Die Zukunft der Elektromobilität
Veröffentlicht: 24. Aug 2021
ZENNER ist Gründungsmitglied des East Side Fab in Saarbrücken. Das Innovationszentrum ist der Ort, an dem findige Unternehmen Zukunftsfragen beantworten. Eines der Forschungsprojekte ist „ieMETaS“ (intelligent e-Mobility, Energy & IoT aus dem Saarland). Dabei gehen fünf Unternehmen unter der Projektleitung von ZENNER der Frage nach, wie sich Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge netzdienlich steuern lässt.
Hoher Besuch im East Side Fab: Im Juli war Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier zu Gast. Peter Altmaier lobte die enge Zusammenarbeit, die im East Side Fab zwischen mittelständischen Unternehmen stattfindet. Laut Peter Altmaier sei diese Form der Kooperation zwingend notwendig, „weil die weltweiten Märkte derzeit neu aufgeteilt werden.“ Der Wettbewerb sei mit Konkurrenten aus den USA, China, Japan, Südkorea oder neuerdings auch Indien und Indonesien sehr groß.
„Die deutschen Konzerne haben diese Entwicklung längst erkannt und nehmen die Herausforderungen offensiv an“, sagte Altmaier. „Der Mittelstand muss diesem Beispiel folgen.“
Genau dies passiert im East Side Fab. Für mittelständische Unternehmen ist das saarländische Innovationszentrum genau der Ort, an dem sie gemeinsam Zukunftsfragen zu Digitalisierung, Klimaschutz, Mobilitäts- und Energiewende auf den Grund gehen und passende Lösungen entwickeln.
Bildergalerie: Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier besucht das East Side Fab
Das East Side Fab
Das saarländische East Side Fab bietet Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen Raum und ein Netzwerk für gemeinsame Forschung und Innovationen. In diesem „Denkwerk“ entstehen zukunftsfähige und zukunftsorientierte Produkte und Lösungen.
Vielversprechende Projekte
Derzeit sind bereits mehrere Projekte im East Side Fab in der Entwicklungsphase oder in der Konzeption. Zu den Forschungs- und Transferprojekten zählen „EDIH“ (European Digital Innovation Hub) und „GRIHSU“. Ziel des European Digital Innovation Hubs ist es, Unternehmen und den öffentlichen Sektor bei der digitalen Transformation zu unterstützen.
GRIHSU trägt dazu bei, wirtschaftliches Wachstum klima- und ressourcenneutral zu realisieren. Im Projekt „CoLab4DigiTwin“ entwickeln die beteiligten Unternehmen einen digitalen Zwilling, der die Planung, den Bau und den Betrieb neuer Produktionsanlagen erheblich erleichtert.
In dem Projekt „ieMETaS“ sind ZENNER als Projektleitung und die aktiver EMT GmbH aus der Minol-ZENNER-Gruppe vertreten. Zusammen mit vier weiteren Beteiligten gehen sie der Frage nach, wie die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge und das Management erneuerbarer Energien möglichst effektiv gestaltet werden können.
Zudem wird untersucht, wie sie über das Internet der Dinge (IoT) in die Smart City mit Ihren vernetzten Verkehrssystemen eingebunden werden können. Ziel ist eine integrierte Lösung, die netzseitige Anbindung, sensorbasierte Zustandserfassung und Lademanagement zusammenführt.
Elektromobilität und erneuerbare Energien
Stand 2021 im Vergleich zur aktuellen Prognose 2030.
E-Mobilität auf der Überholspur
Die Anzahl der Elektrofahrzeuge auf unseren Straßen wächst. Das Ziel der Bundesregierung lautet: Bis im Jahr 2030 sollen in Deutschland sieben bis zehn Millionen Elektrofahrzeuge zugelassen sein. Eine entscheidende Rolle für den Erfolg der E-Mobilität spielt die Ladeinfrastruktur im privaten wie im öffentlichen Raum.
Deshalb sollen bis 2030 eine Million Ladepunkte entstehen. Entscheidend ist aber nicht nur die Anzahl der Ladepunkte, sondern auch ein effizientes Last- und Energiemanagement, um eine Netzüberlastung zu vermeiden. Schließlich steigt mit der Anzahl der Elektroautos auch der Stromverbrauch erheblich. Netzbetreiber haben deshalb künftig das Recht, die Ladeleistung von Elektrofahrzeugen temporär zu begrenzen. Das erfordert eine BSI-konforme Kommunikationsinfrastruktur mit Datenübertragung über das Smart Meter Gateway.
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Netzdienliches Lastmanagement
ieMETaS ergründet, wie ein netzdienliches Lastmanagement optimal gestaltet werden kann und dabei gleichzeitig den regulatorischen Anforderungen (§14a Energiewirtschaftsgesetz) gerecht wird, um die verfügbaren regenerativen Energiequellen bestmöglich zu nutzen.
Darüber hinaus erforscht ieMETaS, wie sich die vorhandene Ladeinfrastruktur mit moderner Vorfeldsensorik als IoT-Komponente der Smart City effizient nutzen lässt.
Ziel von ieMETaS ist es, das Zusammenspiel der technischen Komponenten zu erproben, die beteiligten Akteure aufeinander abzustimmen und eine prototypische Lösung sowie einen Prozess zu etablieren, der in der Praxis einfach und schnell adaptiert werden kann
Der Lösungsansatz
Um herauszufinden, wie sich Ladevorgänge bestmöglich managen lassen, greifen die Projektbeteiligten auf intelligente Messsysteme und das Smart Meter Gateway (SMGW) zurück. Daten werden über den sicheren Kommunikationskanal des SMGW übertragen.
Dies betrifft die Ladesäulensteuerung, den Austausch persönlicher Daten für die Nutzeridentifikation und die Übermittlung von Verbrauchsdaten für die Abrechnung. Das SMGW dient dabei als Schnittstelle, um Betreibern und Nutzern von Ladeinfrastruktur viele weitere Services bieten zu können. Zum Beispiel im Bereich netzdienliches Steuern von Ladesäulen.
Mithilfe eines aktiven EMT, beispielsweise der aktiver EMT GmbH, lassen sich Ladesäulen netzdienlich und BSI-konform steuern. Technisch ist das über eine CLS-Schnittstelle am Smart Meter Gateway möglich. Die aktiver EMT GmbH unterstützt Betreiber bei jeglichen CLS-Prozessen sowie mit der entsprechenden Software und Backend-Technologie.
Für eine intelligente Steuerung der Ladeinfrastruktur braucht es also folgende Komponenten und Rollen:
- E-Mobility Provider (eMSP) und Charge Point Operator (CPO) verwalten sowohl die Ladeinfrastruktur als auch Kundendaten und vernetzten diese für die Abrechnung von Ladevorgängen.
- Gateway Administrator (GWA), passiver EMT (pEMT) und aktiver EMT (aEMT) erfassen mit einem intelligenten Messsystem die Messwerte und steuern die Ladeinfrastruktur über die Infrastruktur des aktiven EMT.
- IoT-basierte Smart Parking-Lösung: Moderne Vorfeldsensorik erkennt, wenn ein PKW mit Verbrennungsmotor einen Ladeplatz blockiert oder ein E-Fahrzeug die Stellfläche über den Ladevorgang hinaus als günstige Parkmöglichkeit nutzt. Ein Backendsystem visualisiert Informationen wie die Ladeplatzbelegung, die mithilfe eines persönlichen Dashboards abrufbar sind. Theoretisch sind über diesen Weg noch weitere Anbindungen an integrierte Mobilitätssysteme denkbar.
Von der Theorie in die Praxis
Was die Projektbeteiligten aktuell in der Theorie entwickeln, wird im nächsten Schritt in der Praxis getestet. Dabei kommen fest installierte Ladesäulen im öffentlichen und privaten Raum zum Einsatz. Beliebig ausgewählte Autofahrer mit unterschiedlichen Nutzungsgewohnheiten laden ihre Fahrzeuge dort auf. Darüber hinaus erproben die Projektbeteiligten, wie sich die entwickelte Lösung strategisch und operationell in Smart-City- und Smart-Mobility-Projekte integrieren lässt.
Die Unternehmen im Projekt
ZENNER International entwickelt, produziert und vertreibt innovative Messtechnik und smarte Lösungen für globale Märkte. Von der Messtechnik und Sensorik über die Telekommunikations-Infrastruktur und Datendienste bis zur Applikation bietet ZENNER durchgängige IoT-Komplettlösungen aus einer Hand.
Die aktiver EMT GmbH ist spezialisiert auf die Entwicklung und Umsetzung von Lösungen und Geschäftsmodellen in den Bereichen Smart Mobility, Smart Submetering, Smart Grid sowie Steuern und Schalten gemäß § 14a Energiewirtschaftsgesetz. Darüber hinaus bietet die aktiver EMT GmbH Beratungsleistungen rund um Controllable Local Systems- (CLS-)Anwendungen und das Thema aktiver Externer Marktteilnehmer (aEMT) an.
Eingebunden in den Stadtwerke-Konzern der Landeshauptstadt Saarbrücken ist die co.met GmbH als Schwesterunternehmen des Messstellenbetreibers Stadtwerke Saarbrücken Netz AG für die Versorgungszähler in deren Netzgebiet verantwortlich. Zudem erbringt co.met als bundesweiter Energiemarkt- und Meteringdienstleister erfolgreich Dienstleistungen und SaaS-Dienste an rund 7 Millionen Zählpunkten in ganz Deutschland.
IZES ist ein gemeinnütziger Verein mit dem Ziel, Wissenschaft und Forschung sowie den Umweltschutz zu fördern, insbesondere durch die anwendungsnahe Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet nachhaltiger Energie- und Stoffstromsysteme. Die IZES gGmbH betreut regionale, nationale und internationale Projekte im Auftrag und in Zusammenarbeit mit Kommunen, Behörden, Ministerien, Institutionen, nationalen und europäischen Förderinstitutionen, Unternehmen der Privatwirtschaft sowie anderen wissenschaftlichen Einrichtungen.