Für viele Menschen ist das nächste Auto, das Sie kaufen, möglicherweise ein Elektrofahrzeug (EV). Neue Regierungsaufträge zielen darauf ab, konventionelle Motoren zu reduzieren und den Absatz von Elektrofahrzeugen bis 2030 um 50 % zu steigern.
Als Reaktion darauf intensivieren die Forscher ihre Bemühungen, die Auswirkungen des erhöhten Strombedarfs von Elektrofahrzeugen auf das Stromnetz zu verstehen und abzumildern. Jüngste Analysen des National Renewable Energy Laboratory (NREL) heben den potenziellen Markt für Hinter-dem-Meter-Speichersysteme (BTMS) und die Integration von Elektrofahrzeugen an großen Einzelhandelsstandorten hervor.
Um eine weit verbreitete Elektrifizierung von Privatfahrzeugen zu erreichen, muss sich die Transportbranche an die besonderen Einschränkungen von Haushalten mit mittlerem und niedrigem Einkommen anpassen. Derzeit haben Besitzer von Elektrofahrzeugen nur begrenzte öffentliche Möglichkeiten, da sie sich stark auf das Aufladen über Nacht in ihren Privatwohnungen verlassen. Da Mehrfamilienhäuser einen zunehmenden Anteil der US-Bevölkerung ausmachen, fehlt vielen Menschen der Zugang zu einem bequemen Aufladen zu Hause. Big-Box-Händler können eine Lösung bieten, die das Laden von Elektrofahrzeugen nahtlos in die wöchentlichen Besorgungen der Fahrer integriert. Diese Option ist auch für Händler interessant, da rund 90 % der E-Auto-Fahrer ihren Einkauf in der Regel beim Laden vor Ort tätigen.
Bewertung der Auswirkungen des Ladens von Elektrofahrzeugen an Einzelhandelsstandorten
Eine neue Studie von NREL-Forschern veröffentlicht in Fortschritte in der angewandten Energie vergleicht Lastprofile von potenziellen EV-Ladestationen mit denen von großen Einzelhandelsgeschäften wie Walmart, Target oder Costco, um zu beurteilen, wie sich der Strombedarf bestimmter Standorte durch das Hinzufügen von EV-Laden ändern kann.
„Unsere Forschung ist die erste ihrer Art, die die möglichen Auswirkungen des Aufladens von Elektrofahrzeugen auf den monatlichen Stromverbrauch, den Spitzenstrombedarf und die jährliche Stromrechnung für große Lebensmittelgeschäfte bewertet“, sagte Madeline Gilleran, NREL-Forscherin und Projektleiterin. „Obwohl es mehrere aktuelle Studien zu den Auswirkungen des Ladens von Elektrofahrzeugen in Privathaushalten gibt, wollten wir Ladeszenarien untersuchen, die eine größere Anzahl von Fahrern aufnehmen, und Integrationsmöglichkeiten zwischen Gebäuden und Ladestationen für Elektrofahrzeuge identifizieren.“
Für dieses Projekt entwickelten die Forscher eine Modellierungsmethode, die geografische und infrastrukturelle Eingaben sowie simulierte Reaktionsmodelle umfasst, um die Bedarfsprofile von Gebäuden und EV-Stationen zu kombinieren. Das Team verwendete reale Daten aus einem großen Lebensmitteleinzelhandelsgebäude in Centennial, Colorado, um Gebäudebedarfsprofile für verschiedene Klimazonen im ganzen Land zu modellieren. Um die Nachfrageprofile von EV-Stationen zu bestimmen, wandten sich die Forscher an NRELs Infrastruktur für Elektrofahrzeuge – Energieschätzungs- und Standortoptimierungstool (EVI-EnSite), die eine Vielzahl von Fahrzeugladeszenarien untersucht, um dem Mangel an vorhandenen Daten Rechnung zu tragen.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Aufladen von Elektrofahrzeugen den monatlichen Spitzenstrombedarf eines großen Lebensmitteleinzelhandels erheblich beeinflussen würde, in einigen Fällen würde die Nachfrage am Standort um über 250 % steigen. Diese Steigerungen sind bei Schnellladestationen (~350 kW) am höchsten. Fahrverhaltensmodelle sagen voraus, dass EV-Fahrer am ehesten ankommen und aufladen, wenn die Gebäudebelastung am höchsten ist – normalerweise am Nachmittag – was den Anstieg noch weiter erhöht. Für Geschäfte wird es entscheidend sein, Anreize für das Laden von Elektrofahrzeugen außerhalb der Nachfragezeiten zu schaffen, um Kapazitätsprobleme zu vermeiden. Darüber hinaus sind Gebiete mit Versorgungstarifstrukturen, die hohe Verbrauchsgebühren beinhalten, am anfälligsten für signifikante Erhöhungen der jährlichen Stromrechnung. Dies gilt insbesondere in Regionen mit kaltem Klima, in denen die Anforderungen an die Klimatisierung nicht so hoch sind, sodass das Laden von Elektrofahrzeugen einen größeren Einfluss hat.
Verwalten des Strombedarfs mit BTMS-Systemen
29. September 2021 – Von links betrachten die Datenwissenschaftsforscher Maddy Gilleran und Darice Guittet sowie der Maschinenbauforscher Eric Bonnema einige ihrer Forschungsergebnisse in der Energy Systems Integration Facility (ESIF). Die vier sind Teil des Teams von The Behind-the-Meter-Storage (BTMS) Analysis, das eine Multitool-Simulationsplattform entwickelt, um das optimale Design und die optimalen Energieflüsse für thermische und Batterie-BTMS-Systeme basierend auf Klima, Gebäudetyp und Nutzungsgrad zu identifizieren Struktur. (Foto von Werner Slocum / NREL)
Da die Auswirkungen des Ladens von Elektrofahrzeugen schätzungsweise den bereits erheblichen Strombedarf von Einzelhandelsunternehmen in den Schatten stellen, wenden sich Forscher BTMS-Lösungen zu, um die Auswirkungen auf das Netz zu mindern und die Kosten zu minimieren. Integrierte Energiesysteme wie das Laden von Elektrofahrzeugen, Photovoltaik-Erzeugung und energieeffiziente Gebäude mit steuerbaren Lasten können die Gesamtsystemkosten erheblich senken. Diese Analyse hilft, Möglichkeiten zur Implementierung von BTMS-Systemen zu identifizieren, z.
„Um das Wachstum von Elektrofahrzeugen zu beschleunigen und den öffentlichen Zugang zu Lademöglichkeiten zu verbessern, benötigen Gebäudeeigentümer Strategien, um den hohen Strombedarf von Ladestationen zu decken“, sagte Gilleran. „BTMS-Lösungen können dazu beitragen, dass das Laden von Elektrofahrzeugen für Einzelhandelsunternehmen rentabler wird.“
Um die Vorteile von BTMS-Systemen in diesen Szenarien weiter zu untersuchen, integrieren die Forscher Lastprofile aus dieser Studie in das neue NREL Infrastruktur für Elektrofahrzeuge – Ermöglichung der Energiespeicherung mit dezentraler Erzeugung (EVI-EDGES) Modell. Mit diesem Tool können Einzelhandelsunternehmen die Energiespeicherkapazität an einem bestimmten Standort maximieren, indem sie flexible Energielasten integrieren – wie z. EVI-EDGES ermöglicht es Gebäudeeigentümern, das optimale Design zu ermitteln, um die Auswirkungen des Ladens von Elektrofahrzeugen zu geringeren Kosten zu bewältigen und erschwingliche öffentliche Lademöglichkeiten für mehr Menschen bereitzustellen.
Lerne mehr über Transport Mobilität, Gebäude, und Energiespeicher Forschung am NREL.
Artikel mit freundlicher Genehmigung von Nationales Labor für erneuerbare Energien (NREL).
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