Erneuerbare Energien und Elektrifizierung

Forschung und Entwicklung

Eindämmung des Klimawandels durch erneuerbare Energien und Elektrifizierung: die Rolle von Elektrofahrzeugen

Der Anschluss von immer mehr erneuerbaren Energien an das Stromnetz erfordert einen entsprechenden, enormen Anstieg der Speicherkapazität, um Angebot und Nachfrage zeitlich aufeinander abzustimmen.
Dies würde eine enorme Investition darstellen, die von den Versorgungsunternehmen verlangt wird… oder könnte ein kostenloser Nebeneffekt der Verbreitung von Elektrofahrzeugen sein. Statistisch gesehen können Elektrofahrzeuge als eine riesige Batterie auf Rädern betrachtet werden, die die meiste Zeit über stationär und möglicherweise an das Stromnetz angeschlossen ist.

Ein spezielles F&E-Team der Phase wurde ab 2019 damit beauftragt, dieses Potenzial in die Realität umzusetzen. Es arbeitet an zwei Hauptbereichen:
Ultraschnelle Ladegeräte für EVs mit Speicher
Bidirektionale Ladestationen mit Fernsteuerung über 5G.
Ultraschnelle Ladegeräte: Die weite Verbreitung von Elektroautos hängt entscheidend von der Möglichkeit ab, innerhalb weniger Minuten aufzutanken. Hochmoderne Batterien machen dies möglich, aber eine Infrastruktur für ultraschnelle Ladegeräte fehlt noch weitgehend. Der Hauptgrund dafür ist, dass das Aufladen eines E-Fahrzeugs in wenigen Minuten eine sehr hohe Spitzenleistung der Stromversorgung erfordert, d.h. in der Regel einen Anschluss mit mittlerer Spannung und im Megawattbereich. Selbst wenn die Versorgungsinfrastruktur vorhanden ist, sind die erforderlichen Investitionen beträchtlich. Das ist für stark befahrene Autobahnen akzeptabel, aber in ländlicheren Gegenden, wo der Verkehr nicht so stark ist, nahezu unmöglich.
Aus diesem Grund hat Phase R&D mit ultraschnellen Ladegeräten experimentiert, die eine große Batterie enthalten. Die Belastung des Netzes ist konstant und gering, und die Spitzenleistung für das ultraschnelle Laden wird von der eingebauten Batterie geliefert. Dieses System eignet sich auch für die Kombination mit einer lokalen Solar- oder Windkraftanlage. Die Schnittstelle zwischen Netz und Batterie ist bidirektional, so dass die Station auch Stabilisierungs- und Speicherdienste im Netz anbieten kann.

Die Technologie wurde auf der Rennstrecke, auf der eV-Wettbewerbe stattfinden und wo schnelles Aufladen ein Muss ist, gründlich getestet. Aus diesen Erfahrungen ist die zukünftige EYE entstanden, die ultraschnelle Ladestation der nächsten Generation.

Bidirektionales Laden, zu Hause und am Straßenrand Damit die E-Fahrzeuge zu einer großen virtuellen Batterie auf Rädern werden, müssen alle Ladegeräte zu Hause und am Straßenrand bidirektional sein und Teil eines Netzwerks, das den Energiefluss zwischen den E-Fahrzeugen, den privaten und öffentlichen erneuerbaren Energiequellen und den Anforderungen an die Netzstabilisierung intelligent vermittelt, kontrolliert und umleitet. Dazu gehört auch eine Fernmessung der Energie und eine Kommunikationsverbindung, die schnell genug ist, um die Stabilität bei Hunderttausenden von Einheiten zu gewährleisten. Phase R&D hat das erste derartige Ladegerät entwickelt, mit patentierter Matrix-Topologie und 5-G-Kommunikationsfähigkeit. Diese Entwicklung erwies sich als sehr anspruchsvoll, aber auch als aufschlussreich für das gesamte Potenzial, das durch die Steuerung einer großen virtuellen Batterie freigesetzt werden kann.