Fraunhofer IAO eröffnet größte Ladeinfrastruktur für Elektroautos in Deutschland

Nach einem mehrmonatigen Testlauf wurde die deutschlandweit größte Ladeinfrastrukturanlage im Parkhaus des Fraunhofer-Campus in Stuttgart offiziell in Betrieb genommen. Sie dient einerseits der Versorgung von über 30 Elektro-Forschungsfahrzeugen der Institute vor Ort und andererseits als »lebendes Labor«.

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Die Elektromobilität ist auf dem Vormarsch – doch auf dem Weg zu dem von Kanzlerin Merkel formulierten Ziel, bis zum Jahr 2020 mindestens 1 Million Elektrofahrzeuge auf die deutschen Straßen zu bringen, sind noch einige Hindernisse zu überwinden. Um die vielfältigen Fragestellungen im Bereich der Elektromobilität zu bearbeiten und zahlreiche Forschungsschwerpunkte von der Theorie in die Praxis zu überführen, hat das Fraunhofer IAO jüngst gemeinsam mit dem kooperierenden Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT der Universität Stuttgart die umfassendste Ladeinfrastruktur in Deutschland installiert. Die Anlage wurde vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) im Rahmen der Modellregion Region Stuttgart gefördert, die Programmkoordination verantwortet die NOW GmbH Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie.

Die Anlage besteht aus 30 Wechselstrom(AC)-Ladestationen für Ladeleistungen von 3,7-22kW und einer Gleichstrom(DC)-Ladestation für Ladeleistungen bis zu 50kW. Folgende Themen stehen im Fokus der aktuellen und zukünftigen Forschungen:

Spitzenbelastungen in der Netzinfrastruktur
Werden an allen Ladestationen gleichzeitig Elektrofahrzeuge angeschlossen sind Spitzenleistungen bis zu 290kW möglich. Für diese hohen lokalen Lasten sind Parkhäuser in den seltensten Fällen ausgelegt und eine entsprechende Nachrüstung wäre mit hohen Kosten verbunden. In der Praxis wird es jedoch selten vorkommen, dass an allen Ladestationen gleichzeitig Fahrzeuge eingesteckt werden. Mit der bestehenden Anlage soll deshalb untersucht werden, wie hoch die tatsächlichen Spitzenlasten im Alltagsbetrieb ausfallen und auf welche Maximalwerte eine Installation sinnvollerweise ausgelegt werden muss.

Lastmanagementsysteme
Werden Parkhäuser nicht auf die maximal möglichen Spitzenbelastungen ausgelegt, empfiehlt sich eine entsprechende Steuerung, um die Anlagen im Einzelfall nicht zu überlasten. Intelligente Lastmanagementsysteme ermöglichen es, die Ladung der Fahrzeuge zeitlich zu verteilen bzw. die Ladeströme entsprechend der Lastsituation zu begrenzen. Zusätzlich können die Spitzenlasten weiterer Verbraucher, z. B. angeschlossener Bürogebäude und Industrieanlagen, sowie die übergeordnete Netzsituation mit berücksichtigt werden.

Flottenmanagementsysteme
Während bei Verbrennungsfahrzeugen die Reichweite kein limitierender Faktor ist, spielt diese in Verbindung mit längeren Ladezeiten bei Elektrofahrzeugen eine wesentliche Rolle für das Flottenmanagement. Werden Fahrzeuge gebucht, muss ein gewisser Ladestand vorhanden sein, um die entsprechenden Mobilitätsbedürfnisse erfüllen zu können. Da die Reichweite u.a. aber sehr stark von der Topografie der Fahrstrecke, dem Vollgasanteil und der Verwendung von Heizung und Klimaanlage abhängen, muss eine gewisse Flexibilität für die Planung nachfolgender Fahrten gewährleistet werden. Hier gilt es intelligente Systeme zu entwickeln und in der Praxis zu testen, die die Mobilitätsbedürfnisse der Nutzer sowie die Anforderungen und Restriktionen der Fahrzeuge zuverlässig verbinden. Gleichzeitig müssen die Planungen auf die Anforderungen des Lastmanagements abgestimmt werden.

Photovoltaik (PV)- und Pufferspeicheranlagen
In zukünftigen Ausbaustufen soll die Ladeinfrastruktur durch eine PV-Anlage und einen Pufferspeicher aus gebrauchten Fahrzeugtraktionsbatterien erweitert werden. Hierbei stellt sich die Frage, inwiefern sich gebrauchte Batterien mit eingeschränkten Leistungsmerkmalen für die Abpufferung von Spitzenbelastungen und für die Speicherung von Solarstrom eignen.

Die Ladeinfrastruktur am Campus Stuttgart eignet sich für alle in Deutschland vertriebenen Fahrzeuge. Dies bedeutet, dass insgesamt fünf unterschiedliche Stecksysteme verbaut wurden.

Dr. Veit Steinle, Abteilungsleiter im Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), begrüßt die Einrichtung des »elektromobilen« Parkhauses: „»Durch den Aufbau der Ladeinfrastruktur im Parkhaus der Fraunhofer-Gesellschaft kommen wir dem notwendigen Ziel, die Elektromobilität in eine alltägliche und praxistaugliche Anwendung zu überführen und zu demonstrieren einen Schritt näher.«

»Mit der neuen Ladeinfrastruktur nehmen das Fraunhofer IAO und das IAT ihre Verantwortung für eine nachhaltige Mobilität wahr«, so Institutsleiter Prof. Dr. Dieter Spath. Sie dient als Ergänzung und Plattform für zahlreiche laufende und künftige Forschungsprojekte im Bereich Elektromobilität wie beispielsweise Fuhrparkanalysen und Flottenversuche in Firmen und Kommunen (Elektromobilisiert.de), die Koordination mehrerer Innovationsnetzwerke für Firmen und Kommunen (FutureCar, Elektromobile Stadt) sowie die Untersuchung des Strukturwandels durch die Elektromobilität in der Industrie und den Städten (ELAB).