noch günstiger auf die laufenden Kosten aus.

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