Elektromobilität Chancen und Risiken für … · Elektromobilität – Chancen und Risiken für...

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Elektromobilität Chancen und Risiken für Verteilnetzbetreiber Dr.-Ing. Enno Wieben EWE NETZ GmbH
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    18-Sep-2018
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  • Elektromobilitt Chancen und Risiken fr Verteilnetzbetreiber

    Dr.-Ing. Enno Wieben

    EWE NETZ GmbH

  • Projekt GridSurfer | Seite 2

    Technische Aspekte der Netzintegration 3

    Das Elektrofahrzeug E3 2

    Das Forschungsprojekt GridSurfer 1

    Inhalt

  • Projekt GridSurfer | Seite 3

    Das Forschungsprojekt GridSurfer 1

  • Projekt GridSurfer | Seite 4

    Projektidee und Teilnehmer

  • Projekt GridSurfer | Seite 5

    Profil Modellregion /

    Konsortium

    Konsortium

    EWE AG

    Energieversorgung, Netzbetreiber, TK und IT Dienstleister

    - Betrieb Ladeinfrastruktur u. Wechselstation, Speichermanagement,

    Projektmanagement

    NextEnergy

    Forschungsinstitut mit Schwerpunkten Photovoltaik, Brennstoffzellen und

    Energiespeicher

    - Batterien als Energiespeicher, Betriebsfhrungsstrategien

    OFFIS

    Forschungsinstitut fr Informatik

    - Fokus auf IKT-Standardisierung im Energiesektor, Energiemanagement-Modelle,

    Simulationen

    Karmann

    - Fahrzeugentwicklung

  • Projekt GridSurfer | Seite 6

    Komponenten der Elektromobilitt

    Software

    zu Hause laden

    Erneuerbare Energien

    Batterien

    Reichweitenverlngerung

  • Projekt GridSurfer | Seite 7

    NEXT|ENERGY: Batteriewechselstation

    Technische Daten

    Energiespeicherung und Netz-Rckspeisung

    Speicherkapazitt:6 Akkus 30 kWh = 180 kWh

    Ladeumformerleistung:6 x 60 kW = 360 kW

    Netzintegration mitFACTS-Eigenschaften(Flexible AC Control System)

    Netzregelung durch definierte Blindleistungseinspeisung

  • Projekt GridSurfer | Seite 8

    Erweiterung des eTelligence-Szenarios

  • Projekt GridSurfer | Seite 9

    Einbindung der Elektrofahrzeuge in das E-Energy-Projekt eTelligence

    eTelligence Architektur fr Geschftsprozesse (horizontal SOA basiert)

    eTell

    igence

    Auto

    mati

    sieru

    ngsa

    rchit

    ektu

    r

    (vert

    ikal)

    Akte

    ur

    Marktplatt-

    form

    Tarif-/Feedback-

    SystemePortal

    Privat-/

    Gewerbekunden

    Dezentrale

    KraftwerkeVerteilnetzIndustrie/

    Gebude

    Gateway /

    Smart Meter

    eTell

    igence

    -

    Die

    nst

    e VK-Betriebsfhrung

    Energieanalyse/

    -beratung

    Home

    Automation

    Controller

    Gateway /

    Smart Meter

    Energie-/

    Fahrplan-

    management

    Fernwirktechnik

    Netzleittechnik

    Netz-Betriebs-

    fhrung

    Gateway

    Controller

    Betriebs-

    fhrung

    ControllerEnergie-

    Controller

    Gateway /

    Smart Meter

    V2G-

    Management

    Elektrofahrzeuge

    Speicher-

    management

  • Projekt GridSurfer | Seite 10

    Komponenten der Netzintegration von Elektrofahrzeugen

    IKT- basiertes Speicher-

    management

    Mess- und Steuersysteme

    Ladesystem und Batteriewechsel-

    konzept

    bidirektionales Laden

    Schnittstellen zur Kommunikation zwischen

    Fahrzeug, Verbraucher und Stromnetz

    Abrechnungs- und Vermarktungs-

    prozesse

    Tarif- und Geschfts-

    modelle

  • Projekt GridSurfer | Seite 11

    Das Elektrofahrzeug E3 2

  • Projekt GridSurfer | Seite 12

    Dezentrales Energiemanagement Teil der Lsung Elektrofahrzeuge als mobile Stromspeicher

    Umweltschonende motorisierte Fortbewegung und mobile Stromspeicher als Bestandteil der zuknftigen Energieversorgung

    EWE und Karmann (Osnabrck) arbeiten auf dem Gebiet der Elektromobilitt zusammen

    Bau mehrerer Versuchsfahrzeuge zwischen 2009 und 2011, Einsatz der Fahrzeuge fr die gemeinsame Forschungsarbeit

    Einbinden der Elektrofahrzeuge in das Strom- und TK-Netz von EWE und Entwicklung intelligenter Steuerungssysteme fr das Batterie- und Netzmanagement

    Die Akkus (blau) sind platzsparend in

    den Fahrzeugboden des E3 integriert.

  • Projekt GridSurfer | Seite 13

    EWE E3 2. Generation

    Beladen

    Klimatisierung

    V2G-Steuergert Ladegerte

    Batterie

    bidirektionales

    Laden

    Klimatisierung inkl.

    Wrmepumpenprozess

    Optimierung des

    Batterie-

    managementsystems

    Batterie-

    wechselmglichkeit

    Kommunikationsanbindung

    ber Power Line

    E-Komponenten

    eMobility Navigation

  • Projekt GridSurfer | Seite 14

    Kommunikation Fahrzeug-Netz

    Interaktionskonzept Fahrer - Fahrzeug

    Funktionen im Fahrzeug (Ladestandanzeige, Reichweite,

    Energiebedarfsplanung, Navigation, Reservierung

    Ladeinfrastruktur)

    Schnittstellen zur Fahrzeugelektronik

    EWE E3 2. Generation

  • Projekt GridSurfer | Seite 15

    Technische Aspekte der Netzintegration 3

  • Projekt GridSurfer | Seite 16

    Hintergrund

    Erwartungshaltung:

    Elektromobilitt hat das Potential die Stromversorgungsnetze vor hnliche

    technische Herausforderungen zu stellen, wie die durch das EEG und KWKG

    gefrderte dezentrale Energieerzeugung:

    Zielstellung / Herausforderung:

    Eine mglichst Kostenoptimale und Energieeffiziente Integration der

    Ladeinfrastruktur in die Stromversorgungsnetze, d.h. Vermeidung von

    Netzausbau und bestmgliche Nutzung regenerativer Energien.

    Potentialabschtzung:

    40 Mio PKW, 15.000km / a,

    0,2 kWh/km 120 TWh

    Aber vollstndig im Verteilnetz!

    http://www.unendlich-viel-energie.de/

  • Projekt GridSurfer | Seite 17

    Zeitliche Entwicklung der Netzintegration von Elektrofahrzeugen

    Ausdehnung

    Zeit

    NS-NETZ

    MS-NETZ

    HS-NETZ

    HS-NETZ

    Regelzone

    Verbundnetz

    Testfahrzeuge Einzelfahrzeuge

    am Hausanschluss

    Fuhrparks an

    MS-Ladestationen

    Privatfahrzeuge & Fuhrparks an

    verschiedensten MS-Stationen

  • Projekt GridSurfer | Seite 18

    Beispiel: ausschlielich marktgetriebene Elektromobilitt fhrt zur berlastung der Verteilnetze!

    16:00

    18:00 17:00 19:00

    2:00

    EEX Spot

    Wichtig: Bercksichtigung der Netzinfrastruktur

    20 kV

    1 kV

  • Projekt GridSurfer | Seite 19

    Spannungshaltung eines Nieder-spannungsnetzes bei ungesteuertem Laden

    Quelle: EWE NETZ, Bachelorarbeit Rainer Fennen

    Bewertung:

    Bereits ab 25%

    Elektrofahrzeuge wird

    in diesem Netz

    Ausbau notwendig

    Spannungshufigkeit Land (abends)

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    0,9 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1

    Netzspannung bergabestelle bezogen auf Un

    kum

    uli

    ert

    e A

    nza

    hl d

    er

    Ku

    nd

    en

    ansc

    hl

    sse

    in [

    %]

    75%

    50%

    25%

    0%

  • Projekt GridSurfer | Seite 20

    Anforderungen in der Mittelspannung Wiederholung aller DEA-Probleme in Mittelspannungsnetzen?

    Technische Anforderungen an MS-Ladestationen zur Vermeidung der Probleme

    Spannungshaltung (statisch und dynamisch)

    Auslastung von Betriebsmitteln, insbesondere von Umspannern

    Betriebsfhrung

    Schutzkriterien

    2 0 k V

    P+jQ

    1. Grenzleistung

    Q

    P

    2. speziell STATCOM

    Q

    P

    3. Q-Dynamik (Spannungsregelung)

    t

    Q t = 50 - 100 ms

    t

    P

    4. P-Dynamik (Regelenergie)

    t = 200 - 500 ms (Primrreserve) t = 50 - 100 ms (Spinning Reserve)

    5. BDEW 2008

    t

    U

    Schlussfolgerung: Nutzung von Kraftwerkseigenschaften,

    wie sie beispielsweise moderne WEA bereits heute bieten!

    6. Netzleitstelle

  • Projekt GridSurfer | Seite 21

    Technologische Mglichkeiten

    Unidirektionales Ladegert

    Bidirektionales Ladegert

    Unidirektionale FACTS-Ladestation

    Bidirektionale FACTS-Ladestation

    Gesteuertes Laden Rckspeisung bei Starklast - -

    U-Statik - -

    U-Dynamik - -

    Frequenzhaltung - -

  • Ergebnisse der Netzstudie zur Netzregelung mit FACTS-Ladestationen

  • Projekt GridSurfer | Seite 23

    KONTAKT

    Dr.-Ing. Enno Wieben

    EWE NETZ GmbH / Strategische Netzplanung

    Cloppenburger Strae 302

    26131 Oldenburg

    Tel. 0441 4808-0

    www.ewe-netz.de

    Vielen Dank fr Ihre Aufmerksamkeit.