Die Bundesregierung hat das Ziel definiert, den Verkehrssektor nachhaltig zu dekarbonisieren. Dabei setzt sie auf E-Mobilität: Bis im Jahr 2030 sollen bis zu zehn Millionen Elektrofahrzeuge zugelassen sein und eine Million öffentliche und private Ladepunkte zur Verfügung stehen. Dabei muss das Aufladen nicht nur technisch einwandfrei funktionieren. Es muss auch den regulatorischen Anforderungen entsprechen und den Nutzern öffentlicher Ladeinfrastrukturen Mehrwert bieten.
Netzdienliches Lastmanagement
Im Forschungsprojekt „ieMETaS“ (intelligent e-Mobility, Energy & IoT aus dem Saarland) entwickelt eine Gruppe von Unternehmen im Innovationszentrum East Side Fab in Saarbrücken das ideale Zusammenspiel der Komponenten, die dafür notwendig sind: eine sichere Datenübertragung über das Smart Meter Gateway (SMGW), netzdienliches Schalten über ein CLS-Gateway (Controllable Local System) gemäß §14a Energiewirtschaftsgesetz, smart vernetzte Ladeinfrastruktur und Möglichkeiten zur intelligenten Datenanalyse. Ziel ist, Ladeinfrastruktur BSI-konform mittels digitaler Protokolle zu steuern.
Dr. Jan-Philipp Exner, Projektingenieur Smart City bei Zenner, ist von Anfang an in das Projekt involviert: „Mit ieMETaS erforschen wir, wie ein netzdienliches Lastmanagement optimal gestaltet werden kann und dabei gleichzeitig den regulatorischen Anforderungen gerecht wird, um die verfügbaren regenerativen Energiequellen bestmöglich zu nutzen.“
Die Forschungsgruppe geht aber nicht nur den Anforderungen auf den Grund, die es für die Einbindung von E-Mobilität in die künftige Infrastruktur digitaler Energienetze braucht. Sie testet auch die Vorteile eines IoT-Netzes (LoRaWAN) mit Hilfe der Plattform Element IoT von ZENNER zur Überwachung des Vorfelds, also der Parkfläche vor der Ladesäule.
Integrierte und sektorenübergreifende Lösung
ieMETaS folgt dem Konzept, sektorenübergreifend verschiedene Sensordaten zu erfassen und zu analysieren („Das Sehen und Verstehen“). Darauf aufbauend realisieren die beteiligten Unternehmen ein rechtskonformes Steuern („Das Handeln“). Zudem untersuchen sie, wie die Informationen über das Internet der Dinge in die Smart City mit ihren vernetzten Verkehrssystemen eingebunden werden können. Ziel ist eine integrierte Lösung, die die netzseitige Anbindung, die sensorbasierte Zustandserfassung des Vorfelds und das Lademanagement zusammenführt.
Dr. Exner erklärt: „Mit ieMETaS erarbeiten wir die Blaupause für die Kommunikationsstruktur der vernetzten Smart City, in der die Sektoren Verkehr und Energie integriert betrachtet werden. Außerdem kombiniert ieMETaS Anwendungen sowohl im unregulierten Bereich des Internets der Dinge mit energiewirtschaftlichen Anwendungen im regulierten Bereich.“
Auf Basis der bisherigen Erkenntnisse lässt sich heute schon festhalten: Das Energienetz der Zukunft kann nur stabil betrieben werden, wenn es intelligent gesteuert wird. Das bedeutet: Das Netz muss bedarfsgerecht auf die jeweilige Situation, wenn zum Beispiel diverse Erzeuger erneuerbare Energien im Netz produzieren und gleichzeitig Autos an Ladestationen aufgeladen werden, reagieren können. Schließlich ist der Erfolg der elektrischen Mobilität an die Verfügbarkeit von Lademöglichkeiten geknüpft.
Die nächsten Schritte
Was die Projektbeteiligten in der Theorie entwickelt haben, wird im nächsten Schritt in der Praxis getestet. Dabei kommen fest installierte Ladesäulen im öffentlichen und privaten Raum zum Einsatz. Beliebig ausgewählte Autofahrer mit unterschiedlichen Nutzungsgewohnheiten laden ihre Fahrzeuge dort auf. Zudem erproben die Projektbeteiligten, wie sich die entwickelte Lösung strategisch und operationell in Smart-City- und Smart-Mobility-Projekte integrieren lässt.
„ieMETaS hat zurzeit noch den Status Quo des Netzes im Fokus. Perspektivisch sollen auch künftige Einflussfaktoren Bestandteil des intelligenten Systems sein, ganz im Sinne einer vorausschauenden Netzoptimierung“, erklärt Dr. Dieter Varelmann, Key Account Manager bei Aktiver EMT. „Dazu gehört beispielsweise das Einbeziehen von Wetterprognosen und die Auswertung mit Hilfe von Datenanalysen und Künstlicher Intelligenz. Schließlich bedeutet mehr Sonne mehr Solarstrom im Netz, mehr Wind entsprechend mehr Windstrom.“ So kann künftig besser prognostiziert werden, wie das Stromnetz effizient und sicher funktionieren kann.
Ergänzend planen die beteiligten Unternehmen, den Fokus in nachfolgenden Projekten zu vergrößern. Weitere Erzeuger und Verbraucher sollen einbezogen sowie Speichermedien als autarke Zelle betrieben werden können. Die erprobte Steuerbarkeit der Energienetze ist dabei Voraussetzung für ein energieintelligentes Gebäude.
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