In den letzten Jahren haben Koolen Industries und We Drive Solar viel in die Entwicklung einer fortschrittlichen Ladeinfrastruktur investiert, einschließlich des bidirektionalen Ladens. Die Ladesäule Solar City von We Drive Solar ist inzwischen in den gesamten Niederlanden zu finden und wird bereits von mehreren führenden Kunden genutzt. Im größten bidirektionalen Ladeprojekt Europas, das jetzt in Utrecht beginnt, spielt dieses Ladegerät eine Schlüsselrolle.
„Wir tragen mit unserer Technologie direkt dazu bei, die Netzüberlastung in Utrecht zu verringern“, sagt Robin Berg, Direktor von We Drive Solar. Seit mehr als fünfzehn Jahren nutzt er Solarenergie, um Elektroautos aufzuladen. Dabei stellte er fest, dass diese Autos eine entscheidende Rolle bei der Entlastung des überlasteten Stromnetzes spielen können.
„2016 unterzeichneten wir eine Vereinbarung mit der Renault-Gruppe in Paris zur Erforschung des bidirektionalen Ladens. Dies führte 2019 zu einem Pilotprojekt mit dem Renault ZOE in der Stadt Utrecht. Dieses Pilotprojekt ebnete den Weg für die jetzt beginnende Aufbauphase. Da die Nachfrage nach Ladestationen, die für das zukünftige Energiesystem geeignet sind, steigt, arbeiten wir mit Koolen Industries, der Investmentgruppe von Kees Koolen, zusammen. Die Entwicklung, Produktion und Lieferung der bidirektionalen Ladelösungen erfolgt in Hengelo unter dem Namen We Drive Solar.“
Markt für Ladestationen
Der Markt für Ladestationen hat sich in den letzten Jahren enorm entwickelt. Seit fast einem Jahrzehnt ist We Drive Solar ein Vorreiter bei intelligenten Ladelösungen. Das Unternehmen liefert bidirektionale Ladesäulen, die für:
- Energiebilanzierung
- solargesteuertes Laden
- Fahrzeuge entladen
Die Ladegeräte sind auch für intelligentes Laden (Energiemanagement) mit begrenztem Netzanschluss geeignet. Wo Solarzellen vorhanden sind, kann die verfügbare Kapazität in Echtzeit mit lokal erzeugtem Solarstrom ergänzt werden. Dadurch können mehr Autos gleichzeitig aufgeladen werden und die Wohnungsbaugesellschaft/der Hauseigentümer oder der Eigentümer der Solarzellen können zusätzliche Einnahmen erzielen.
Solar City Ladegerät
Die Solar City ist ein robustes, freistehendes Ladegerät, das die nötige Leistung und Flexibilität für größere Ladeanforderungen bietet. Die Säule ist für die Installation auf einem Fundament ausgelegt und kann zwei Fahrzeuge gleichzeitig aufladen. Sie kann auch intelligent aufladen und das Netz ausgleichen. Selbst im historischen Stadtzentrum von Utrecht fügt sich die Solar City nahtlos in das Straßenbild ein.
We Drive Solar betreibt auch Ladestationen unter einem Solar-Carport, wie zum Beispiel bei der Versicherungsgesellschaft a.s.r., CTpark Amsterdam City, der Jaarbeurs und der Triodos Bank.
Vollständiges V2G-Ökosystem
Das Besondere an diesem Tag ist, dass ein komplettes V2G-Ökosystem in Betrieb genommen wird. Zusätzlich zur Integration des Mobilize V2G Toolkit mit dem We Drive Solar-Ladegerät ist nun ein komplettes V2G-Ökosystem in Betrieb. We Drive Solar hat einen Aggregationsdienst entwickelt, der auf den Abfahrtszeiten der geteilten Autos und den stündlichen Energiemarktpreisen (EPEX) basiert. Das bedeutet, dass MyWheels tatsächlich Geld verdienen kann, da wir ihre Autos laden und entladen; die Netzüberlastung wird durch das Entladen während der Spitzenzeiten verringert, und erneuerbare Energie wird rund um die Uhr zur Verfügung gestellt, was mehr erneuerbare Energien im Netz ermöglicht. Seit heute ist das System bei 50 Renault 5 in Betrieb.
Geschäftsfall
Für die Partner dieser Projekte gibt es einen klaren Business Case, wie das bidirektionale Ökosystem von Renault Group, We Drive Solar und MyWheels zeigt. Berg: „Solarenergie wird in immer größeren Mengen verfügbar, und gleichzeitig müssen wir das Netz entlasten, weil es so überlastet ist. Die V2G-Technologie ist eine intelligente und effiziente Lösung. Seit mindestens zehn Jahren versuchen verschiedene Parteien, die Technologie in kleinem Maßstab einzusetzen, aber niemand hat bisher ein skalierbares Konzept entwickelt. Gemeinsam mit der Renault-Gruppe ist uns das nun gelungen. Renault hat die Technologie in ein erschwingliches Auto integriert und We Drive Solar hat in ein skalierbares Ladegerät investiert.“
Die Partnerschaft musste finanziell attraktiv sein. Der Business Case ist überzeugend: Da Carsharing mit Reservierungen arbeitet, weiß MyWheels genau, wann ein Auto voll aufgeladen sein muss. Das Aufladen und Entladen kann daher genau geplant werden. We Drive Solar hat einen dynamischen Energievertrag für jede Ladesäule, so dass klar ist, wann der Strom günstig ist und die Autos geladen werden sollten. Wenn nachts viel Wind weht oder tagsüber die Sonne scheint, kostet der Strom vielleicht nur ein paar Cent pro Kilowattstunde oder ist sogar kostenlos. Abends, wenn die Nachfrage Spitzenwerte erreicht, steigen die Preise und die Rückspeisung von Strom wird attraktiv. Der Unterschied ist das Erlösmodell. Für den Netzbetreiber Stedin führt dies zu einer geringeren Überlastung zu Spitzenzeiten.
Netzüberlastung ist in Utrecht dringend erforderlich
Die Region Utrecht hat eines der am stärksten überlasteten Stromnetze in den Niederlanden. Deshalb wurde die Stadt ausgewählt, um den Carsharing-Dienst mit E-Fahrzeugen und V2G-Technologie zu starten. Die 500 elektrischen Renault-Modelle, die von MyWheels betrieben werden, können das Netz um 5 Megawatt entlasten. Das regionale Defizit in Spitzenzeiten beträgt jedoch 250 Megawatt – es werden also fünfzigmal so viele E-Fahrzeuge benötigt. Berg: „Die Skalierung ist jetzt entscheidend. Renault kann die Autos in zwei Monaten bauen, und wir können die Ladesäulen innerhalb weniger Monate liefern. Der Stau in der Region könnte innerhalb eines Jahres behoben sein“.
„Wir haben berechnet, dass 1,5 Millionen bidirektionale E-Fahrzeuge nötig wären, um die gesamten Niederlande mit Strom zu versorgen“, sagt Berg. „Wenn man dafür Solar- und Windenergie einsetzt, haben wir ein nachhaltiges Energiesystem und brauchen keine Kohle- oder Gaskraftwerke mehr. E-Fahrzeuge dienen auch als Puffer, um Netzspitzen abzufangen, und entlasten so die Netzbetreiber, die das Netz nicht überall auf einmal verstärken können – es fehlt an Geld, Personal und Material. Der Netzausbau wird weiterhin notwendig sein, aber die großflächige bidirektionale Aufladung mildert den unmittelbaren Druck.“
Studie der Universität Utrecht: Geteilte Autos verringern die Überlastung des Netzes um 50
Elektroautos, die gemeinsam genutzt werden, verursachen nur halb so viele Netzüberlastungen wie Elektroautos in Privatbesitz. Carsharing-Nutzer laden anders und vermeiden Spitzenzeiten. Das ist das Ergebnis einer Studie der Universität Utrecht aus dem Jahr 2020: „The Impact of Transitioning to Shared Electric Vehicles on Grid Congestion and Management“.
Immer mehr niederländische Haushalte entscheiden sich für ein Elektroauto, weil es weniger CO₂ und Feinstaub ausstößt. Auch die Zahl der gemeinsam genutzten Autos in den Niederlanden hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Der Umstieg von privaten Autos auf gemeinsam genutzte E-Fahrzeuge ist nachhaltig, weil die Nutzer weniger fahren und weniger Autos produziert werden müssen.
Obwohl die Umstellung auf Elektromobilität von entscheidender Bedeutung ist, verursacht das Aufladen von E-Fahrzeugen Spitzen in der Stromnachfrage. Ein großes Elektrofahrzeug, das aufgeladen wird, kann das Stromnetz so stark belasten wie mehrere Haushalte. Je mehr E-Fahrzeuge es gibt, desto größer ist die Belastung. Das bedeutet, dass die Netzbetreiber ihre Netze verstärken müssen, was die sozialen Kosten in die Höhe treibt. Wenn man diese Spitzen vermeiden kann, kann man auch die Kosten vermeiden. Forscher des Copernicus Institute of Sustainable Development an der Universität Utrecht untersuchten, ob der Übergang zu gemeinsam genutzten E-Fahrzeugen Auswirkungen auf die Energiespitzen beim Aufladen dieser Autos hat. Sie nutzten die Ladedaten der gemeinsam genutzten E-Fahrzeuge von We Drive Solar.
Die derzeitigen Ladespitzen treten an Wochentagen abends auf, wenn die Fahrer von Elektroautos nach ihrer Fahrt an die Steckdose gehen, während die Haushalte viel Strom verbrauchen, zum Beispiel zum Kochen. Die Studie zeigt, dass die Spitzenwerte um mehr als 50 % sinken, wenn ein großer Teil der Einwohner auf Carsharing-Autos umsteigt. Carsharing-Nutzer sind eher geneigt, andere Verkehrsmittel zu wählen und fahren weniger Kilometer pro Auto. Carsharing-Autos werden auch seltener für Pendlerfahrten genutzt, so dass weniger Autos gleichzeitig aufgeladen werden, wenn die Menschen von der Arbeit nach Hause kommen.
Balancieren mit Elektroautos
Die Studie befürwortet die weitere Integration von gemeinsam genutzten E-Fahrzeugen, um Netzprobleme zu vermeiden und sogar einen positiven Beitrag zu einem stabileren Stromnetz zu leisten. Die Zeit, die ein E-Fahrzeug zum Aufladen benötigt, ist in der Regel viel kürzer als die Zeit, in der es an der Steckdose angeschlossen ist. Daher wird derzeit erforscht, wie die Batterien von E-Fahrzeugen von den Netzbetreibern genutzt werden können, um das System auszugleichen – zum Beispiel durch die Rückspeisung von Strom in die Nachbarschaft zu Spitzenzeiten. Die Studie zeigt, dass das Potenzial, das Netz auszugleichen, größer ist, wenn ein großer Teil der Bewohner auf E-Fahrzeuge umsteigt. Die Verwendung von E-Fahrzeugen als Batterien auf Rädern wird derzeit im Rahmen des Projekts Smart Solar Charging untersucht.
TU Delft-Studie: Ladepausen verdoppeln die Effektivität von Smart Charging
E-Fahrzeuge werden zunehmend „intelligent“ aufgeladen, d. h. nur zu Zeiten, in denen das Stromnetz über ausreichend Kapazität verfügt und die Strompreise niedrig sind. Intelligentes Laden verhindert Überlastungen und spart Geld. Um das Beste aus dem intelligenten Laden herauszuholen, sollte man nicht nur die Ladegeschwindigkeit in Zeiten mit hoher Auslastung oder hohen Strompreisen reduzieren, sondern den Ladevorgang auch ganz unterbrechen. Forschungen der Universität Utrecht und der TU Delft zeigen, dass sich die Effektivität des intelligenten Ladens verdoppelt, wenn man Ladepausen einbaut. Die meisten Autos unterstützen dies bereits, aber einige Modelle kommen mit den Pausen nicht gut zurecht. Die Forscher fordern die Autohersteller auf, dafür zu sorgen, dass alle Modelle damit umgehen können. Es gibt zwar Normen, aber sie werden nicht immer korrekt angewandt. Technische Anforderungen für das intelligente Laden könnten hier Abhilfe schaffen.
Flottenprojekt von Stedin, Unternehmen und Hochschulen
Die Überlastung des Stromnetzes ist ein wachsendes Problem in den Niederlanden. Eine Lösung ist das intelligente Laden von E-Fahrzeugen, wobei die Ladegeschwindigkeit an die Netzlast angepasst wird. Im Rahmen des Kooperationsprojekts FLEET haben der Netzbetreiber Stedin, verschiedene Unternehmen und Forschungseinrichtungen vor einigen Jahren mit dem intelligenten Laden an 380 öffentlichen Ladesäulen in Utrecht begonnen. Das intelligente Laden in diesem Versuch basierte auf flexiblen Netztarifen. Dieses experimentelle Preissignal reduzierte die Spitzenlast der Elektroautos um 15 % und entlastete so das lokale Netz. Die Nutzer merkten im Allgemeinen nichts davon, da ihre Autos länger als nötig an der Steckdose blieben und es genügend Platz gab, um sie außerhalb der Spitzenlast aufzuladen.
Während des FLEET-Experiments konnten die Kunden das intelligente Laden an der Post abwählen. Obwohl sie sich diese Option gewünscht hatten, wurde sie in der Praxis nur selten genutzt. Umfragen ergaben, dass die meisten Fahrer nichts von der Verzögerung des Ladevorgangs bemerkten und im Allgemeinen froh darüber waren, zur Entlastung des Netzes beizutragen.
Obwohl das FLEET-Experiment beendet ist, wird das intelligente Laden an den öffentlichen Ladestationen in Utrecht fortgesetzt. Die Steuerung der Ladegeräte wurde auf netzabhängiges Laden umgestellt, das nun weiter untersucht wird. Diese Methode wird ab 2023 landesweit eingeführt. Bei diesem System variiert die verfügbare Kapazität für das Laden von E-Fahrzeugen im Laufe des Tages je nach Netzbelastung.
