Im Rahmen des Energieforschungsprojekts Aspern Smart City Research (ASCR) haben Wiener Netze und Siemens Österreich die Integration von E-Mobilitäts-Ladeinfrastruktur in städtische Niederspannungsnetze erforscht. Dabei hat das Team fünf verschiedene Planungs- und Betriebsstrategien für die Ladeinfrastruktur eines typischen städtischen Niederspannungsnetzabschnitts untersucht. Im Fokus standen dabei vorwiegend Lösungsszenarien, die ohne Netzverstärkung auskommen. Diese reichen von aktuellen statischen Verfahren bis hin zu innovativen Betriebsmodi, in denen auch dynamische Betriebsgrenzen (Operating Envelops, OEs) angewendet werden. Präsentiert wurden die Forschungsergebnisse auf der diesjährigen CIRED-Konferenz in Genf.

Für die Simulationen wurde ein bereits sehr hoch ausgelastetes, typisches urbanes Niederspannungsnetz verwendet. Auf Basis von Echtzeitdaten wurden tatsächliche Netzengpässe ermittelt und durch flexible Anpassung der Ladeleistung die vollständige Erfüllung der Ladeleistung in einer netzverträglichen Art sichergestellt. „Die rasante Zunahme von Elektrofahrzeugen stellt eine große Herausforderung für die bestehende Stromnetz-Infrastruktur da. Ziel unseres Forschungsprojekts ist, durch ein Netzkapazitätsmanagement die verfügbaren Kapazitäten optimal zu nutzen und die Sicherheit des Netzes zu gewährleisten. Unbedingt notwendig dafür ist Transparenz im Verteilnetz“, so Alfred Einfalt, Principal Key Expert bei Siemens, der das zugehörige Projekt mitinitiiert hat.

Operating Envelops als dynamische Leistungsgrenzen

Durch die Einführung von OEs als dynamische Leistungsgrenzen für Ladeeinrichtungen, basierend auf Echtzeitdaten, konnte die Anzahl der Ladepunkte für Elektrofahrzeuge in dem Simulationsszenario um das rund Siebenfache erhöht werden – ganz ohne Netzausbau. Darüber hinaus wurde auch ein Szenario untersucht, in dem die strategische Nutzung der n-1-Reservekapazität für öffentliche Schnellladeeinrichtungen freigegeben wird. N-1 ist ein zentrales Kriterium in der Netzplanung, das sicherstellt, dass ein Stromnetz den Ausfall einzelner Komponenten durch das „Einspringen“ von anderen Komponenten kompensieren kann. Stromausfälle können so reduziert und in ihrer Dauer verkürzt werden.

Die Ergebnisse zeigen, dass das dynamische Netzkapazitätsmanagement die Effizienz und Auslastung des Stromnetzes erheblich verbessern kann – und dass intelligente Planung und Steuerung der Elektromobilität einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten. In einem nächsten Schritt ist die reale Erprobung der Forschungsergebnisse im ASCR-Testgebiet in aspern Seestadt geplant. Das Projekt SENSE wurde von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) und dem Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK) gefördert.

Siemens bietet verschiedene Lösungen an, um Netzbetreibern zu ermöglichen, ihre Niederspannungsnetze besser überwachen zu können und so den Netzbetrieb zu optimieren. Dazu gehören etwa die Software-Lösung Gridscale X LV Insights oder der SICAM EGS Sensor.