Dynamisches Lastmanagement

In einer zunehmend elektrifizierten Welt gewinnt der Ausbau der Ladeinfrastruktur in Deutschland für Elektrofahrzeuge (EVs) immer mehr an Bedeutung. Allein im Jahr 2022 wurden laut statista insgesamt 470.559 vollelektrische Autos zugelassen. Ein Jahr zuvor wurden bereits 355.961 Neuzulassungen registriert. Erst im Juli 2023 hat das Wirtschaftsministerium das Budget für die Elektroauto-Prämie erneut und den Fördertopf für die Elektromobilität weiter erhöht. Doch während die Anzahl der Elektroautos auf den Straßen steigt, wird immer deutlicher, wie wichtig eine effiziente und zuverlässige Stromversorgung und der

Um dieses Ziel zu erreichen, setzen viele Betreiber von Ladeparks auf Ladesäulen mit einem integrierten dynamischen Lastmanagement. Ein dynamisches Lastmanagement ist ein innovativer Ansatz zur Optimierung der Energieverteilung beim Laden von Elektroautos. Denn ohne eine sinnvolle Energieverteilung beim Laden kann es passieren, dass ihr Auto entweder gar nicht  oder zu wenig geladen wird. Mit der Folge: das Auto bleibt stehen und Sie haben den Frust.

In diesem Blogbeitrag geben wir Ihnen einen Überblick über die folgenden Themen:

• Vor- und Nachteile des dynamischen Lastmanagements
• Die Unterschiede zu einem statischen Lastmanagement
• Der Status Quo der Ladeinfrastruktur in Deutschland
• Einen Ausblick in die Zukunft

Was ist ein dynamisches Lastmanagement?

In der Elektromobilität wird die Intelligenz einer Ladesäule maßgeblich durch den eingesetzten Ladecontroller bestimmt. Der Ladecontroller ist das Herzstück und das Gehirn eines Ladesystems und er kann über verschiedene eingebaute Feature verfügen. Auch die Integration eines dynamischen Lastmanagement ist möglich. Ein dynamisches Lastmanagement ist unter anderem für die Steuerung des Energieflusses in einem Stromnetz und der Verteilung des Stroms auf die unterschiedlichen Verbraucher zuständig. Es basiert auf einer Echtzeitüberwachung der Energieversorgung, um den Stromverbrauch optimal zu verteilen. Im Kontext der Elektromobilität bedeutet dies, dass die Ladevorgänge der Elektrofahrzeuge so koordiniert werden, dass sie die Belastung des Stromnetzes minimieren und die vorhandene Netzinfrastruktur optimal nutzen. Und das Beste dabei: kein Auto bleibt leer.

Funktionsweise

Die Funktionsweise eines dynamischen Lastmanagements basiert auf der Kommunikation zwischen dem Stromnetz, der örtlichen installierten Ladeinfrastruktur und den Elektrofahrzeugen an einem Standort. Das Stromnetz überwacht den aktuellen Energiebedarf und die verfügbare Netzkapazität. Die Ladeinfrastrukturen, wie beispielsweise Ladestationen, sind mit dem Stromnetz verbunden und erhalten Informationen über die aktuelle Auslastung des Netzes. Wenn ein Elektrofahrzeug geladen werden muss, kommuniziert es mit der Ladeinfrastruktur, um seinen Ladebedarf mitzuteilen. Die Ladeinfrastruktur wiederum kommuniziert mit dem Stromnetz, um die Verfügbarkeit von Energie und die besten Zeiträume für das Laden zu ermitteln.

Das dynamische Lastmanagement berücksichtigt verschiedene Faktoren bei der Zuweisung der Ladevorgänge und ist quasi multitaskingfähig. Dazu gehören die Netzbelastung, die Verfügbarkeit erneuerbarer Energiequellen, die Tarifstruktur und die individuellen Präferenzen der Fahrzeughalter. Basierend auf diesen Informationen wird der optimale Zeitpunkt für das Laden festgelegt, um Engpässe im Netz zu vermeiden und die Stromkosten zu minimieren.

Vorteile des dynamischen Lastmanagements

• Optimale Ausnutzung der Netzkapazität: ein dynamisches Lastmanagement ermöglicht eine effiziente Verteilung der elektrischen Lasten und sorgt dafür, dass die vorhandene Netzinfrastruktur nicht überlastet wird. Durch die intelligente Steuerung der Ladevorgänge kann das Netz stabil gehalten werden, selbst wenn eine hohe Anzahl von Elektrofahrzeugen gleichzeitig geladen wird.
• Reduzierung der Netzausbaukosten: Durch die Vermeidung von Überlastungen im Netz kann das dynamische Lastmanagement dazu beitragen, teure Netzausbaumaßnahmen zu vermeiden. Es optimiert die Nutzung der bestehenden Infrastruktur und ermöglicht so eine kosteneffiziente Skalierung der Ladeinfrastruktur.
• Flexibilität und Anpassungsfähigkeit: Das dynamische Lastmanagement bietet die Möglichkeit, den Energieverbrauch an die sich ändernden Bedingungen anzupassen. Es kann auf Spitzenlastzeiten reagieren, indem es die Ladeleistung reduziert oder zeitlich verschiebt. Dadurch können Engpässe vermieden und eine optimale Verteilung der Energie gewährleistet werden.

Nachteile des dynamischen Lastmanagements

• Komplexität und Infrastrukturanforderungen: Die Implementierung eines dynamischen Lastmanagements erfordert eine umfassende Überwachung und Steuerung der Energieversorgung. Dies erfordert eine fortschrittliche Infrastruktur, wie z. B. intelligente Messsysteme und Kommunikationsnetze, die die Echtzeitdatenübertragung ermöglichen. Die Komplexität und die Kosten für die Einrichtung solcher Systeme können eine Herausforderung darstellen.
• Abhängigkeit von der Kommunikation: Das dynamische Lastmanagement basiert auf einer effektiven Kommunikation zwischen den Elektrofahrzeugen und dem Stromnetz. Störungen oder Ausfälle in der Kommunikation können die Wirksamkeit des Lastmanagements beeinträchtigen. Eine zuverlässige und sichere Kommunikationsinfrastruktur ist daher von entscheidender Bedeutung.
  
  
  

Unterschiede zum statischen Lastmanagement

Neben dem dynamischen Lastmanagement gibt es noch weitere Lastmanagementsysteme. Eines der am weitesten verbreiteten ist das sogenannte statische Lastmanagement. Im Gegensatz zum dynamischen Lastmanagement basiert das statische Lastmanagement auf festgelegten Regeln und Zeitplänen. Es berücksichtigt keine Echtzeitdaten und passt sich nicht den aktuellen Bedingungen an. Das statische Lastmanagement kann zwar einfacher und kostengünstiger zu implementieren sein, bietet aber nicht die Flexibilität und Effizienz des dynamischen Lastmanagements. Es ist nicht in der Lage, auf unvorhergesehene Ereignisse zu reagieren und die Belastung des Stromnetzes optimal zu verteilen.

Herausforderung Lastspitzen

Die zu erwartende Zunahme von Elektroautos auf deutschen Straßen wird u.a. dazu führen, dass es zu Lastspitzen kommen kann und es dadurch zu einer Überlastung bis hin zu einem Zusammenbruch des Stromnetzes kommen kann. Als Lastspitzen werden die Tageszeiten bezeichnet, zu denen die Nachfrage nach Strom am höchsten ist. Dies ist normalerweise am frühen Abend, wenn die Leute von der Arbeit nach Hause kommen und Lichter und Geräte einschalten. Gründe für entstehende Lastspitzen sind unter anderem, dass Elektrofahrzeuge oftmals nicht die einzigen Energieverbraucher an einem Standort sind. Hinzukommt, dass häufig aufgrund von Bauarbeiten oder des Netzbetreibers keine zusätzlichen Stromanschlüsse an einem Standort geplant oder vorhanden sind. Ein Ausbau würde neue Kosten für den Betreiber verursachen. Zudem ist oft nicht bekannt, wie viel Strom zu welchem ​​Zeitpunkt noch von bestehenden Hausanschlüssen zur Verfügung steht. Um die benötigte Leistung optimal zu verteilen, kommt das sogenannte Lastmanagement zum Einsatz. 

Mit Hilfe von Stromspeichern und Lastmanagement lassen sich Lastspitzen vermeiden. Lastmanagement ist die Steuerung des Strombedarfs durch gezieltes Zu- oder Abschalten bzw. Regeln von Stromverbrauchern.

Bidirektional laden – bereit für die Zukunft

Richtig spannend wird das dynamische Lastmanagement durch die Möglichkeit, bidirektional zu laden. Bidirektionales Laden ist eine innovative Technologie, die Elektrofahrzeugen eine bedeutende Rolle in der zukünftigen Energieversorgung verleiht. Anders als herkömmliche Ladesysteme, die nur den Ladevorgang ermöglichen, ermöglicht das bidirektionale Laden den Elektroautos sowohl Energie aus dem Stromnetz aufzunehmen als auch zurück ins Netz abzugeben.

Wie funktioniert das? Moderne Elektroautos sind mit einem bidirektionalen Ladesystem ausgestattet, das es ihnen ermöglicht, als mobile Energiespeicher zu fungieren. Während des Ladevorgangs wird die Batterie des Elektrofahrzeugs mit Energie aus dem Stromnetz aufgeladen, so dass das Fahrzeug weiterfahren kann. Aber bidirektionales Laden geht darüber hinaus: Wenn das Elektroauto geparkt ist oder nicht in Betrieb ist, kann es überschüssige Energie aus seiner Batterie zurück ins Stromnetz abgeben.

Diese Funktionalität eröffnet eine Vielzahl von Vorteilen. Erstens ermöglicht es Elektroautos, in Zeiten hoher Nachfrage als zusätzliche Energiequelle für das Stromnetz zu dienen. Bei Engpässen kann bidirektionales Laden die Netzkapazität unterstützen und so das Stromnetz stabilisieren. Zweitens kann es zur Integration erneuerbarer Energien beitragen, indem es überschüssige Solarenergie oder Windenergie speichert und bei Bedarf ins Netz zurück speist.

Darüber hinaus eröffnet bidirektionales Laden neue Geschäftsmöglichkeiten. Elektroautobesitzer können beispielsweise überschüssige Energie aus ihren Fahrzeugen an das Stromnetz verkaufen und so einen zusätzlichen Einkommensstrom generieren. Unternehmen könnten Elektrofahrzeuge als mobile Energiespeicher in ihre Energieversorgungsstrategie integrieren und so ihre Flexibilität und Nachhaltigkeit verbessern.

Insgesamt bietet bidirektionales Laden eine vielversprechende Lösung für die Herausforderungen der Energiewende. Es ermöglicht eine bessere Integration von Elektrofahrzeugen in das Stromnetz und schafft neue Möglichkeiten für eine nachhaltige und intelligente Energiezukunft.

Ausblick zur Ladeinfrastruktur in Deutschland

Die Ladeinfrastruktur in Deutschland hat in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht. Die Förderung von Elektromobilität und die steigende Zahl von Elektrofahrzeugen haben zu einer erhöhten Nachfrage nach effizienter Energieverteilung geführt. Das dynamische Lastmanagement bietet eine vielversprechende Lösung, um die Herausforderungen der Ladeinfrastruktur anzugehen. Durch die optimale Nutzung der Netzkapazität, die Reduzierung der Netzausbaukosten und die Flexibilität in der Anpassung an sich ändernde Bedingungen kann das dynamische Lastmanagement zu einer nachhaltigen und effizienten Ladeinfrastruktur beitragen.

Allerdings sind noch einige Herausforderungen zu bewältigen. Eine umfassende Infrastruktur und zuverlässige Kommunikationsnetze sind erforderlich, um das dynamische Lastmanagement erfolgreich umzusetzen. Die Zusammenarbeit zwischen den Energieversorgungsunternehmen, Fahrzeugherstellern, Netzbetreibern und Regulierungsbehörden ist unerlässlich, um die Interoperabilität und Standardisierung zu gewährleisten.

Insgesamt ist das dynamische Lastmanagement ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer nachhaltigen Mobilität und einer effizienten Nutzung erneuerbarer Energien. Mit der weiteren Entwicklung der Ladeinfrastruktur und dem Fortschritt in der Technologie können wir eine vielversprechende Zukunft erwarten, in der Elektrofahrzeuge nahtlos in das Stromnetz integriert sind und zur Dekarbonisierung unseres Verkehrssystems beitragen.

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