Ladestationen für mehr Elektromobilität

Entscheidend für den Erfolg der Elektromobilität ist der Aufbau einer effizienten Ladeinfrastruktur. Der Trend geht hin zur Einführung von Ladestationen, die ein immer schnelleres Aufladen ermöglichen, sowie von bidirektionalen Ladestationen, die zur Stabilität des Stromnetzes beitragen.

Steckbrief

  • Lead-Departement Technik und Informatik
  • Institut Institut für Energie- und Mobilitätsforschung IEM
  • Laufzeit (geplant) 01.11.2018 - 31.01.2022
  • Projektverantwortung Sébastien Mariéthoz
  • Projektleitung Sébastien Mariéthoz
  • Partner Green Motion

Ausgangslage

Die wachsende Zahl der Elektrofahrzeuge und das immer dichtere Ladenetz bringen erhebliche Herausforderungen mit sich. So ist die Leistung, die benötigt wird, um viele Elektrofahrzeuge gleichzeitig aufzuladen, erheblich. Dies kann das Stromnetz überlasten, insbesondere bei einer hohen Fahrzeugdichte zur gleichen Zeit am gleichen Ort. Für die Energiewende mit einem wachsenden Anteil erneuerbarer Energien sehen die Netzbetreiber aber Elektrofahrzeuge auch als Chance. 

Vorgehen

Die in den Batterien vieler E-Fahrzeuge gespeicherte Energie ist beachtlich. Es ist möglich, diese Batterien als Energiespeicher zu verwenden. Daraus kann man Energie zurückspeisen, wenn im Netz die Energie knapp wird. Die Implementierung eines solchen Systems erfordert die Interaktion zwischen Fahrzeug, Ladestation und Netz sowie die Möglichkeit, die Batterieenergie über die Ladestation ins Netz einzuspeisen. Dazu braucht es einen bidirektionalen Wandler, der also Stromflüsse in beide Richtungen zulässt. Die meisten aktuellen Ladestationen sind jedoch nicht bidirektional, und relativ wenige Fahrzeuge verfügen über die erforderliche Intelligenz.

In Zusammenarbeit mit der Firma Green Motion, die Ladestationen für E-Mobile entwickelt und produziert, hatte das Team des Labors für Leistungselektronik des Instituts für Energie und Mobilität IEM der Berner Fachhochschule die Möglichkeit, auf verschiedene Weise zu Lösungen in diesem Themenbereich beizutragen.

Lösung

So wurde ein hocheffizienter isolierter modularer Wandler entwickelt, um eine Familie von schnellen Hochleistungsladestationen auszurüsten. Diese sind in der Lage, ein Fahrzeug aufzuladen und bei Bedarf Batterieenergie wieder in das Netz einzuspeisen. Die Topologien, die verwendet werden, um einen bidirektionalen Wandler für die Ladestation zu realisieren, sind zwar komplex zu implementieren, aber sie sind in der Leistungselektronik relativ gut bekannt. Die Innovation der Lösung besteht in der Kompaktheit, den niedrigen Kosten und der erzielten Effizienz. Diese Eigenschaften wurden durch Fortschritte bei der Modellierung der Elemente des Wandlers erzielt. 

Mit dem Konzept des bidirektionalen Wandlers ist Green Motion als eines der ersten Unternehmen in der Lage, eine Lösung anzubieten, die die «Vehicle to Grid»-Funktion (V2G) unterstützt. Damit wird es möglich, Dienstleistungen für das Energiemanagement von Stromnetzen anzubieten.