Schnell­ladestationen als wichtiges Element des zukünftigen Stromnetzes

In Zukunft höhere Schwankungen

Die in der Energiestrategie des Bundes vorgesehene komplette Umstellung auf erneuerbare Energien und die absehbare Ablösung von Verbrennungsmotoren durch die Elektromobilität bringen neue Herausforderungen für die Stromnetze mit sich. Zum einen ist bei der Stromproduktion aus erneuerbaren Energien aufgrund der Abhängigkeit von Umweltfaktoren mit grösseren Schwankungen und Unvorhersehbarkeiten zu rechnen; zum anderen kommen gerade mit den für die Elektromobilität benötigten Schnellladestationen neue Verbraucher hinzu, welche hohe Spitzenlasten mit sich bringen.

Schnellladestationen sind Teil der Lösung

Schnellladestationen sind aber nicht nur eine neue Herausforderung, sondern auch Teil der Lösung. Im Gegensatz zu anderen Stromverbrauchern ist der Ladevorgang eines Elektroautos grundsätzlich steuerbar und kann damit innerhalb eines Stromnetzes intelligent gestaltet werden. Der Einbezug von HPC-Ladern in eine intelligente Netzsteuerung bringt dabei eine wichtige Komponente mit grosser Hebelwirkung ein. So kann eine Leistungsreduktion um beispielsweise 10 Prozent bereits einen deutlichen Effekt auf die Belastung des Stromnetzes haben, während der Ladevorgang für die E-Autofahrenden nicht wesentlich länger dauert.

EPFL-Labor und GridSteer entwickeln innovative Lösungen

Vorerst im kleinen Massstab wird nun auf dem EPFL Campus an Lösungen gearbeitet, wie die Belastung der Stromnetze geglättet und Angebots- und Nachfrageschwankungen effizient verwaltet werden können. Mit diesem Ziel testen das Distributed Electrical Systems Laboratory (DESL) der EPFL und sein Spin-off GridSteer das intelligente Zusammenspiel von Strom aus erneuerbaren Energien, einem Batteriespeicher und einer 150 Kilowatt Schnellladestation von GOFAST in einem Mittelspannungsnetz auf dem Campus in Ecublens.

Die Ingenieure von DESL und GridSteer fokussieren sich dabei auf Lösungen für die Prognose der Stromerzeugung und –nachfrage, sowie für die Echtzeitsteuerung von Stromnetzen unter Einbezug von erneuerbaren Energien und Schnellladestationen. Das Projekt wird von Mario Paolone, Direktor des DESL, geleitet und vom Schweizer Bundesamt für Energie im Rahmen seines Pilot- und Demonstrationsprogramms unterstützt.

Zweite Station in Aigle

Nach einer ersten Testphase an der EPFL soll das Projekt in Zusammenarbeit mit Romande Energie und der Gemeinde Aigle im Januar 2022 an einem größeren Demonstrationsstandort in Aigle fortgesetzt werden. Am neuen Standort mit vier weiteren GOFAST Schnellladestationen soll das System nicht nur, wie an der EPFL, mit Strom aus Sonnenenergie, sondern auch mit dem in der Region produzierten Strom aus Wasserkraft verbunden werden. Das System mit insgesamt acht Schnellladeplätzen für Elektroautos wird durch ein Energiespeichersystem mit einer 2,5 MWh-Grossbatterie komplettiert.

Diese Demonstrationen sind Teil des grösseren europäischen Projekts Multi Energy Storage Hub For Utility (MESH4U), das industrielle und akademische Partner aus Polen, Deutschland, der Schweiz und Italien zusammenbringt, um neue Lösungen für die Integration mehrerer Energiespeichertechnologien zu erforschen. Ziel dieser internationalen Zusammenarbeit ist es, Planungs- und Betriebsalgorithmen für Multi-Energiespeicher zu entwickeln, die wiederholbar und skalierbar sind und eine dynamische, flexible und sichere Steuerung ermöglichen. Dadurch wird die Anwendbarkeit der entwickelten Lösungen auf weitere Speichertechnologien und -systeme ausgeweitet und dient Netzbetreibern, Produzenten und Verbrauchern gleichermassen.