Elektromobilität und Energiemangement: Forschungsprojekt „e-MOBILie“ auf der Hannover Messe vorgestellt

Dieser Artikel erschien 2014. Die Tipps und Techniken können möglicherweise veraltet sein.

Christian im Gespräch mit interessierten Besuchern: Die Energiewende und die Rolle der Elektromobilität darin sind sehr gefragt

Vom 7. bis zum 11. April fand die Hannover Messe, die weltweit bedeutendste Industriemesse, statt. Unser Kollege und fleißiger Blogautor Christian ist Projektleiter für den SMA Anteil des Verbundforschungsprojekts „e-MOBILie: Energieautarke Elektromobilität“ und war in Hannover mit dabei, um das Projekt vorzustellen. Hierbei forscht SMA gemeinsam mit BMW und der Technischen Universität München daran, Elektrofahrzeuge in die Energiemanagementstruktur von intelligenten Gebäuden – vom Einfamilienhaus bis zum intelligenten Parkhaus – einzubinden. Wir haben ihn zur Rolle der Elektromobilität für das Energiemanagement befragt.

Das e-MOBILie Projektlogo

Das e-MOBILie Projektlogo

 

Christian, warum ist Elektromobilität gerade mit Photovoltaik so interessant?

Elektromobilität ist in Kombination mit Photovoltaik besonders interessant, denn man kann Elektrofahrzeuge mit selbst erzeugtem – also günstigem und sauberem – Strom aufladen. Eigener Strom vom Dach (oder vom Balkon) ist dabei besonders günstig, weil der Netzstrom mittlerweile deutlich teurer ist als PV-Strom. Zum Vergleich: Während der Netzstrom im deutschen Durchschnitt heute bei etwa 29ct liegt, kann PV-Strom heute bereits für etwa 14ct / kWh erzeugt werden.

Man kann aber auch ohne PV-Anlage das Stromnetz entlasten, indem man dann Energie in das  Fahrzeug lädt, wenn viel Ökostrom vorhanden ist. Möglicherweise gibt es zukünftig Stromtarife, die Anreize dazu liefern, sich der Situation im Stromnetz anzupassen. Heute gibt es bereits erste Ansätze wie zum Beispiel der „Grünstromindex“. Er liefert einen Hinweis darauf, wann besonders viel Solar- oder Windstrom im Stromnetz ist, sodass Fahrzeuge dann bevorzugt laden könnten, um die Erzeugungsspitzen aufzunehmen.

Nicht zuletzt ist der Verbrauch des selbst erzeugten Stromes grundsätzlich eine tolle Sache. Wer einen Garten besitzt weiß, dass das Gemüse aus dem eigenen Garten meistens am besten Schmeckt. Mit dem Strom ist es genauso. Es ist ein tolles Gefühl, sich an den meisten Tagen selbst zu versorgen und den eigenen Strom zu nutzen, um zu kochen, zu waschen oder das Auto mit eigenem Strom zu betanken.

„Der Sunny Home Manager koordiniert den Verbrauch im Haushalt“

Der Sunny Home Manager koordiniert den Verbrauch im Haushalt

Aber warum nehme ich dann nicht einfach eine Zeitschaltuhr und lasse mein Auto mittags laden?

Einfach mittags zu laden ist nicht besonders vorteilhaft. Meistens ist das Auto nicht der einzige Stromverbraucher, und jeder Verbraucher hat seine Eigenheiten. In meinem Haushalt z.B. kann die Spülmaschine irgendwann am Tag laufen. Die Waschmaschine aber muss fertig sein, wenn man nach Hause kommt und sie ausräumen möchte. Außerdem gibt es noch Geräte, die genau dann laufen sollen, wenn ich sie brauche. Der Herd zum Kochen muss zum Beispiel genau dann einschalten, wenn ich auf den Knopf drücke. Und auch was die Mobilität angeht hat man oft ganz konkrete Anforderungen. Zum Abfahrtzeitpunkt muss das Fahrzeug ausreichend geladen sein, um die nächste Fahrt bequem und sicher durchführen zu können.

Um all diese Anforderungen erfüllen zu können, braucht es eine schlaue Steuerung wie den Sunny Home Manager. Eine intelligente Steuerung auf Basis von Prognosen des Verbrauchs, der Erzeugung und einem fundierten Wissen über das Verhalten der angeschlossenen Geräte sorgt dafür, dass der selbst erzeugte Strom bestmöglich eingesetzt wird. Der Nutzer braucht sich um die komplexen Vorgänge im Hintergrund keine Gedanken mehr zu machen.

 

Das folgende Video erklärt die Details:

 

 

„SMA Smart Home: Intelligente Nutzung von PV-Strom zur günstigen Ladung von Elektromobilen“

SMA Smart Home: Intelligente Nutzung von PV-Strom zur günstigen Ladung von Elektromobilen

Ladesäulen gibt es heute bereits – was ist das Besondere am Forschungsprojekt „e-MOBILie“?

In dem Forschungsprojekt mit BMW und der Technischen Universität München schalten wir das Fahrzeug nicht nur ein und aus, sondern wir sprechen elektronisch über ein normales Hausnetzwerk mit dem Auto – dazu benutzen wir ein Datenprotokoll für unsere Energiemanagement-Prototypen namens SEMP (Simple Energy Management Protocol). Die Ladesäule übersetzt ihrerseits in den Automobilstandard ISO15118.

Über dieses Protokoll verrät uns das Auto, welchen Energiebedarf es hat und wann es gerne wieder losfahren möchte. Im Gegenzug verrät der Home Manager dem Fahrzeug, wo im Tagesverlauf günstige Energie vorhanden ist. Das Fahrzeug antwortet dann mit einem konkreten Ladeplan. So können wir das Fahrzeug zusammen mit allen anderen Verbrauchern im Haus optimal einplanen und einen größtmöglichen Eigenverbrauch erreichen, ohne dass der Benutzer darüber nachdenken muss oder Komforteinbußen hat.

Im Forschungsprojekt setzen wir die intelligente Einbindung von Fahrzeugen tatsächlich um und entwickeln basierend auf einem Standardprodukt Sunny Home Manager einen Prototyp, der das Fahrzeug optimal in das häusliche Energiemanagement einbindet.

Damit kommen wir der Energiewende hin zu einer Vollversorgung aus erneuerbaren Energien wieder ein Stück näher, denn wenn günstiger Strom dann erzeugt wird, wenn die Sonne scheint oder der Wind weht, ist es immer besser, diesen auch gleich zu verbrauchen statt ihn zwischenzuspeichern.

Das klingt spannend. Ist das nur etwas für typische Einfamilienhäuser?

Wir werden im Rahmen dieses Projektes die Integration von Elektrofahrzeugen in Einfamilienhaushalte optimieren. Eine Testfamilie wird dazu in ein eigens für dieses Projekt gebautes Niedrigenergie-Speicherhaus der Firma Dynahaus einziehen und ein Jahr lang darin leben. Dabei werden wir Erfahrungen sammeln und unser Energiemanagement weiter verbessern.

Gleichzeitig wollen wir aber auch in einem Parkhaus zeigen, dass die gesteuerte Ladung einer Fahrzeugflotte möglich und sinnvoll ist. Dazu wird ein Parkhaus der Firma BMW so umgerüstet, dass viele Elektrofahrzeuge gleichzeitig durch die PV-Anlage auf dem Dach des Parkhauses intelligent geladen werden können.

Das Verbundforschungsvorhaben „eMOBILie“ wird mit Mitteln des  Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit unter dem Förderkennzeichen FKZ 16SBS026D gefördert.

 

Vielen Dank, Christian, für das Interview.

 

 

 

15 Kommentare
  1. Avatar
    Jürgen sagte:

    Hallo,
    gibt es denn aus dem Projekt bereits irgendwelche Ergebnisse.
    Ich will ja keine ausgearbeiteten Business-Cases, aber es wäre schön zu wissen,
    ob sich hier eine Lösung der Zukunft auftut.
    Wenn ich mich dafür interessiere, was müsste ich in meinem Neubau vorbereiten?
    – 380V in der Garage?
    – Netzwerk in der Garage?

    Gruß Jürgen.

    Antworten
    • Christian Höhle
      Christian Höhle sagte:

      Hallo Jürgen,

      das Projekt läuft noch eine ganze weile. Da es ein Forschungsprojekt und keine Produktentwicklung ist, kann ich dir leider nichts zu möglichen Lösungen aus diesem Projekt sagen.
      Wir kooperieren aber mit Ladesäulenherstellern (siehe hier) wo kurzfristig Lösungen zu erwarten sind.

      Ganz grundsätzlich ist aber sowohl der dreiphasige Stromanschluss als auch eine Netzwerkverbindung eine sehr gute Idee.

      Sonnige Grüße,
      Christian

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      • Avatar
        Jürgen sagte:

        Hallo Christian,
        vielen Dank für die Antwort.
        Du schreibst, dass mit Ladesäulenherstellern kurzfristige Lösungen möglich sind.
        Heisst das, dass der Sunny Home Manager mit den Ladesäulen kommunizieren wird?
        D.h. wiederum, dass die Ladesäule schaut, wie voll der Autoakku ist.

        Das kann doch eigentlich kein weiter Weg mehr sein.
        Jedenfalls wüsste ich jetzt schon gerne, welche Ladesäule am besten mit meinem Home Manager zusammenarbeiten wird.

        Kannst Du bitte einen groben Ausblick geben,
        ob bzw. bis wann diese neue Feature verfügbar sein wird?
        Gibt es da dann ein Softwareupdate für den SHM?

        Gruß Jürgen.

      • Christian Höhle
        Christian Höhle sagte:

        Hallo Jürgen,

        leider kann ich noch nichts dazu sagen, wie es konkret aussehen wird. Sicher ist, dass es Updates für den Home Manager geben wird, die die Kommunikation mit Ladesäulen auf „irgendeine Art“ ermöglicht.

        Sonnige Grüße,
        Christian

      • Avatar
        Jürgen sagte:

        Hallo,
        zwei Jahre sind ins Land gezogen. Aktuell gibt es immernoch nur die Möglichkeit des Mennekes Amtron.
        BMW Wallbox wird nicht unterstützt, auch keine anderen.
        Andere haben per Catching up jetzt die Firstmoverrolle übernommen, z.B. Mygekko.
        Tut sich da noch irgendwann was?

  2. Avatar
    Herr Liber@ sagte:

    Hallo !

    Mich beschäftigt dieses Thema auch. Ich plane die Anschaffung eines Nissan Leaf als Zweitwagen und würde gerne diesen zukünftig gerne als Bidirektionalen Speicher nutzen.
    Der Wagen steht am Wochenende eh nur und am Sonntag ist bei uns großer Wäsche-, Trockner- und Bügel-Tag. Wäre doch schön so eine Möglichkeit zu haben

    Evtl. wenn die Kinder größer sind würde der Leaf das alleinige Auto werden was ab mittags bereit steht Sonnenstrom zu tanken.

    Sag doch mal SMA, habt ihr da ne Lösung für ? 🙂
    Kann das der HomeManager ?

    Gruß aus Bremen

    Herr Liber@

    Antworten
    • Christian Höhle
      Christian Höhle sagte:

      Hallo Herr Liber@,

      zur Zeit erforschen wir das im Projekt INEES (steht für „Intelligente Netzanbindung von Elektrofahrzeugen zur Erbringung von Systemdienstleistungen“). Dabei geht es zwar im Wesentlichen um bidirektionalen Betrieb mit Optimierung auf das Stromnetz, aber im Grunde ist eine Einspeisung in ein Hausnetz in Höhe des aktuellen Verbrauchs auch nicht bedeutend anders.

      Allerdings ist auch dies ein Forschungsprojekt. Aktuelle Lösungen gibt es noch nicht.

      Sonnige Grüße,
      Christian

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      • Avatar
        Herr Liber@ sagte:

        Vielen Dank Herr Höhle für die schnelle Rückmeldung.
        Ich würde mich freuen wenn mein Gedanke eines Tages Wirklichkeit wird.
        Ich bin von den SMA Produkten voll und ganz überzeugt.

        Ein Sonnenschein durchs Netz
        Herr Libera

      • Christian Höhle
        Christian Höhle sagte:

        Hallo Herr Libera,

        der Sonnenschein ist trotz tiefster Nacht angekommen, danke! Freut mich sehr, dass dir unsere Produkte gefallen 🙂
        Sobald es etwas neues gibt, werden wir hier schnellstens berichten.

        Sonnige Grüße,
        Christian

    • Avatar
      Jürgen sagte:

      Hallo Christian,
      wie ich sehe arbeitet ihr rundumdieUhr an der Sache :-).
      Danke für die schnelle Antwort.
      Gibt es aus Eurer Sicht schon Automobilhersteller, die einen bidirektionalen Betrieb mit ihren Batterien ausdrücklich erlauben?
      Wahrscheinlich darfst Du hier keine Namen nennen, aber die Automobil-Partner eines solchen Forschungsprojekts sollten sich hier nicht verschließen dürfen, oder?
      Gruß Jürgen.

      Antworten
      • Avatar
        Jürgen sagte:

        Also BMW antwortete mir gerade, dass eine bidirektionale Nutzung der Autobatterie aktuell nicht vorgesehen ist. Immerhin wurde bestätigt, dass diese Möglichkeit als Zukunftstechnologie erkannt sei. Mal schauen, ob die anderen Elektromobilanbieter hier weiter sind.

        Gruß Jürgen.

      • Christian Höhle
        Christian Höhle sagte:

        Hallo Jürgen,

        Experimentell ist das bereits realisiert, sodass mit einer SMA Wallbox neben der Ladung auch in das AC-Netz eingespeist werden kann.
        http://www.iwr.de/news.php?id=26087

        Aktuell handelt es sich um Forschungsprojekte. Kommerziell verfügbar ist da meines Wissens bisher noch nichts.

        Sonnige Grüße,
        Christian

  3. Avatar
    Jochen sagte:

    Hallo Christian,

    wie schon im SHM Blog erwähnt, habe ich Probleme mit dem Überschussladen via SHM und Amtron XTRA 22 kW Wallbox. Ich lade derzeit allerdings nur ein 1-phasiges Fahrzeug.
    Die Regelung der Ladeleistung ist sehr instabil und bricht auch ohne größere Störgrößen regelmäßig ab, es wird auch nie annähernd auf Nulleistung am Einspeisepunkt geregelt, meißt ist eine große Differenz, Bezug oder Einspeisung.
    Als Hinweis: Ich habe als Bezugs-/Einspeisezähler einen EMU Pro über S0 am SHM. Hier wurden verschiedenen Einstellungen wie z.B. 1.000 Imp/kWh bei 40 ms und 10.000 Imp/kWh bei 20 ms getestet immer mit dem gleichen schlechten Ergebnis.
    Ich möchte die Sache nun endlich sauber zum laufen bringen. Hast Du Tips für mich was ich machen kann?

    Gruß Jochen.

    Antworten
    • Christian Höhle
      Christian Höhle sagte:

      Hallo Jochen,

      die Genauigkeit, mit der die Ladung der PV Kurve folgt, ist im Wesentlichen abhängig vom Fahrzeug. Die Ladesäule kommuniziert mit dem Home Manager und sorgt so für die Einplanung der Ladung. Der Home Manager gibt dann konkrete Leistungswerte an die Ladesäule. Die Leistungswerte übersetzt den Leistungswert in ein PWM Signal und sendet es an das Fahrzeug. Das Fahrzeug sieht diese Vorgabe dann als Maximalleistung, die es nicht überschreiten darf.

      Unterschiedliche Fahrzeuge halten sich dann mehr oder weniger genau an diese Vorgabe. So kann es sein, dass die Ladesäule bei einem Fahrzeug, das mit 3-11 kW laden könnte, 2kW vorgibt. Dann unterbricht das Fahrzeug seine Ladung.

      Anders herum kann es auch sein, dass die Ladesäule die Leistungslimitierung von 3kW auf 11kW aufdreht. Das Fahrzeug seinerseits entscheidet sich aber, dieser Anpassung nicht zu folgen und lädt weiter mit 3kW.

      Weil sehr viel vom Fahrzeug abhängt, ist es sinnvoll, die Kombination „gesteuerte Ladesäule“ < -> Fahrzeug im Vorfeld einmal auszuprobieren.

      Leider lässt der heutige Stand der Fahrzeugtechnik eine filigranere Steuerung noch nicht zu. Das wird sich erst mit dem neuen ISO 15118 – Standard ändern, der dann eine direkte Kommunikation mit dem Fahrzeug erlaubt.

      Sonnige Grüße,
      Christian

      Antworten

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