Energie- und Ladeinfrastrukturplanung

Lastflusssimulationen und Analysen für die Energie- und Ladeinfrastrukturplanung

Die Integration einer größeren Zahl von Elektrofahrzeugen an lokalen Standorten wie Parkhäuser für Anwohner, Mitarbeiter oder Kunden, Betriebshöfe, Raststätten oder Logistikzentren stellt eine große Herausforderung an die Energieinfrastruktur dar. Aufbauend auf Elektrifizierungsszenarien und den individuellen Mobilitätsbedürfnissen entwickeln wir skalierbare Ladeinfrastrukturkonzepte und analysieren die Auswirkungen auf die übergeordnete Energieinfrastruktur.

Neben der Ladeinfrastruktur spielt das energetische Gesamtsystem eine wichtige Rolle. Hierzu gehören erneuerbare Erzeuger wie Photovoltaik- und Kleinwindkraftanlagen, der Bereich der Wärmeversorgung mit Blockheizkraftwerken und Wärmepumpen sowie verschiedene Speichersysteme für Strom, Wärme und Wasserstoff. Aufbauend auf der bestehenden Infrastruktur entwickeln wir ganzheitliche Energiekonzepte, optimieren die Auslegung der Komponenten und analysieren die energetischen, wirtschaftlichen und ökonomischen Auswirkungen.

Für einen technisch möglichen, wirtschaftlichen und ressourceneffizienten Betrieb der Energie- und Ladeinfrastruktur entwickeln und erproben wir passende Energie- und Lademanagementverfahren. Optimierte Betriebsstrategien und prognosegeführte Steuerungen tragen dazu bei, Anschlussleistungen und Lastspitzen zu reduzieren sowie die Einspeisung erneuerbarer Energien zu glätten. Ziel ist es, durch Sektorenkopplung von Strom-, Wärme- und Mobilitätssystemen ein effizientes Gesamtsystem möglichst wirtschaftlich zu betreiben.

Unsere Leistung – Ihr Mehrwert

Ganzheitlicher Ansatz

Wir betrachten alle relevanten Faktoren für die Integration von Elektromobilität in Ihre Energieinfrastruktur – von technischen bis zu wirtschaftlichen und regulatorischen Aspekten.

Unabhängige Beratung

Als Forschungsinstitut ist Fraunhofer IAO produkt- und herstellerneutral und orientiert sich ausschließlich an Ihren Anforderungen und Zielen.

Hohe Akzeptanz

Mit unserer Erfahrung im Einbezug verschiedener Stakeholder sorgen wir dafür, dass Ihre Konzepte von allen Nutzenden gleichermaßen akzeptiert werden.

Zukunftssichere Lösungen

Wir berücksichtigen aktuelle und zukünftige Entwicklungen, damit Ihre Infrastruktur mitwachsen und auf neue Anforderungen reagieren kann.

Kosteneinsparungen

Durch intelligente Laststeuerung und Verknüpfung unterschiedlicher Technologien lassen sich Energieflüsse effizient gestalten und Betriebskosten reduzieren.

Vorgehen

Einsatz eigens entwickelter Simulationstools

  • Zur Analyse der Energie- und Ladeinfrastruktursysteme werden verschiedene, eigens entwickelte Tools genutzt.
  • Diese erlauben eine Evaluation der energetischen Lastflüsse und Spitzenlasten am Standort in hoher zeitlicher Auflösung.
  • Projekte können dadurch flexibel und je nach Fragestellung individuell gestaltet werden.

Mobilitätsbedarfe und Ladeinfrastrukturkonzept

  • Zu Beginn werden die Mobilitätsbedarfe (z. B. Fahrzeugtypen, Nutzerprofile) erfasst und verschiedene Elektrifizierungsszenarien für den Fuhrpark entwickelt.
  • Liegen keine spezifischen Mobilitätsdaten vor, können realitätsnahe Ladebedarfe und Ladezeiten mithilfe eines »Lastprofilgenerators« simuliert werden.
  • Hieraus lassen sich Ladeinfrastrukturbedarfe ableiten und deren Auswirkungen auf das Energiesystem untersuchen.

Konzeption des lokalen Energiesystems

  • Zu Beginn werden die Rahmenbedingungen für die vorhandene Energieinfrastruktur aufgenommen und modelliert (z. B. hinsichtlich Strom, Wärme, Kälte, Wasserstoff).
  • Weitere (zukünftige) energetische Komponenten lassen sich über eine modulare Lastflusssimulation einbinden (z. B. Speicher, Erzeugungsanlagen, Ladestationen).
  • Verschiedene Anlagenkonfigurationen werden mit dem »Local Energy Planner« technisch, wirtschaftlich und ökologisch analysiert und verglichen.

Energiemanagementverfahren zur Spitzenlastreduktion

  • Für einen effizienten Betrieb des Gesamtsystems lassen sich unterschiedliche Energiemanagement-Strategien simulieren.
  • Dadurch werden Lastspitzen reduziert und Potenziale zur Kosten- und Ressourcenersparnis aufgezeigt.
  • Im Ergebnis steht eine optimale Systemkonfiguration mit passgenauer Anlagensteuerung hinsichtlich individueller Optimierungsziele.

Drei entscheidende Bausteine für eine erfolgreiche Energie- und Ladeinfrastruktur

Elektromobilität und Ladeinfrastruktur

 

Mittels realitätsnahen Lastflusssimulationen können die zukünftigen Netzbelastungen durch die Ladung von Elektrofahrzeugen an lokalen Standorten wie Parkhäusern oder Betriebshöfen individuell analysiert werden. Im Ergebnis können die technischen Anforderungen, Spitzenlasten und Lademanagementpotenziale frühzeitig evaluiert werden.

Optimierung lokaler Energiesysteme

 

Durch die Simulation verschiedener Szenarien und Anlagenkonfigurationen kann für ein lokales Energiesystem die optimale Zusammenstellung von Energieerzeugern, Speichern und Verbrauchern und deren Auslegung bereits in der frühen Planungsphase bestimmt werden. Im Ergebnis steht ein wirtschaftliches, ressourceneffizientes und technisch sinnvolles energetisches Gesamtsystem.

Energie- und Lademanagement

 

Über Lademanagementverfahren und/oder den Einsatz von Batteriespeichern mit zugehörigen Steuerungssystemen können Spitzenlasten an lokalen Standorten, insbesondere durch größere Ladeinfrastrukturen, reduziert werden. Mittels Simulationen können die Betriebsstrategien optimiert und die Speicher optimal für den individuellen Anwendungsfall ausgelegt werden.

Referenzen und weitere Informationen

 

Labor

»Living Lab« Micro Smart Grid

Das Living Lab Micro Smart Grid am Fraunhofer IAO bietet eine Umgebung für intelligente Energiemanagement-Lösungen in Gebäuden und Quartieren. Durch die Verknüpfung von Echtzeit-Monitoring, flexiblen Speichern und vernetzten Systemen werden zukunftsweisende Technologien unter realen Bedingungen erforscht.