Durchführung

Bild 1. Prinzipieller Ablauf der Netzstudien bei Smart Grid

Bild 1. Prinzipieller Ablauf der Netzstudien (Bildquelle: Autoren des Texts)

Bild 2. Beispielhafter Ladeleistungsverlauf eines Renault Zoe

Bild 2. Beispielhafter Ladeleistungsverlauf eines Renault Zoe (Bildquelle: Autoren des Texts)

Bild 1 zeigt die einzelnen Schritte des Vorgehens. Zuerst werden die Netztopologie sowie die Netzdaten der zu untersuchenden Ortsnetze ermittelt. Diese umfassen die statischen Lastangaben, die installierte Leistung der PV-Anlagen sowie die Dimensionierung der einzelnen Betriebsmittel. Im nächsten Schritt werden Szenarien aufbereitet, die die künftige Entwicklung der Elektromobilität sowie den erwarteten PV-Zubau darstellen. Daraufhin werden die Daten in das Netzmodell eingepflegt und anhand der entwickelten Szenarien dynamische Netzberechnungen mit dem Analysewerkzeug Neplan [1] für das jeweilige Ortsnetz durchgeführt. Die Ergebnisse enthalten unter anderem Zeitreihen für die Knotenspannungen und die Auslastung der Betriebsmittel. Sie werden in Diagrammen dargestellt und können hinsichtlich Spannungshaltung und Auslastungsgrad der Betriebsmittel ausgewertet werden. Abschließend werden die Szenarien auf kritische Situationen bewertet, um diesen durch geeignete Maßnahmen wie Blindleistungsregelung oder Laststeuerung entgegenzuwirken.

Ein wesentliches Ziel der Netzstudien war, die Auswirkung einer hohen Durchdringung von Elektrofahrzeugen sowie des gleichzeitigen Zubaus von PV-Anlagen auf den Leistungsfluss zu analysieren. Vor allem lag der Schwerpunkt auf der Gewinnung von Ladeprofilen, da hierzu keine Erfahrungen oder gemessene Profile vorlagen. Als Beispiel für die Nachbildung der Ladevorgänge von Elektrofahrzeugen, die mit einer Lithium-Ionen-Batterie betrieben werden, wird das IU-Ladeverfahren (Constant Current Constant Voltage – CCCV) herangezogen und ein Renault Zoe mit einer Batteriekapazität von 41 kWh gewählt. Bei Annahme einer vollständig aufzuladenden Batterie nach einer Wegstrecke von 40 km und einem Verbrauch von 20,3 kWh je 100 km sowie einer maximalen Ladeleistung von 11 kW beträgt die Ladedauer rund 45 min. Bild 2 zeigt den resultierenden Leistungsverlauf während des Ladevorgangs. Zu Beginn liegen 87,5 % der Ladespannung an. Dies bedeutet eine Ladespannung von 350 V und einen maximalen Ladestrom von 16 A. Nach einem Fünftel der Ladedauer wird die volle Ladespannung von 400 V erreicht und der Ladestrom beginnt zu sinken. Nach zwei Fünfteln der Zeit fließt nur noch ein Viertel des Anfangsstroms und die Spannung beträgt weiterhin 400 V – mit weiter sinkendem Strom bis zum Ende der Ladevorgangs. Die Annahmen der Reichweiten beziehen sich auf die Studie Mobilität in Deutschland [2].

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