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CrossChargePoint Integrated Multi-Energy Storages coupling the power network to the transportation sector

CrossChargePoint zielt darauf ab, Lösungen für die optimierte Zuordnung von überschüssiger Energie zu lang- oder kurzfristigen Energiespeichern sowie zur Transportversorgung bereitzustellen. Bei der Entwicklung eines CrossChargePoint werden die besonderen Belange verschiedener Regionen mit unterschiedlichen geografischen, klimatischen und wirtschaftlichen Bedingungen berücksichtigt. Der CrossChargePoint ist eine neue Art von Ladestation, die als virtuelles Kraftwerk fungiert und Schnellladefunktionen mit Energieerzeugung, -umwandlung und -speicherung kombiniert. Der CrossChargePoint ermöglicht das gleichzeitige Schnellladen mehrerer Elektrofahrzeuge in Zeiten mit hohem Transitverkehr sowie die bedarfsseitige Steuerung der schwankenden Nachfrage durch den Verkehr und den Verbrauch im lokalen Stromnetz. Die Energieumwandlung durch Elektrolyse und Power-to-Gas ermöglicht es dem CrossChargePoint, die Betankung von Gas-/Wasserstoff-Fahrzeugen zu unterstützen und als Energiespeicher für das lokale Netz zu fungieren, wobei verschiedene Träger für die kurzfristige und saisonale Energiespeicherung verwendet werden.

Ausgangssituation

Die Forschung hat das Potenzial von Ladestationen zur Beschleunigung der Masseneinführung von E-Fahrzeugen und zur Reduzierung von Emissionen eingehend untersucht. Dennoch wurde die Planung und das Management von Schnellladestationen innerhalb des Stromnetzes noch nicht erforscht. Derzeitige Stromnetze sind nicht dafür ausgelegt, die vollständige Umstellung der aktuellen Fahrzeugflotte auf batteriebasierte Systeme zu unterstützen. Die Aufrüstung der bestehenden Netze mit konventionellen Mitteln (Netzausbau) würde enorme Investitionen erfordern.

Aktuelle Forschungen und Anwendungen im Bereich Vehicle to Grid/Vehicle to Building gehen in der Regel davon aus, dass die E-Fahrzeuge über einen längeren Zeitraum am Ladeort verbleiben. Dabei kompensieren aktuelle Methoden meist Netzschwankungen, indem sie das Laden von E-Fahrzeugen auf „intelligente“ oder koordinierte Weise planen, d. h. in Zeiten mit geringerem Bedarf oder hoher EE-Erzeugung. In diesem Projekt ist der CrossChargePoint so geplant, dass er genügend Flexibilität bietet, um unkoordinierte Anforderungen mehrerer EV im Schnelllademodus zu unterstützen, indem er das Netz gleichzeitig entsprechend der prognostizierten EE-Erzeugung mit verschiedenen Energieträgern stabilisiert.

Schließlich fehlen momentan noch vielversprechende Geschäftsmodell um regionale Infrastrukturen für die Versorgung des E-Verkehrs aufzubauen. Das Projekt CrossChargePoint soll Erkenntnisse dazu liefern, wie Geschäftsmodelle aussehen können, die Wertschöpfung durch Versorgung des Verkehrs in der Region behält, die von dem Verkehr betroffen ist. Das ist besonders in Regionen sinnvoll, die stark von Durchgangsverkehr geprägt sind.

Projektverlauf

Im Projekt werden zunächst Randbedingungen sowie allgemeine und technische Anforderungen ermittelt. Dies geschieht im engen Austausch mit Bedarfsträgern wie Gemeinden, Energieversorgern und Mobilitätsanbietern. Im Aschluss werden technische Konzepte für die Umsetzung eines CrossChargePoint und dessen Transferierbarkeit auf unterschiedliche Regionen entwickelt. Schließlich notwendige technische Entwicklungen durchgeführt und der CrossChargePoint in mehreren Demonstratoren mit unterschiedlichen Foki demonstriert.

Meilensteine

  1. Erstellung eines Anforderungskatalogs für IKT-Infrastrukturen für die Kopplung des Energiesystems und des Transportwesens
  2. Entwicklung eines methodischen Ansatzes, die wechselseitigen Abhängigkeiten zwischen dem elektrifizierten Transportsektor und dem Energiesektor darzustellen und zu bewerten
  3. Aufbau eines integrierten lauffähigen Prototypen eines CrossChargePoint

Ergebnisse

Anforderungskatalog für netzintegrierte Schnellladeinfrastrukturen
Transferierbares technisch-wirtschaftliches Konzept für den Aufbau eines CrossChargePoint
Erkenntnisse zu wechselseitigen Abhängigkeiten zwischen dem E-Mobilitätssektor und dem Stromsektor
Demonstratoren

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Steckbrief