Induktives und bidirektionales Ladesystem für zukünftige Systemdienstleistungen durch Elektrofahrzeuge

Abstract:
Auf deutschen Straßen befinden sich aktuell über 40 Millionen Autos, von denen der überwiegende Teil noch von Verbrennungsmotoren angetrieben wird. Batterieelektrische Fahrzeuge spielen zurzeit noch eine Nebenrolle, doch in den nächsten Jahren ist ein weiterer Anstieg ihrer Zulassungszahlen zu erwarten. Sollte das Ziel der Bundesregierung erreicht werden, könnten bis 2020 über 1 Mio. Elektrofahrzeuge in Deutschland zugelassen sein. Da jedes Elektrofahrzeug über seine eigene Batterie verfügt, entsteht ein zusätzlicher elektrischer Leistungs- und Energiebedarf, der vom Stromnetz bereitgestellt werden muss. Neben diesem Bedarf an Energie ergibt sich jedoch auch die Möglichkeit, die im Fahrzeug vorhandenen, mobilen Speicher zukünftig auch für die Bereitstellung von Systemdienstleistungen zu nutzen. Von PVAnlagen und anderen fluktuierenden Erzeugern eingespeiste Peakleistungen können tagsüber gespeichert und in den Abend- und Nachtstunden wieder abgegeben werden. Auch Systemdienstleitungen wie zum Beispiel Blindleistungsbereitstellung zur Spannungsstabilisierung sind denkbar und technisch durchführbar. Die Schnittstelle zwischen öffentlichem Stromnetz und der Fahrzeugbatterie besteht in der Regel aus einem steckbaren Kabel, das sich zwischen einer Ladesäule und dem Fahrzeug befindet. Aktuell sind Ladeleistungen beginnend bei 3 kW für AC-Ladesysteme über 50 kW bei sogenannten DC-Schnellladestationen bis hin zu 120 kW verfügbar. Induktive Lademöglichkeiten befinden sich noch in einem sehr frühen Entwicklungsstadium, haben aber aufgrund Ihrer äußerst großen Nutzerfreundlichkeit das Potenzial sich bis in einigen Jahren in der Elektromobilität zu verbreiten. Bei den meisten induktiven Ladegeräten für Elektrofahrzeuge beschränkt sich die Leistung bisher auf 3,3 kW und eine Rückspeisung ins Netz ist meist nicht möglich. Das hier vorgestellte induktive Ladegerät verfügt über eine sehr hohe Leistung von 22 kVA und ist technisch in der Lage zukünftig notwendige Systemdienstleistungen beispielsweise in Form von Blindleistungsbereitstellung anzubieten. Zu den allgemeinen Systemdienstleistungen zählen laut [6] die Frequenz- und Spannungshaltung, der Versorgungswiederaufbau sowie die System- und Betriebsführung. Vor dem Hintergrund, dass sich in Zukunft immer mehr dezentrale Erzeuger und Speichereinheiten an Stelle von konventionellen Kraftwerken am Stromnetz befinden, müssen und können diese auch entsprechende Systemdienstleistungen erbringen.