Vernetzte Elektrofahrzeuge zur Notstromversorgung nutzen

Wenn das örtliche Stromnetz ausfällt, halten häufig Dieselgeneratoren die Energieversorgung aufrecht – beispielsweise für die Trinkwasserversorgung, in Krankenhäusern oder in großen Rechenzentren. Im Projekt Smartkrit untersuchen Teams mehrerer Fraunhofer-Institute zum einen, wie sich die Stromversorgung solcher kritischer Infrastrukturen im Krisenfall ausfallsicher gestalten lässt. Zum anderen entwickeln sie alternative Lösungen, um im Katastrophenfall so schnell wie möglich Maßnahmen einleiten und rasch wieder zur Ausgangssituation zurückkehren zu können. Denn ein Notbetrieb mit Dieselgeneratoren, sagt Jan Reich vom Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE, „funktioniert über drei Tage, aber nicht bei einem einwöchigen Stromausfall. Dann sind die Treibstoffreserven aufgebraucht. Hinzu kommt, dass sich für viele kritische Kleinverbraucher wie Wasserpumpen oder Kommunikationsknoten ein wartungsintensives Vorhalten von Notstromaggregaten nicht rentiert.“

Die Idee der Fraunhofer-Teams: Vernetzte Elektrofahrzeuge sollen die benötigte Energie von den Erzeugern zu den Verbrauchern transportieren, die wiederum mit entsprechenden bidirektionalen Ladeschnittstellen ausgestattet sind. Die Koordination soll digital über eine zentrale Leitstelle erfolgen; eine eigens entwickelte Planungshilfe zum Resilienzmanagement soll Städte bei den komplexen Steuerungsabläufen unterstützen. Eine Laufzeit-Software-Plattform soll darüber hinaus künftig die prioritätsbasierte Überwachung einer dynamischen Energieversorgung mit autonomen Fahrzeugen ermöglichen. Dort sollen alle relevanten Informationen zusammenlaufen – welche Verbraucher aktuell mit Energie versorgt werden müssen, welche Energieerzeuger Energie-Kapazitäten zur Verfügung stellen können, wo sich die einzelnen Transportsysteme der Fahrzeugflotte befinden. Algorithmen berechnen dann das optimale Zusammenspiel aller Verbraucher, Transportsysteme und Ressourcen wie etwa Photovoltaik-Anlagen, Windräder, Blockheizkraftwerke und Industrieanlagen. Als Energiespeicher sollen jedoch nicht die Batterien der E-Fahrzeuge direkt genutzt werden, sondern mobile Akkus.

Ziel des Projekts Smartkrit ist es, eine Echtzeit-Informationsgrundlage über Energieangebot, -übertragungskapazität und -bedarf zu schaffen, die Krisenstäbe bei Entscheidungen zur optimalen Energieversorgung unterstützt. Die Verantwortlichen sollen in die Lage versetzt werden, schnell und effektiv auf dynamische Veränderungen des verfügbaren Energieangebots und der Verbraucherkapazitäten reagieren zu können. Dabei sollen auch digitale Zwillinge des kompletten Systems helfen: Sie sollen für jeden Erzeuger und für jeden Verbraucher eine digitale Repräsentanz darstellen, die relevante Informationen wie die verfügbare Strommenge, den aktuellen Energiebedarf sowie den Zustand des Transportsystems in Echtzeit liefert.

Seit März läuft eine Machbarkeitsstudie des Smartkrit-Konzepts für die Modellregion Kaiserslautern. Die Projektpartner prüfen, welche Rahmenbedingungen gegeben sein müssen, um die Energieversorgung mit E-Fahrzeugflotten realisieren zu können. Dabei werden Faktoren wie die Anzahl und Reichweite der E-PKWs, die Ladezeit und Größe der Akkus, die Profile der Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen ebenso berücksichtigt wie bestehende Lastprofile der städtischen Versorgungsanlagen.

Dass sich ihre Idee nicht in einem oder zwei Jahren realisieren lässt, ist den Forschern klar. „Wir haben jedoch die Vision, dass sich unser Konzept in etwa zehn Jahren umsetzen lässt, wenn die Verbreitung von entsprechenden mobilen Energiespeichern und von vernetzten automatisierten Fahrzeugen zugenommen hat“, so Reich.