Ein von Forschenden der TH Köln entwickelter Algorithmus könnte dabei helfen, eine Überlastung der Stromversorgungsnetze durch zu viele parallele Ladevorgänge bzw. einen kostenintensiven Netzausbau in einem bestimmten Netzgebiet zu vermeiden. Der im Rahmen des Projekts „GridMaximizer” entstandene Algorithmus steuert auf Basis von Netzzustandsdaten die Auslastung und berücksichtigt dabei die Präferenzen der Nutzenden. Er basiert auf dem Schwarmprinzip und erfordert keine zusätzliche, komplexe Messtechnik an den Ladepunkten.
Die Anwendung sammelt Messdaten von bereits in den Gebäuden vorhandenen Ladestationen und bestimmt auf dieser Grundlage den aktuellen Netzzustand. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung, um Ladevorgänge so zu steuern, dass die Verteilnetze nicht überlastet und die erlaubten Spannungsschwankungen nicht überschritten bzw. unterschritten werden. Eine Anbindung an die Leitwarte des Netzbetreibers ist nicht erforderlich. Ein zusätzliches Steuergerät zur Verteilung der verfügbaren Ladeleistung wird ebenfalls nicht benötigt. Die Forschenden setzen mit ihrer Lösung stattdessen auf eine Ladeinfrastruktur, die sich nach der Installation selbstständig verwaltet, ohne dass eine zentrale Instanz die Kontrolle übernimmt. Das bedeutet weniger Aufwand bei Planung und Koordinierung.
Um die Lösung zu erproben, entwarf das Projektteam im Labor ein Verteilnetz mit mehreren hundert Metern Kabeln sowie sechs simulierten Haushalten. Diese wurden mittels elektrotechnischer Komponenten wie Wechselrichtern, Batterien sowie Mess- und Steuereinheiten nachgebildet. Drei Racks waren mit einer Wallbox ausgerüstet. Ein Algorithmus, dessen grundlegende Funktionen im Vorgängerprojekt entwickelt wurden, übernahm die Steuerung des Systems.
Der Algorithmus nutzt Messdaten wie elektrische Spannung und Stromstärke sowie Standardlastprofile, um den aggregierten Stromverbrauch von Geräten wie Backofen oder Waschmaschine innerhalb eines Haushalts zu ermitteln und so den Netzzustand zu bestimmen. Auf dieser Grundlage verteilt das Programm freie Netzkapazitäten auf zu ladende E-Autos. Dabei werden vorgegebene Spannungsgrenzen an allen Stellen des Netzes eingehalten.
Zudem können Besitzer von Elektrofahrzeugen an den Wallboxen einstellen, bis zu welcher Uhrzeit welcher Ladestand erreicht werden soll. Mithilfe dieser Daten sowie Informationen zur Netztopologie und zum aktuellen Netzzustand ist der Algorithmus in der Lage, die optimale Betriebsweise für das Gesamtsystem zu ermitteln. Die Anwendung ist in den USA patentiert, in der EU läuft noch die Prüfung.
In einem Folgeprojekt soll die im Labor erprobte Anwendung um ein Energiemanagementsystem erweitert werden, um weitere steuerbare Stromverbraucher, wie beispielsweise Wärmepumpen, einbeziehen zu können. Darüber hinaus ist ein Realtest mit einem Netzbetreiber geplant. (jr)
