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Mehrere Elektroautos die gleichzeitig geladen werden
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sMobility - sMart Mobility in Thüringen
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sMobility - sMart Mobility in Thüringen

Mit neuen IT-Lösungen die Durchsetzung der Elektromobilität unterstützen, das hat sich das Konsortium des Projektes »Smart Mobility in Thüringen« - »sMobiliTy« – vorgenommen. Eine Informations- und Kommunikations-Plattform ermöglicht dabei die Vernetzung von bestehenden technischen Systemen wie Energieversorgungsnetz, Verkehrsinfrastruktur, Fahrzeug und Fahrer. Auf dieser Basis werden intelligente Assistenz- und Servicekonzepte für den Fahrzeugnutzer als auch dem Infrastrukturanbieter entwickelt und angeboten. Die Grundidee ist in folgender Abbildung dargestellt:

Infografik zum Fraunhofer-Projekt für Elektromobilität

Das Ziel des Teilprojektes intelligentes Last- und Lademanagement »iLLMAN«, geleitet durch den Institutsteil Angewandte Systemtechnik (AST), ist die Konzeption und Umsetzung einer Softwarelösung zur Erprobung, Analyse und Bewertung verschiedener Ansätze der Beeinflussung von Ladevorgängen für Elektrofahrzeuge unter Nutzung der sMobiliTy-Cloud. Zur Realisierung einer kostengünstigen und zeitnah anwendbaren Lösung im Feldtest erfolgt die Realisierung unter Verwendung der Funkrundsteuertechnik und unter Berücksichtigung aktuell gültiger regulatorischen Vorgaben für die Energiewirtschaft. Im Labor werden die entwickelten Ansätze zur Ladesteuerung mittels deterministischer sowie probabilistischer Simulationen untersucht. Ausgewählte Ansätze werden im Feldtest praktisch erprobt. Folgende Arbeiten werden dabei durch das AST durchgeführt:

Modellierung und Entwicklung der Optimierungsmodelle zur Ermittlung der Ladefahrpläne für die Fahrzeuge

Herausforderung dabei ist die Berücksichtigung der Unsicherheiten bei der Verfügbarkeit der Elektrofahrzeuge. Im Sinne einer direkten Beeinflussung der Ladevorgänge unter Berücksichtigung vorgegebener Restriktionen beispielsweise des Netzbetreibers und gewünschter Ladezustände durch den Kunden müssen die Fahrpläne hoch performant und zeitnah angepasst werden. Zur Anwendung kommt hierbei das im Fraunhofer AST entwickelte System EMS-EDM PROPHET.

Weiterentwicklung und Evaluierung von Methoden der lokalen Last- und Einspeiseprognose, speziell dielokale Windleistungs- und PV-Leistungsprognose

Zur Realisierung der Betriebsführung der EVs unter Berücksichtigung der lokalen Netzrestriktionen sind lokale Prognosen der Einspeisung und des Verbrauchs notwendig. Speziell auf dem Gebiet der lokalen Einspeiseprognose wurde im Rahmen des Projektes ein Ansatz zur Vorhersage der Einspeisung für einzelne Windparks und Solarparks entwickelt. Dieser wird im Projekt erprobt und dient somit der Ermittlung optimaler Ladefahrpläne unter Berücksichtigung der betroffenen Netzabschnitte.

Entwicklung, Analyse und Bewertung von Ansätzen zur koordinierten Markt/ Netzbetriebsführung, d. h. die Integration von Aspekten der Betriebsführung von Niederspannungsnetzen in den Energiemarkt

Über die alternativen Ansätze einer Flexibilitätsvorgabe (Flexibilitätsquote) oder einer direkten Restriktionsvorgabe wurden Prozesse definiert, bei denen ein Netzbetreiber Rahmenbedingungen für das Agieren der Marktteilnehmer definieren kann. In die Rahmenbedingungen fließen die Ergebnisse der lokalen Prognose und Optimierung der Ladefahrpläne der Elektrofahrzeuge ein.

Entwicklung einer Fahrzeugsimulationsumgebung auf Basis eines Multiagentensystems

Damit die entwickelten Verfahren anhand einer größeren Anzahl von Fahrzeugen evaluiert werden können, wurde die Agentensimulation (ELVIS) entwickelt, mit der eine größere Anzahl von Elektrofahrzeugen simuliert werden können. Über eine Schnittstelle zum EMS-EDM PROPHET erfolgt die direkte Einbindung in die Betriebsführung. Als Benutzerschnittstelle erfolgt die prototypische Entwicklung einer Last- und Lademanagement-Applikation zur Verwaltung der Elektrofahrzeuge und dem Management der Ladeaufträge.

Folgende Ergebnisse wurden bei verschiedenen Konferenzen und Tagungen vorgestellt:

  • Optimierungsmodelle zur Ermittlung Optimaler Ladefahrpläne unter Berücksichtigung vorgegebener Restriktionen [1]
  • Optimierungsmodelle zum Anbieten und Erbringung von Systemdienstleistungen mit Elektrofahrzeugen
  • Prototypische Umsetzung einer lokalen Windleistungsprognose [2]
  • Entwicklung zweier alternativer Ansätze zur koordinierten Markt / Netz-Betriebsführung [3]

Das Projekt befindet sich aktuell in der Phase der Integrationstests und Demonstratorvorbereitung für den Feldversuch. Im Feldversuch werden bis zu 20 Elektrofahrzeuge in das Last und Lademanagement integriert. Dabei kommen Fahrzeuge verschiedenen Typs und damit auch verschiedener Anschlussfähigkeit und Ladeleistung zum Einsatz.

Zielstellung des Fraunhofer IOSB-AST ist der Aufbau eines gesamtheitlichen Energiesimulationssystems zur Bewertung der Einflüsse der Steuerszenarien auf die Netzführung.

Das Konsortium sMobiliTy besteht aus 10 Partnern, davon 6 vorwiegend mittelständische Unternehmen (4 davon aus Thüringen, 2 aus Sachsen), 3 Thüringer Forschungseinrichtungen sowie der Landeshauptstadt Erfurt mit einer Kommunalen Einrichtung.

Das Konsortium entwickelt seit Oktober 2012 in insgesamt drei Jahren an diesen Themen. Mit seiner Projektidee gewann es 2012 im Technologiewettbewerb »IKT für Elektromobilität II« des Bundeswirtschaftsministeriums und erhielt für die Umsetzung eine Förderzusage in Höhe von 6,5 Millionen Euro bei einem Gesamtumfang von 10 Millionen Euro. Es wird vom BMWi im Rahmen des Programms »IKT für Elektromobilität II« gefördert.

Literatur:

[1] Arnoldt, A.; Ritter, S.; Warweg, O.:»Predictive Control System for Charging Electric Vehicles based on Radio Ripple Control integrating Renewable Energies, 4th International Workshop on Integration of Solar into Power Systems, Berlin, Germany, 10-11 November 2014

[2] Arnoldt, A.: »MAProSy Comparing Analysis Strategies and their Error Influence for Local Wind Power and PV Forecasts«, 13th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Plants, Berlin, Germany, 11-13 Nov. 2014 [3] Warweg, O.; Arnoldt, A.; Jens, E.: »Process approaches for the integration of controllable consumers and producers in the energy market, taking account of the distribution grid«. ISGT Europe. Istanbul, 12.10.2014

 

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