Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
Techno-ökonomische Untersuchungen zu Vehicle-to-Home- und Vehicle-to-Grid-Szenarien
Elektrofahrzeuge als »Kraftwerke auf Rädern«: Elektrofahrzeuge können als quasistationäre Energiespeicher im Eigenheim oder im öffentlichen Stromnetz genutzt werden. Das Fraunhofer IFAM besitzt eine langjährige Erfahrung im Bereich bidirektionales Laden und hat dafür ein Simulationstool entwickelt, mit dem techno-ökonomische Untersuchungen zu Vehicle-to-Home- und Vehicle-to-Grid-Szenarien durchgeführt werden können.
Beim sogenannten bidirektionalen Laden kann die in der Traktionsbatterie gespeicherte Energie wieder in ein Stromnetz gespeist werden. Das Elektrofahrzeug kann also nicht nur mit Strom aufgeladen werden, sondern es kann auch Strom abgeben. Die Traktionsbatterie des Fahrzeugs kann somit als quasistationärer Speicher für diverse Energiedienstleistungen verwendet werden.
Ein Pkw parkt zu 95% seiner Lebensdauer. Nur 5% dieser Zeit wird das Fahrzeug für die Mobilität, also zum Fahren, genutzt. Egal ob Verbrenner- oder Elektrofahrzeug. Bedenkt man nun, dass das E-Fahrzeug 95% der gesamten Lebensdauer z.B. vor dem Eigenheim parkt (z.B. als Zweitwagen), so wird ersichtlich, welch ökonomisches Potential ein rückspeisefähiges E-Fahrzeug besitzt, insbesondere dann, wenn eine Photovoltaik-Anlage mit in das System integriert wird. Hier können Sie beispielhaft dieses Potenzial herausfinden.
Ein Elektroauto als Hausspeicher nutzen
In Verbindung mit regenerativen Energiequellen (z.B. Photovoltaik-Anlage) kann die Traktionsbatterie, i.d.R. mit einer Kapazität zwischen 20-100kWh, hervorragend als Pufferspeicher verwendet werden. Überschüssiger Photovoltaikstrom, der zum Zeitpunkt X vom Eigenheim nicht verbraucht wird (z.B. in der Mittagszeit), kann in der Traktionsbatterie zwischengespeichert werden, um diese zum Zeitpunkt Y dem Eigenheim wieder zuzuführen (z.B. am Abend nach Sonnenuntergang). Somit wird der Bezug von (teurem) Strom aus dem öffentlichen Stromnetz minimiert. Dieses Szenario wird auch als Vehicle-o-Home (V2H) bezeichnet.
Eine weitere Anwendung eines rückspeisefähigen E-Fahrzeuges ist die Zurverfügungstellung der Traktionsbatterie für Energiedienstleistungen, die vom öffentlichen Stromnetz ausgehen. Dieses Szenario wird als Vehicle-to-Grid (V2G) bezeichnet. Hier seien die Anwendungsbereiche Regelleistung oder Energiemarkt genannt. V2H & V2G bringen ökonomische Vorteile, die mit Hilfe von Simulationen berechnet werden können. Dazu hat das Fraunhofer IFAM ein Simulationstool entwickelt, mit dem verschiedenste Fragestellung beantwortet oder neue Geschäftsmodelle identifiziert werden können. Dabei können nahezu alle Parameter variiert werden, die für V2H & V2G relevant sind. Auch die zusätzliche (zyklische) Belastung der Traktionsbatterie durch V2H & V2G Anwendungen sind Teil der möglichen Auswertungen.
Netzbetreiber, Energieversorger und Netzdienstleister stehen dadurch vor der Herausforderung, das bidirektionale Laden von E-Fahrzeugen in das lokale bzw. globale Energienetz rechtskonform zu integrieren. Hersteller von Elektrofahrzeugen hingegen müssen Ihre Ladetechnik weiterentwickeln, genauso wie Hersteller von rückspeisefähigen Ladestationen. Ihre Komponenten müssen ständig an den aktuellen Stand der Technik angepasst werden.
Mit dem hochflexiblen Fraunhofer IFAM-Prüffeld Komponenten weiterentwickeln
Das hochflexible Prüffeld des Fraunhofer IFAM und das Know-How im Bereich der Sektorenkopplung mit Elektrofahrzeugen stehen Kunden zur Verfügung, die ihr Produkt testen und/oder weiterentwickeln möchten. Ebenso können wir technoökonomische Potentialanalysen zum bidirektionalen Laden entsprechend der möglichen Use-Cases durchführen.
Die Arbeitsgruppe »Smart Energy & Data« bietet eine individuelle Beratung an, bei der das bidirektionale Laden von Elektrofahrzeugen unter Nutzung des Prüffelds des Fraunhofer IFAM untersucht und weiterentwickelt, sowie die Wirtschaftlichkeit analysiert werden kann. Darüber hinaus können Vor- und Nachteile des bidirektionalen Ladens von E-Fahrzeugen auf das lokale und globale Energienetz aufgezeigt und dadurch potentielle Geschäftsmodelle abgeleitet werden. Unser hauseigenes Prüffeld dient dabei als Basis für die Testung und Weiterentwicklung Ihrer Ladetechnik und Ihrer Komponenten.
Das Fraunhofer IFAM besitzt langjährige Erfahrungen mit der Installation sowie dem Betrieb von Systemen mit bidirektionaler Energieübertragungstechnik für Vehicle-to-Home- und Vehicle-to-Grid-Anwendungen. Anhand eigener Simulationsprogramme und den über Jahre hinweg gesammelten Erfahrungen ist die Arbeitsgruppe »Smart Energy & Data« von Dr. Stefan Lösch in der Lage, techno-ökonomische Untersuchungen zu Vehicle-to-Home- und Vehicle-to-Grid-Anwendungen durchführen.