KIT und Partner wollen Ladeinfrastruktur mit Photovoltaik-Anlage und Batteriespeicher entwickeln

Im Forschungsprojekt SKALE betrachten das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Bosch und die Power Innovation Stromversorgungstechnik GmbH aus Achim die gesamte Energieflusskette einer Gleichspannungs-Ladeinfrastruktur – von der netzseitigen Bereitstellung der Energie über die bedarfsgerechte Zwischenspeicherung, die Verteilung und Wandlung bis hin zur Fahrzeugbatterie und Rückspeisung ins Netz. „Der neue Ansatz soll eine zukunftsweisende Infrastrukturlösung für beliebige Parkflächen mit einer Vielzahl an Ladepunkten bieten und dezentrale Energiequellen effizient einbinden“, erklärt Marc Hiller vom Elektrotechnischen Institut (ETI) des KIT.

Elektrofahrzeuge können entweder über Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC) geladen werden. Beim Laden mit Wechselstrom reduziert die Wandlung in Gleichstrom im Fahrzeug die Ladeleistung und den Wirkungsgrad des Ladevorgangs. Beim Laden mit Gleichstrom ist die Ladeelektronik in den Ladesäulen verbaut. Dies ermöglicht eine Steigerung der Ladeleistung und des Wirkungsgrads. Dafür entstehen allerdings auf Seiten der Infrastruktur erhebliche Kosten. „Das Problem ist, dass sich beide Ladekonzepte entweder nur auf das Fahrzeug oder nur auf einen Teil der Infrastruktur konzentrieren, nicht aber die gesamte Energieflusskette betrachten“, erläutert Nina Munzke, Gruppenleiterin am ETI.

Im Rahmen von SKALE wollen die Partner einen Demonstrator der Gleichspannungs- Ladeinfrastruktur aufbauen, der rund zehn Ladeplätze, eine Photovoltaik-Anlage mit einer Leistung von etwa 100 Kilowatt und einen Batteriespeicher mit einer Kapazität von circa 50 Kilowattstunden umfasst. Damit sollen praktische Erfahrungen für Errichtung und Betrieb der Ladeinfrastruktur gewonnen werden. Die gewonnenen Messdaten fließen in die Energiesystemoptimierung und den Aufbau zukünftiger Anlagen ein.

Auf Basis von Simulationen erstellen die Wissenschaftler des KIT im Projekt zudem eine Auslegungsempfehlung für das Gesamtsystem. Ebenso entwickeln sie ein Tool, mit dem sich die Ladeinfrastruktur inklusive ihrer Komponenten für einen spezifischen Standort auslegen und optimieren lässt. Mit den Messdaten aus dem Demonstrator kann so die Effizienz des Gesamtsystems bewertet werden – einschließlich der effizienten Nutzung erneuerbarer Energien.