Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Was bedeutet zunehmende Elektromobilität für das öffentliche Stromnetz?

20.11.2012
Studie zu Netzrückwirkungen an der Fachhochschule Bingen mit bemerkenswerten Ergebnissen.

Der Nationale Entwicklungsplan Elektromobilität und das Ziel der Bundesregierung, dass bis 2020 eine Million Elektrofahrzeuge auf Deutschlands Straßen fahren, bestimmen die Richtung.


„Schlechte“ Ladeströme (rote Kurve) können andere Verbraucher stören.

Prof. Dr. Peter Plumhoff, FH Bingen


Die Solartankstelle mit angeschlossenen Photovoltaikmodulen an der FH Bingen und das elektromobile Forschungsfahrzeug Tripod.

FH-Archiv

Das Angebot an Elektromobilen, die Nutzung elektrisch betriebener Fahrzeuge und der Ausbau der Ladeinfrastruktur folgt langsam aber stetig mit ansteigenden Marktanteilen. Und auch an der Fachhochschule Bingen ist Elektromobilität ein interdisziplinärer Forschungsschwerpunkt mit unterschiedlichen Aspekten.

Was bedeutet die Stromabnahme durch Elektrofahrzeuge für das öffentliche Stromnetz? Welche Rückwirkungen auf das Versorgungsnetz sind messbar und welche Konsequenzen ergeben sich daraus? Diese Fragen untersuchte der Elektrotechnikprofessor Dr. Peter Plumhoff in einer Verbrauchsstudie und seine Ergebnisse verdienen Beachtung. „Obgleich beim Laden von Elektrofahrzeugen am öffentlichen Netz festgelegte Grenzwerte gelten, stören einige der bisher am Markt erhältlichen Fahrzeuge die elektrische Energieversorgung. Ein Knackpunkt dabei ist die Umwandlung von Wechselstrom aus dem Versorgungsnetz in Gleichstrom für die Batterie. Der Strom verliert seine Sinusform und wird verzerrt: Das kann sowohl im öffentlichen wie auch im privaten Netz zu Störungen anderer Verbraucher führen, oder als Folge einer Überlastung zur Unterbrechung der beim Ladevorgang genutzten elektrischen Verbindung“, fasst der Hochspannungsexperte das Resultat der Untersuchungen zusammen.

So könne im privaten Bereich während eines Ladevorgangs Herd oder Heizung ausfallen, oder, mit anderer Dimension, im öffentlichen Netzbereich bei einer Kabelüberlastung die Stromversorgung eines ganzen Stadtteils unterbrochen werden, nennt der Professor mögliche konkrete Störungen. Deshalb hält er es für wichtig, Vorschriften zur elektromagnetischen Verträglichkeit sinngemäß auch für Ladeinfrastruktur und Elektromobile anzuwenden.

Hintergrund der Studie
An vielen Orten Deutschlands entstehen zurzeit Ladestationen für Elektromobile mit meist zwei Steckdosen, um die prognostizierte Zunahme der Elektrofahrzeuge zu unterstützen. Werden die Ziele des Nationalen Entwicklungsplanes erreicht, ist davon auszugehen, dass 2020 etwa eine Million Elektromobile auf deutschen Straßen unterwegs sind und der Anteil danach jährlich um etwa eine Million steigen wird. Sehr unterschiedliche Elektromobile vom ausschließlich elektrisch betriebenen Auto über Hybrid-Fahrzeuge mit geringer elektrisch betriebener Laufleistung und Elektrofahrzeuge mit verlängerter Reichweite sind im Einsatz. E-Scooter, Transporter und Omnibusse mit Elektroantrieb ergänzen die Palette. Alle diese Fahrzeuge müssen aufgeladen werden.
Forschungsreihe an der FH-eigenen Solartankstelle
Neben der Verfügbarkeit einer flächendeckenden „Hardware“, der Ladeinfrastruktur, drängen sich beim Ausbau der Elektromobilität Fragen nach der Verantwortlichkeit auf: Wer sorgt für die Strom- und Spannungsqualität, der Ladesäulen- oder der Fahrzeughersteller? Der Betreiber der Säule oder der Halter des Elektrofahrzeugs? Denn die Umwandlung von Wechselstrom aus dem Energieversorgungsnetz in Gleichstrom für die Batterie beim Ladevorgang kann Netzrückwirkungen erzeugen, das heißt, die Sinusform von Strom und Spannung wird verzerrt und dafür gelten Grenzwerte. „Da es sich dabei nicht um die triviale Stromabnahme einer Energiesparlampe mit wenigen Watt handelt, sondern im größeren Kilowattbereich, verdient der Aspekt Beachtung“, macht Professor Plumhoff deutlich. Für ihn der Anlass für die jüngsten Untersuchungen. Basis waren die FH-eigene Solartankstelle, genormtes Mess-Equipment der Klasse A der Firma A. Eberle und die Auswertung von 300 Datensätzen von elf Fahrzeugtypen, die fast ausschließlich über Schuko-Stecker geladen werden. Im Ergebnis zeigten die Messungen, dass beim Ladevorgang keine signifikanten Rückwirkungen auf den Spannungsverlauf feststellbar waren. „Betrachtet man aber die Ladeströme, so zeigt sich, dass an einer 16-Ampere-Leitung genau ein Fahrzeug geladen werden kann, wobei zu Beginn Einschaltspitzen von mehr als 10 Ampere auftreten“, führt Plumhoff aus. Und das könne bei vorbelasteten Leitungen zur Störung, als Unterbrechung des Ladevorgangs oder Beeinträchtigung anderer am Netz angeschlossener Geräte führen. Die bisher am Markt gängigen Modelle führten - aufgrund herstellerbedingt unterschiedlicher technischer Gegebenheiten - zu guten beziehungsweise eher kritischen Messergebnissen der Leistungsspitzen. Mögliche Folge dieser Leistungsspitzen: Die Sicherung reagiert und unterbricht die Stromzufuhr. Weitere belastende Reaktionen können bei einzelnen Fabrikaten „Überlagerung“ durch transienten Strom, der ebenfalls zum Auslösen des Schutzschalters oder Unterbrechen des Ladevorgangs führt, und weit oberhalb der zulässigen Grenze liegende Oberschwingungsströme darstellen. Denkbare Auswirkungen solcher Überlagerungen sind zum Beispiel ein Brand durch Kabelerwärmung oder die Zerstörung der aufwändigen Ladeinfrastruktur für einen gewerblich genutzten elektromobilen Fuhrpark.

Regenerative Energie, Stromspeichertechnik, Reichweiten-Problematik, leistungsfähigere Energienetze und Effizienzanforderungen sind nicht die einzigen Herausforderungen an die Forschung auf dem Weg zum Ausbau der Elektromobilität. Professor Plumhoff plädiert dafür, dass auch auf die Netzqualität geachtet wird und das Gesetz über die elektromagnetische Verträglichkeit von Betriebsmitteln (EMVG) auch für Ladesäulen und Elektromobile sinngemäß angewandt wird.

In der nahen Zukunft sollen die bisherigen Untersuchungen auf eine breitere Basis gestellt werden. Dafür sucht der Dr. Plumhoff den Kontakt zu weiteren Kooperationspartnern, die einen Fuhrpark mit E-Mobilen oder Ladesäulen betreiben.

Vera Hamm | idw
Weitere Informationen:
http://www.fh-bingen.de/forschung/forschungsschwerpunkt-elektromobilitaet/betrieb-der-solartankstelle.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Bedeutung von Biodiversität in Wäldern könnte mit Klimawandel zunehmen
17.11.2017 | Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig

nachricht Medizinische Innovationen für Afrika
02.11.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Studien Analysen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Neues Elektro-Forschungsfahrzeug am Institut für Mikroelektronische Systeme

21.11.2017 | Veranstaltungen

Raumfahrtkolloquium: Technologien für die Raumfahrt von morgen

21.11.2017 | Veranstaltungen

500 Kommunikatoren zu Gast in Braunschweig

20.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Kleine Strukturen – große Wirkung

21.11.2017 | Materialwissenschaften

ESO-Beobachtungen zeigen, dass der erste interstellare Asteroid mit nichts vergleichbar ist, was wir bisher kennen

21.11.2017 | Physik Astronomie

DFKI-Roboter erkunden autonom Lavahöhlen auf Teneriffa

21.11.2017 | Energie und Elektrotechnik