Der Einfluss von Technologie, künstlicher Intelligenz und die Verallgemeinerung von Elektrofahrzeugen bis 2030 werden die Hauptthemen sein, die diskutiert werden. Intelligentes Laden ist einer der vielen Denkansätze unter Mobilitätsakteuren hinsichtlich der allgemeinen Verbreitung von Elektrofahrzeugen.
Renault setzt beispielsweise auf intelligentes Laden, indem es in sein neues Modell „Renault 5 E-Tech“ (reserviert für die 110-kW- und 90-kW-Versionen) ein bidirektionales Ladegerät integriert. Um die Problematik besser zu verstehen, soll in diesem ersten Artikel das intelligente Laden und seine verschiedenen Anwendungsfälle vorgestellt werden.
Was ist intelligentes Laden?
Unter Smart Charging versteht man die Optimierung des Ladevorgangs Ihres Elektrofahrzeugs anhand mehrerer Parameter (Ladezeit, Strompreis, Auswirkungen auf das Netz, abonnierte Leistung). Es bezieht sich auf die Implementierung von Ladevorgängen mit dem doppelten Ziel:
Erfüllen Sie die Ladebedürfnisse der Benutzer
Reagieren Sie auf die Einschränkungen und Möglichkeiten des Stromnetzes
Erstens kommt intelligentes Laden dem Benutzer zugute, der Geld spart, indem er sein Fahrzeug dann auflädt, wenn der Strompreis am günstigsten ist. Siehe auch : “ Einphasige Ladestation 7.6 KW - 230V - 32A”.
Auch auf ökologischer Ebene kann der Nutzer davon profitieren, dass das Aufladen seines Fahrzeugs zu dem Zeitpunkt erfolgt, an dem die Stromproduktion am höchsten ist, insbesondere bei der Produktion fluktuierender erneuerbarer Energien (z. B. Photovoltaik).
Auch andere Akteure im Ökosystem Elektromobilität profitieren vom intelligenten Laden. Das Fahrzeug wird zum günstigsten Zeitpunkt aufgeladen, um Nachfragespitzen zu vermeiden und die Stabilität des Stromnetzes zu gewährleisten.
Dieser Vorgang ermöglicht es den Akteuren des Ökosystems, ihre Kosten besser zu kontrollieren und gleichzeitig einen neuen intelligenten Ladedienst anzubieten. Ganz allgemein erleichtert intelligentes Laden die Verwaltung des Stromnetzes. Tatsächlich wird die Leistungsaufnahme reguliert und Verbrauchsspitzen begrenzt, ohne sichtbare Auswirkungen auf das Netz.
Tatsächlich und wie in einem früheren Artikel über die Rolle der Netzflexibilität erwähnt, „führen die Elektrifizierung der Nutzungen und der wachsende Anteil erneuerbarer Energien im Energiemix im Kontext der Energiewende zu einem Paradigmenwechsel für das Stromnetz.“
Stromerzeugung und -verbrauch werden stärker schwanken und flexibler sein, um der Volatilität der Elektronenpreise und der Schwankung erneuerbarer Energiequellen gerecht zu werden. ". In diesem Zusammenhang und angesichts der steigenden Zahl aufzuladender Elektrofahrzeuge stellt intelligentes Laden einen Hebel dar, um die elektrische Verfügbarkeit sicherzustellen.
Variationen des intelligenten Ladens
Der Begriff „Smart Charging“ bezieht sich auf verschiedene Arten des intelligenten Ladens: V1G, V2B/V2H, V2G und V2X.
Beim V1G- oder One-Way-Laden wird die Fahrzeugbatterie optimal aufgeladen, abhängig von der in der Ladeinfrastruktur verfügbaren Leistung, den Mobilitätsbedürfnissen des Nutzers, dem Strompreis, der Produktion lokaler erneuerbarer Energien, dem Zustand der Fahrzeugbatterie und der Flexibilität des Stromnetzes.
Genauer gesagt erfolgt der Ladevorgang während des Zeitfensters oder mit der Ladeleistung (also der Ladegeschwindigkeit), die je nach Netzmöglichkeiten und Benutzerpräferenzen am besten geeignet ist.
Einige Anwendungen wie Mobilize oder Youree ermöglichen es dem Benutzer bereits, seinen Ladevorgang durch die Einführung von Smart Charging zu verwalten. Beispielsweise kann der Nutzer entscheiden, das Aufladen auf 22 Uhr zu verschieben, es zu verschieben, bis die Kosten für den Vorgang weniger als x Euro betragen, oder sein Fahrzeug nur außerhalb der Hauptverkehrszeiten aufzuladen.
Beim bidirektionalen Laden (Vehicle-to-Everything oder V2X) kann die Fahrzeugbatterie auch Strom in ein Haus (Vehicle-to-Home), ein Gebäude (Vehicle-to-Building oder V2B) oder sogar das Netzwerk (Vehicle-to) zurückspeisen -Grid oder V2G).
Intelligentes Laden für Privatpersonen
In bestimmten Häusern ermöglicht die Installation von Photovoltaikmodulen den direkten Verbrauch des erzeugten Stroms: Man spricht dann von Eigenverbrauch. In diesen Eigenverbrauchskontexten ist intelligentes Laden besonders interessant. Hier ermöglicht es dem Haushalt, seine Endrechnung zu senken, indem er das Fahrzeug auflädt, wenn der Strom von den Solarpaneelen erzeugt wird.
Ganz allgemein ermöglicht Ihnen intelligentes Laden, Ihr Fahrzeug zum richtigen Zeitpunkt und zu den niedrigsten Kosten aufzuladen. Der Stromverbrauch wird dann priorisiert (z. B. indem der häusliche Gebrauch dem Aufladen vorgezogen wird).
Um diese Überlegung weiterzuführen, führt Vehicle-to-Home die Idee ein, die Batterie des Fahrzeugs als Stromquelle für das Haus zu nutzen (besonders nützlich bei einem Stromausfall).
Ladeoptimierung bei Profis
Intelligentes Laden kommt auch Profis zugute, da es den abonnierten Strom auf die Fahrzeuge in ihren Flotten verteilt.
Darüber hinaus werden Fahrzeugflotten zu einem Hebel zur Verbesserung der Netzwerkflexibilität durch Vehicle-to-Grid. Mit V2G werden Batterien bei Bedarf aufgeladen und gespeicherter Strom wird bei hohem Bedarf wieder eingespeist. Dadurch ist es möglich, teilweise auf Verbrauchsspitzen zu reagieren.
Diese werden jedoch mit der Zunahme der Anzahl an Elektrofahrzeugen immer zahlreicher. Manager können ihre Kosten auch optimieren, indem sie Strom speichern und ihn bei Nachfragespitzen weiterverkaufen.
V2G begrenzt auch die Gefahren einer intermittierenden Produktion durch erneuerbare Energien. Durch die Verwendung von Fahrzeugbatterien wird Strom gespeichert und dann zeitnah abgegeben. Hier erfüllt Vehicle-to-Grid den Bedarf des Netzes, indem es die erzeugte Energie aufnimmt und wieder einspeist.
Diese Flexibilität trägt zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks bei, indem sie die Entwicklung erneuerbarer Energien unterstützt und gleichzeitig die Stabilität des Netzes aufrechterhält. Dies wird durch die hohe Vorhersehbarkeit des Ladeverhaltens bei Fachleuten erleichtert. Beispielsweise bleiben Fahrzeuge außerhalb der Arbeitszeit über viele Stunden an Terminals angeschlossen.
Somit ist es einfacher, die Aufladung zu modulieren, zu löschen oder zu verschieben. Für weitere Analysen zu V2G wurde ein Artikel zu diesem Thema verfasst: V2G: Elektrofahrzeuge, Werkzeuge für die Flexibilität des Stromnetzes?
Laden in Eigentumswohnungen
Intelligentes Laden trägt auch dazu bei, eine Überlastung des Stromnetzes der Eigentumswohnung zu vermeiden. Bei Privatpersonen wird die Abrechnung innerhalb der Miteigentumsgemeinschaft je Fahrzeug nach festgelegten Prioritäten angepasst. Dadurch werden Nutzungskonflikte und zu hohe Stromrechnungen der Bewohner vermieden.
Mit V2B kann intelligentes Laden auch Gemeinschaftsräume mit Strom versorgen und die Energieautonomie der Miteigentumsgemeinschaft stärken.
Intelligentes Laden für öffentliche Terminals
Im größeren Maßstab maximieren öffentliche Ladestationsbetreiber die Nutzung der Infrastruktur. Durch intelligentes Laden können sie die Leistung dynamisch an den Bedarf und die verfügbare Leistung anpassen.
Diese Anpassung ist insbesondere in Regionen von Vorteil, in denen das Netz voraussichtlich schnell ausgelastet ist, beispielsweise auf Inseln. Umso interessanter ist in diesen Regionen das bidirektionale Laden, da so überschüssiger Strom gespeichert und anschließend wieder eingespeist werden kann.
Gireves Standpunkt
Öffentliches Laden sorgt für mehr Flexibilität. Laut Prognosen von Gireve für das Jahr 2035 könnte, wenn das elektrische System in der Lage wäre, 10 % des Ladevorgangs an öffentlichen Terminals in Frankreich zu modulieren, eine elektrische Leistung mobilisiert werden, die im Durchschnitt zwischen 50 und 100 MW schwankt Std.
50 bis 100 MW entsprechen der Leistung einer kleinen Verbrennungsturbine, wie sie beispielsweise zur Deckung winterlicher Verbrauchsspitzen in der Region Paris eingesetzt wird. Eine solche Mobilisierung von Macht, sowohl beim Entzug als auch bei der Einspeisung, würde erhebliche Flexibilität schaffen. Es könnte somit über Aggregatoren mit Kapazitäts- oder Löschmechanismen angeboten werden.
In Europa werden Kapazitäts- und Drosselungsmechanismen hauptsächlich von Stromübertragungsnetzbetreibern (ÜNB) verwaltet, die auf nationaler oder regionaler Ebene für die Stabilität und das Gleichgewicht des Hochspannungsnetzes verantwortlich sind.
Allerdings spielen Verteilnetzbetreiber (VNB), die Nieder- und Mittelspannungsnetze betreiben, um Strom an Endverbraucher zu liefern, auch eine zunehmende Rolle bei der Verwaltung der Flexibilität auf lokaler Ebene, zu der auch Löschgeräte und in einigen Fällen a gehören lokaler Ansatz für Fähigkeiten.
Tatsächlich beginnen einige VNB in Europa mit der Einrichtung lokaler Flexibilitätsmärkte. Diese Mechanismen ermöglichen den Bezug von Flexibilitätsleistungen von dezentralen Stromverbrauchern oder -erzeugern. Dies gilt insbesondere für kleine erneuerbare Anlagen, Batterien oder Löschgeräte. Sie ermöglichen die Bewältigung lokaler Einschränkungen des Verteilungsnetzes, insbesondere um Überlastungen zu vermeiden oder Infrastrukturinvestitionen zu verzögern.
Beispielsweise hat das Vereinigte Königreich Ausschreibungen gestartet, um den Verbrauch zu senken oder die Energieproduktion zu kritischen Zeiten auf lokaler Netzebene zu steigern, sodass lokale Flexibilitätsinitiativen durch VNB entwickelt werden können.
DSOs können auch mit Energieaggregatoren zusammenarbeiten, um die Nachfragesteuerung durch Mechanismen zur Nachfragesteuerung zu koordinieren, indem sie Verbrauchskapazitäten und manchmal auch kleine lokale Produktionen (z. B. solche aus Photovoltaikanlagen oder Batterien) zusammenfassen.
In Frankreich nahm Gireve zwischen 2019 und 2023 am aVEnir-Projekt teil. Enedis untersuchte diese lokalen Mechanismen weiter, um Flexibilität von Betreibern öffentlich zugänglicher Ladestationen anzufordern. Sie können zur Unterstützung des Managements von Vertriebsnetzen, insbesondere in Spannungsgebieten, eingesetzt werden.
Aus der Sicht der europäischen Vorschriften schließlich hat das Clean Energy Package der Europäischen Union den Weg für eine stärkere Beteiligung der VNB am Flexibilitätsmanagement und in der Koordination mit den ÜNB geebnet, um eine bessere Gesamteffizienz des Elektrizitätssystems zu erreichen.
Die Notwendigkeit eines kompatiblen Terminals
Trotz der Vorteile des intelligenten Ladens gibt es einige Voraussetzungen und Einschränkungen für seine Umsetzung. Erstens muss das Fahrzeug des Nutzers mit der Technologie kompatibel sein, die für unidirektionales Laden und/oder bidirektionales Laden verwendet wird. Außerdem ist der Zugang zu einem Kommunikationsterminal erforderlich, das die von einem Pilotterminal oder einem Zähler gesendeten Signale erkennt.
Der Benutzer muss außerdem den Zugriff auf die Daten seines Fahrzeugs (z. B. zum Zustand der Batterie) autorisieren. Tatsächlich stellt das Datenmanagement angesichts des ständigen Austauschs zwischen den Beteiligten eine große Herausforderung dar.
Dadurch kann der Ladevorgang so genau wie möglich an die Bedürfnisse des Fahrzeugs und den Zustand des Netzes angepasst werden. Dazu gehören der Zugang zu sicheren Austauschräumen, die Interoperabilität von Systemen und eine starke Zusammenarbeit zwischen den Beteiligten.
In diesem Sinne erleichtern bestimmte Standards die Entwicklung des intelligenten Ladens. Beispielsweise vereinfacht und sichert ISO 15118-20 zu Plug & Charge die Kommunikation zwischen Terminal und Fahrzeug.
Intelligentes Laden scheint sehr vielversprechend. Es stellt einen Hebel dar, um den steigenden Strombedarf und die steigende Zahl von Elektrofahrzeugen zu decken.
Tatsächlich würde es eine bessere Verwaltung des Netzes und eine bessere Verteilung der Stromressourcen auf allen Ebenen, individuell und kollektiv, ermöglichen. Heute steckt diese Lösung noch in den Kinderschuhen und muss noch im großen Maßstab entwickelt werden. Um dies zu erreichen, müssen die Akteure der Elektromobilität ihre Interoperabilität und Zusammenarbeit stärken.