Grün und smart

Bielefeld, 04. Oktober 2021. Katrin Schulte öffnet die Abdeckung einer Ladesäule für E-Autos. Zahlreiche bunte Kabel und Anschlüsse kommen zum Vorschein. Sie schließt ihren Laptop an und liest die Leistung zum Laden der einzelnen E-Fahrzeuge aus: „Das sieht gut aus! Die E-Fahrzeuge werden mit maximalen PV-Strom geladen.“ Die E-Säule, wie man sie mittlerweile immer häufiger auch in Innenstädten zum Aufladen des eigenen E-Autos findet, ist das Herzstück des Forschungsprojektes „Power2Load“: In Kooperation mit dem Ladesäulenhersteller Westaflexwerk und dem Gebäude- und Energiemanagementspezialisten Archimedes entwickelt das Forschungsteam der Fachhochschule (FH) Bielefeld eine intelligente Ladesäule, mit der Unternehmen ihren elektrischen Fuhrpark effektiv und nachhaltig laden können.
Das Ziel: Ein möglichst hoher Anteil an regenerativ erzeugtem Strom beim Laden und eine optimale Anpassung an die Fuhrparkanforderungen im Unternehmen. Ein weiterer wesentlicher Bestandteil des Projekts ist eine entwickelte App, mit der sich der Ladezyklus für die angeschlossenen Fahrzeuge intelligent planen lässt. Der erste Feldversuch mit Ladesäule und App wurde jetzt erfolgreich mit sechs Fahrzeugen durchgeführt.

Intelligente Mehrfachsteckdose für E-Autos

Katrin Schulte forscht in der Arbeitsgruppe Netze und Energiesysteme (AGNES) am Institut für Technische Energie-Systeme (ITES) der FH Bielefeld unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Jens Haubrock an der innovativen Ladesäule. Hinter dem „Power2Load“-Projekt verbirgt sich nach ihren Worten eine Art „intelligente Mehrfachsteckdose“ für Elektro-Autos: „Beim Einsatz von Elektromobilität stehen Unternehmen vor dem Problem, dass ihre Fahrzeuge oft zur gleichen Zeit geladen werden müssen, beispielsweise zum Arbeitsbeginn oder in der Mittagspause“, so Schulte. Das benötigt je Fahrzeug einen eigenen Ladepunkt und stellt die Unternehmen damit vor Schwierigkeiten. Die Power2Load-Säule bietet hingegen Anschlüsse für bis zu sechs Fahrzeuge. Dadurch können nicht nur die Investitionskosten für die Ladeinfrastruktur minimiert, sondern gleichzeitig auch die Anzahl möglicher Ladeplätze für Unternehmen erhöht werden. Gleichzeitig wird die maximale Leistung nicht überschritten.Insgesamt sechs verschiedene Elektrofahrzeuge vom Kleinstwagen bis zum Transporter wurden beim Feldversuch an der Ladesäule angeschlossen. Geladen wurden sie dann automatisch nach einem intelligenten, vom System generierten Ladeplan. Das intelligente Lademanagement berechnet dabei, wie viel PV-Strom voraussichtlich zur Verfügung stehen wird, und kann so Prognosen erstellen, zu welchem Zeitpunkt welche Menge an Strom bereitgestellt werden muss. Schulte: „Durch die intelligente Steuerung lässt sich eine Überlastung des Netzanschlusses vermeiden. Auch der Anteil des Grünstroms am Ladestrom, also des Stroms aus erneuerbaren Energiequellen, lässt sich maximieren.“

Studierende unterstützen beim Feldtest

Der Feldtest wurde von den Studierenden Katrin Handel und Christoph Alexander Lübke, die als studentische Hilfskräfte im Projekt arbeiten, unterstützt. Beide studieren „Regenerative Energien“ an der FH Bielefeld und waren beim ersten Feldversuch ebenfalls vor Ort. Eine im Projekt entwickelte App wurde durch die beiden auf Herz und Nieren unter Realbedingungen geprüft.

„Beim Anschluss an die Ladesäule tragen Fahrerin oder Fahrer die Daten des Autos wie den aktuellen Ladestand in die App ein“, erklärt Katrin Handel. Auch kann die Uhrzeit angegeben werden, zu der das Fahrzeug wieder benötigt wird, also bis wann der gewünschte Zielladezustand erreicht werden soll. Das Lademanagement berechnet dann automatisch den effizientesten Ladezyklus für alle angeschlossenen Fahrzeuge. „Geplant sind noch die Erweiterungen in der App, wie beispielsweise die Darstellung des Anteils aus der Photovoltaik-Anlage im Ladestrom“, ergänzt Kommilitone Lübke. Trotz des wachsenden Interesses an der Elektromobilität scheuen viele Unternehmen das hohe Investitionsrisiko beim Aufbau einer großflächigen Ladeinfrastruktur auf dem eigenen Betriebsgelände. „Grund dafür ist oftmals die Unsicherheit der Unternehmen darüber, wie sich die Elektromobilität weiterentwickeln wird und welche technischen Anforderungen für das Laden erfüllt werden müssen“, sagt Projektleiter Prof. Dr.-Ing. Jens Haubrock, Professor für Regenerative Energiesysteme und Elektrotechnik an der FH Bielefeld. Hier soll Power2Load Abhilfe schaffen. „Durch die Entwicklung und den Aufbau eines integrativen Konzeptes für eine Ladeinfrastruktur bei Unternehmen wird die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen erhöht.“

System lässt sich flexibel in bestehende Infrastruktur integrieren

Unterstützung aus der Praxis bei der Entwicklung der Ladesäule erhält das FH-Forschungsteam rund um Prof. Haubrock vom Gütersloher Ladesäulenhersteller Westaflex. Geschäftsführer Dr. Peter Westerbarkey sieht in der Flexibilität des Lademanagementsystems einen entscheidenden Vorteil: „Das System lässt sich in bereits bestehende oder zukünftig geplante Energie- und Lademanagementsysteme integrieren. Die Erweiterung einer bestehenden Ladeinfrastruktur nach diesem neuartigen Konzept minimiert Investitionskosten und erhöht gleichzeitig die Anzahl möglicher Ladeplätze.“

1,3 Millionen Euro Förderung

Das Projekt Power2Load wird mit einem Gesamtvolumen von knapp 1,3 Millionen Euro gefördert. Ein Teil der Fördermittel wird aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) bereitgestellt. Die Projektförderung erfolgt aus dem Klimaschutzwettbewerb „EnergieeffizienzUnternehmen.NRW“. Das Projekt ist im Institut für Technische Energie-Systeme (ITES) des Fachbereichs Ingenieurwissenschaften und Mathematik der FH Bielefeld angesiedelt. Prof. Dr.-Ing. Jens Haubrock hat sich mit seiner Arbeitsgruppe bereits in mehreren Forschungsprojekten mit den Themenfeldern Smart Mobility und Smart Energies beschäftigt, deren Forschungsergebnisse zum aktuellen Projekt beitragen.

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