Ein wichtiger Bestandteil der Elektromobilität ist die Kopplung der verschiedenen Bereiche wie Energienetze, Gebäude, lokale Erzeuger, Ladestationen und Elektrofahrzeuge. Kommunikation ist daher der Schlüssel für eine nachhaltige und integrierte Elektromobilität, die auf erneuerbare Energien setzt.
Was ist Sektorenkopplung?
Sektorenkopplung beschreibt die intelligente Verbindung der Bereiche Strom, Wärme, Mobilität und Industrie.
Ziel ist, Energie effizient und integriert zu nutzen, um Ressourcen zu schonen und CO₂-Emissionen zu senken. Im Mittelpunkt steht die Umwandlung erneuerbarer Energien, z. B. aus Wind oder Sonne, in Strom. Dieser kann flexibel zum Beispiel für Gebäude oder das Laden von Elektrofahrzeugen eingesetzt werden.
Wie kommunizieren Ladestationen, Gebäude und Stromnetz miteinander?
Die intelligente Vernetzung basiert auf der Kommunikation zwischen Ladestationen, Energiemanagementsystemen und dem Stromnetz. Über standardisierte Schnittstellen tauschen diese Systeme kontinuierlich Informationen aus, etwa zur aktuellen Netzbelastung, zum Eigenverbrauch oder zu verfügbaren Energiemengen. So kann beispielsweise der Ladevorgang von Elektrofahrzeugen flexibel an Angebot und Nachfrage angepasst werden.
Vorteile der intelligenten Vernetzung für nachhaltige und wirtschaftliche Energienutzung.
Die intelligente Vernetzung von Ladestationen, Stromnetzen und Gebäuden sorgt dafür, dass
- Ladevorgänge optimiert (z. B. nachts),
- Lastspitzen reduziert,
- Energiekosten gesenkt,
- die Integration erneuerbarer Energien sowie
- die Versorgungssicherheit gefördert
werden.
Energiemanagementsystem zur optimalen Energieverteilung
Gebäudeautomation, Batteriespeicher und Ladeinfrastruktur bilden das Herzstück eines modernen Energiemanagements. Die Gebäudeautomation steuert alle wichtigen Abläufe zentral und passt die Energieflüsse in Echtzeit an dem aktuellen Bedarf an. Pufferbatterien speichern überschüssigen Strom, der z. B. aus Photovoltaik- oder Windkraftanlagen erzeugt wird. Der gespeicherte Strom steht dann zu einem späteren Zeitpunkt zur Verfügung, an dem keine oder nicht ausreichende nachhaltig erzeugte Energie zur Verfügung steht.
Eine intelligente Ladeinfrastruktur ergänzt dieses System, indem sie erkennt, wann günstige Energie verfügbar ist, und den Ladevorgang eines Elektroautos gezielt steuert. So können Nutzer z. B. ihre Elektrofahrzeuge laden, wenn der Eigenverbrauch von erneuerbarer Energie am höchsten ist, und so ihre Stromkosten senken.
Welche Rolle spielen Ladestationen im Energiemanagement?
Ladestationen übernehmen eine Schlüsselrolle im Energiemanagement moderner Gebäude. Sie sind nicht nur Ladepunkte für Elektrofahrzeuge, sondern auch intelligente Schnittstellen zwischen dem Stromnetz, dem Gebäudemanagement und den Elektrofahrzeugen.
Durch die Kommunikation mit dem Energiemanagementsystem erfassen sie:
- die aktuelle Netzbelastung,
- den Eigenverbrauch
- und passen den Ladevorgang entsprechend an.
Durch die flexible Steuerung kann der Anteil selbst erzeugten Stroms am Ladeprozess maximiert werden. Intelligente Ladestationen passen die Ladeleistung automatisch an und dokumentieren sämtliche Energieströme.
Mit einer intelligenten Ladesteuerung können Batterien von Elektrofahrzeugen nicht nur intelligent geladen werden. Zusätzlich können diese auch Strom ans Netz zurückgeben. So werden aus Fuhrparks rentable Energiespeicher, in dem Elektrofahrzeuge als Strompuffer genutzt werden.
Was ist bidirektionales Laden und welche Vorteile bietet es als Teil des Energiesystems?
Bidirektionales Laden macht Elektrofahrzeuge zu aktiven Bestandteilen des Energiesystems. Sie können Strom in den Haushalt (Vehicle-to-Home) abgeben und ins Netz (Vehicle-to-Grid) einspeisen. Dies unterstützt die Netzstabilität und macht Elektrofahrzeuge zu flexiblen Stromspeichern.
Wie arbeiten Gebäudevernetzung und Stromnetze zusammen?
Vernetzte Gebäude und Stromnetze stimmen ihre Kapazitäten kontinuierlich aufeinander ab, um eine effiziente Energieverteilung zu gewährleisten. Bei hoher Nachfrage oder Engpässen im öffentlichen Netz können Energiemanagementsysteme flexibel reagieren und den Strom gezielt auf die einzelnen Nutzer verteilen. Im Fall von einem Energie-Überangebot wird entweder vor Ort gespeichert oder in das Stromnetz eingespeist, um Lastspitzen zu vermeiden und die Netzstabilität zu verbessern.
Wie funktioniert ein dynamisches Lastmanagement?
Ein dynamisches Lastmanagement überwacht und analysiert den aktuellen Energieverbrauch in Echtzeit. Es erkennt, wenn an Ladestationen oder in Gebäuden mehr oder weniger Strom benötigt wird, und verteilt die verfügbare Energie optimal. Ein dynamisches Lastmanagement erfasst nicht nur die aktuellen Daten, sondern berücksichtigt auch Vorhersagen zum künftigen Verbrauch und zur Stromerzeugung, vor allem beim Einsatz von erneuerbaren Energien. Erkennt das System einen höheren Strombedarf, weil mehrere E-Fahrzeuge gleichzeitig geladen werden sollen, priorisiert das System automatisch die wichtigsten Verbraucher und verschiebt weniger dringende Ladevorgänge auf einen späteren Zeitpunkt.
Verfügbare Energie wird so immer optimal auf die einzelnen Verbraucher im Gebäude verteilt und Überlastungen werden vermieden.
Was hingegen ist ein statisches Lastmanagement?
Im Gegensatz zum dynamischen Lastmanagement sieht ein statisches Lastmanagement eine festgelegte Verteilung der Energie vor, unabhängig vom tatsächlichen Verbrauchsverhalten.
Praxisbeispiel: Sektorenkopplung bei Phoenix Contact erlebbar
Die All Electric Society Factory zeigt, wie moderne Energieversorgung in einem Gebäude aussehen kann: Ein 650-V-DC-Netz, gespeist aus dem öffentlichen AC-Netz und einer PV-Anlage, wird durch Batteriespeicher und bidirektional angebundene Elektrofahrzeuge ergänzt. Gesteuert über PLCnext control und ein Energiemanagementsystem werden Lastspitzen effizient abgepuffert. Besonders in Kombination mit DC-Schnellladestationen für Elektrofahrzeuge ergeben sich zahlreiche Vorteile für die Energieeffizienz und Flexibilität.
DC-Laden im DC-Netz (Gleichstromnetzen) in industriellen Gebäuden bietet zahlreiche Vorteile, insbesondere in Kombination mit DC-Schnellladestationen für Elektrofahrzeuge.
Ein Besuch im All Electric Society Park von Phoenix Contact in Blomberg bietet einen exklusiven Einblick in das Konzept der Sektorenkopplung: Ziel ist, möglichst viel eigenen Strom durch erneuerbare Energien zu erzeugen und damit die Abhängigkeit von externen Energiequellen zu verringern. Dazu wird ein optimiertes und flexibles Energiesystem eingesetzt, um Erzeuger und Verbraucher miteinander zu vernetzen und optimal aufeinander abzustimmen.
Der aktuelle Energiebedarf im All Electric Society Park liegt bei etwa 1,2 MWh. Ein Großbatteriespeicher mit 78 Modulen und zentralem Umrichter liefert bis zu 1 MVA, um Leistungsspitzen im E-Mobility-Ladepark abzufangen. Zusätzlich gibt es einen 225-kVA-Batteriespeicher im Ladepark als Power Booster. Überschüssige Photovoltaikenergie kann in beide Speicher eingespeist werden, womit insgesamt bis zu 1,5 MWh Speicherkapazität zur Verfügung stehen. Das erhöht den Anteil regenerativen Stroms und sorgt für flexibles Energiemanagement.
Fazit
Effiziente und intelligente Vernetzung von Ladestationen, Gebäuden und Stromnetzen macht nachhaltige Energieanwendung alltagstauglich. Die praktische Integration von erneuerbaren Energien und die automatische Steuerung der Energieflüsse sorgen dafür, dass vorhandene Energie optimal genutzt wird und Kosten sinken. Durch intelligente Lastmanagement-Systeme und die Verbindung der Sektoren Strom, Wärme und Mobilität entsteht ein flexibles, stabiles und nachhaltiges Gesamtsystem.
FAQ
Häufig gestellte Fragen
Was versteht man unter Sektorenkopplung und warum ist sie wichtig?
Sektorenkopplung beschreibt die intelligente Verbindung der Bereiche Strom, Wärme, Mobilität und Industrie. Ziel ist es, Energie effizient und integriert zu nutzen, um Ressourcen zu schonen und CO₂-Emissionen zu senken. Im Mittelpunkt steht die Umwandlung erneuerbarer Energien, z. B. aus Wind oder Sonne, in Strom, der flexibel für Gebäude oder das Laden von Elektrofahrzeugen eingesetzt werden kann.
Wie funktioniert die intelligente Vernetzung von Ladestationen, Gebäuden und Stromnetzen?
Die intelligente Vernetzung basiert auf der Kommunikation zwischen Ladestationen, Energiemanagementsystemen und dem Stromnetz. Über standardisierte Schnittstellen tauschen diese Systeme kontinuierlich Informationen aus, etwa zur aktuellen Netzbelastung oder zu verfügbaren Energiemengen. So kann der Ladevorgang von Elektrofahrzeugen flexibel an Angebot und Nachfrage angepasst werden, was Lastspitzen reduziert, Energiekosten senkt und die Integration erneuerbarer Energien fördert.
Welche Rolle spielen Ladestationen im modernen Energiemanagement?
Ladestationen sind nicht nur Ladepunkte für Elektrofahrzeuge, sondern auch intelligente Schnittstellen zwischen Stromnetz, Gebäudemanagement und Fahrzeugen. Sie kommunizieren mit dem Energiemanagementsystem, erfassen die aktuelle Netzbelastung und den Eigenverbrauch und passen den Ladevorgang entsprechend an. Durch flexible Steuerung kann der Anteil selbst erzeugten Stroms am Ladeprozess maximiert werden. Moderne Ladestationen ermöglichen zudem bidirektionales Laden, sodass Elektrofahrzeuge als Stromspeicher genutzt werden können.
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