Ladevorgänge richtig im Netz verteilen

Im August 2018 erhielten acht Familien aus Limbach-Oberfrohna im Rahmen des Feldversuchs sMobilityCOM jeweils ein Elektroauto. Sie sollten deren Alltagstauglichkeit testen. Für den Verteilnetzbetreiber MITNETZ STROM standen bei diesem Projekt technische Aspekte im Vordergrund. Die Kollegen wollten herausfinden, wie sich das Laden der Elektrofahrzeuge auf das Niederspannungsnetz in Limbach-Oberfrohna auswirkt. Familie Schilling hatte damals große Erwartungen an den Test. Nach rund einem Jahr liegen nun die ersten Ergebnisse vor.

Bricht das Netz durch Elektrofahrzeuge zusammen?

Ein Niederspannungsnetz ist Teil des Stromnetzes. Es verteilt die elektrische Energie an die Endverbraucher. Der größte Teil der Ladevorgänge von Elektrofahrzeugen erfolgt am gewöhnlichen Stellplatz, zum Beispiel in der heimischen Garage. Dezentral ladende Elektrofahrzeuge stellen die Niederspannungsnetze vor große Herausforderungen, da ein- und zweiphasige Ladevorgänge die Übertragungsfähigkeit der Netze erheblich verringern. Bis zu 85 Prozent davon gehen verloren.

Was bedeutet das?

Der Haushaltsstrom in Deutschland wird über drei Leitungen, oder auch Phasen, übertragen. Viele Elektrofahrzeuge nutzen zum Laden aber nur eine Phase. Stellen Sie sich sechs Vögel vor, welche auf einer Stromleitung hocken. Irgendwann ist die Last für die Leitung so hoch, dass sie nicht mehr standhält und zusammenbricht. Wenn also zu viele Elektrofahrzeuge zeitgleich auf einer Phase laden, wird das Netz überlastet. Die unsymmetrische Netzbelastung wird zum Problem. Doch dafür gibt es eine Lösung: Einen Lotsen, der die einzelnen Ladevorgänge im Netz symmetrisch auf die Phasen verteilt. Dieser Lotse sitzt in der Ladebox.

Wie funktioniert das?

Die Lösung ist ein automatischer Phasenumschalter, der direkt in die Ladebox integriert werden kann. Sobald das Elektroauto angeschlossen ist, wird dieser tätig. Da er unsymmetrische Ladevorgänge gleichmäßig im Netz verteilt, werden Übertragungsreserven frei. Dazu misst er vorab die Spannungsqualität und wählt die passende Phase für den bevorstehenden Ladevorgang aus. MITNETZ STROM hat ein Patent auf die Erfindung des Phasenumschalters. Dieser soll in Zukunft von Politik und Wirtschaft als Standard anerkannt werden.

Wirksamkeit erfolgreich demonstriert

Aus dem Feldtest in Limbach-Oberfrohna lassen sich verschiedene Punkte ableiten. Der Entscheidende: Der Phasenumschalter wirkt. Die Probanden schlossen ihr Elektroauto meist nach Feierabend an die Ladebox zuhause an. Die Bedarfsspitzen erreichten also von 17 bis 21 Uhr ihren Höhepunkt. Zudem nutzten die Elektroauto-Fahrer besonders morgens vor Antritt des Arbeitsweges gern die Funktion des automatischen Vorheizens bzw. der Klimatisierung. Ohne einen Phasenumschalter lagen diese Bedarfsspitzen bereits im kritischen Bereich.

Nach Hochrechnung der Daten wurde festgestellt, dass ohne Phasenumschalter nur neun von 57 Haushalten ihr Elektroauto im Winter gleichzeitig laden können, ohne das Niederspannungsnetz zu überlasten. Mit Phasenumschalter ist das parallele Laden von 27 Fahrzeugen möglich, da die Belastung des Stromnetzes vor Ort besser verteilt ist. Dies entspricht einer Steigerung von 16 auf 50 Prozent bezüglich der Lademöglichkeiten.

Der autonome, netzdienliche Phasenumschalter vermeidet Netzausbau und ist als Plug and Play Lösung für alle Verteilnetzbetreiber geeignet.

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