Technische Lösungsansätze zur Erhöhung der Aufnahmekapazität von Niederspannungsnetzen für Elektrofahrzeuge

Die Elektromobilität ist ein wichtiger Ansatz zur Reduktion der CO2-Emissionen im Verkehrssektor. Die steigende Anzahl an batterieelektrischen Fahrzeugen wird insbesondere bestehende vorstädtische Niederspannungsnetze vor große Herausforderungen stellen.

Die vorliegende Arbeit thematisiert anhand von drei repräsentativen Netzen und ausgewählter Szenarien den Einfluss von Ladevorgängen auf den Netzbetrieb und mögliche Lösungsansätze zur Kapazitätserhöhung. Die Anzahl der integrierbaren Elektrofahrzeugen ist durch Extremtage, z. B. Sonntage mit vielen Ausflugsfahrten, mit entsprechenden Ladebedarfen begrenzt.

Um zusätzliche Elektrofahrzeuge bei einem weiterhin sicheren Netzbetrieb integrieren zu können, werden drei mögliche Lösungsansätze mit insgesamt 17 unterschiedlichen Maßnahmen vorgestellt und untersucht. Ein netzorientiertes Laden wird durch die Blindleistungsbereitstellung während des Ladevorgangs und eine spannungsabhängige Ladeleistungsreduktion erreicht. Die Funktionen von häuslichen PV-Speichersystem werden erweitert. Diese umfassen die Blindleistungsbereitstellung zu jedem Zeitpunkt und zusätzlich das Laden des Speichers aus dem Netz an Tagen ohne PV-Erzeugung. Darüber hinaus werden netzseitige Maßnahmen, wie der regelbare Ortsnetztransformator, konventioneller Netzausbau und Speicher im Niederspannungsnetz, untersucht.

Mithilfe dieser Lösungsansätze kann die Aufnahmekapazität von bestehenden vorstädtischen Niederspannungsnetzen für Elektrofahrzeuge grundsätzlich erhöht werden. Die Wirksamkeit der einzelnen Maßnahmen ist von der jeweiligen Netztopologie abhängig. Bei einer Kosten-Wirksamkeits-Analyse stellen bei Spannungsproblemen die erweiterte Blindleistungsbereitstellung der PV-Speichersysteme und die Parallelleitung die besten Alternativen dar. Beim Netz mit Auslastungsproblemen schneiden die spannungsabhängige Ladeleistungsreduktion abhängig von der gewählten Kennlinie und der Austausch des Ortsnetztransformators am besten ab.