NREL-Forscher untersuchen landesweit den Stand des intelligenten Lademanagements

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Intelligentes Lademanagement – ​​die intelligente Steuerung des Stromflusses zum Laden von Elektrofahrzeugen (EVs) – kann unglaubliche Vorteile für Fahrer, Versorgungsunternehmen, Regierungen und Flotten haben. Dennoch sind intelligente Lademanagementstrategien landesweit noch nicht weit verbreitet.

Als Reaktion darauf gingen zwei nationale Labore, das National Renewable Energy Laboratory (NREL) und das Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), neue Wege, indem sie den nationalen Stand des intelligenten Lademanagements in den Vereinigten Staaten untersuchten.

In einem neuen Bericht, der gemeinsam mit dem Vehicle Technologies Office (VTO) des Energieministeriums (DOE) veröffentlicht wurde, beschreiben die beiden Labore ihre wichtigsten Erkenntnisse aus der Überprüfung von mehr als 100 verwalteten Ladeprogrammen im ganzen Land und der Durchführung von über 40 Interviews mit Versorgungsunternehmen und Interessenvertretern.

Ein Gleichgewicht zwischen Kosten, Effizienz und Netzstabilität finden

Der Bericht mit dem Titel „Umfrage und Lückenpriorisierung der US-amerikanischen Lademanagement-Implementierungen für Elektrofahrzeuge„erarbeitete ein grundlegendes Verständnis der intelligenten Lademanagementprogramme und -technologien, die von US-amerikanischen Versorgungs- und Elektrofahrzeugunternehmen implementiert werden.

„Die Einführungsraten von Elektrofahrzeugen steigen landesweit, aber wir sehen erhebliche Unterschiede im Bereitschaftsgrad zwischen den Versorgungsunternehmen“, sagte Doug Black von LBNL, der als Gesamtleiter des Berichts fungierte. „Wir wollten eine Grundlage schaffen, um den aktuellen Stand des intelligenten Lademanagements zu verstehen und dann zu sehen, welche Faktoren die Umsetzung verwalteter Ladeprogramme verlangsamen könnten.“

Das Lademanagement für Elektrofahrzeuge kann so einfach sein, dass ein Fahrer das Laden auf bestimmte Stunden beschränkt – beispielsweise während des günstigsten Zeitraums eines von einem Energieversorger veröffentlichten Time-of-Use-Tarifs (TOU), der die Stromkosten für verschiedene Zeiträume variiert der Tag.

Dies kann auch dynamisch durch intelligentes Lademanagement erfolgen. Intelligentes Lademanagement ist im Wesentlichen ein Dialog zwischen einem Fahrzeug, der Ladeausrüstung und dem Netz. Während des Gesprächs werden die Ladeanforderungen des Elektrofahrzeugs ausgehandelt – wie schnell es lädt, basierend darauf, wie viel Strom verfügbar ist und zu welchem ​​Zeitpunkt dieser Strom zur Verfügung gestellt werden kann –, um zu verhindern, dass die Fahrzeugbatterie zu viel Strom vom Netz beansprucht auf einmal.

Durch die Anpassung des Stromniveaus, das der Batterie eines Elektrofahrzeugs zu einem bestimmten Zeitpunkt zugeführt wird, können intelligente Lademanagementtechnologien das Laden von Elektrofahrzeugen zu Tageszeiten priorisieren, in denen weniger Nachfrage im Stromnetz besteht, und gleichzeitig sicherstellen, dass die Fahrer den Strom erhalten, den sie benötigen. Durch die Vermeidung von Preissteigerungen in Zeiten hoher Nachfrage können sie die Ladekosten minimieren. Und indem diese Technologien die Spitzenlast im Netz verringern, können sie den Energieversorgern sogar dabei helfen, die kostspieligen und zeitaufwändigen Netzaufrüstungen zu reduzieren oder zu verschieben, die sie sonst möglicherweise benötigen würden, um der zunehmenden Einführung von Elektrofahrzeugen Rechnung zu tragen.

Doch während intelligentes Lademanagement entscheidende Hindernisse für die weit verbreitete Einführung von Elektrofahrzeugen beseitigen kann – von der Senkung der Ladekosten bis hin zur Reduzierung der Nachfrage im Stromnetz – haben Forscher mehrere dringende Bereiche festgestellt, in denen Fortschritte bei Technologien und Standardpraktiken erforderlich sind, um eine breitere Einführung zu ermöglichen.

Aus der Überprüfung gingen drei Schlüsselthemen hervor:

• Das intelligente Lademanagement auf Standortebene wird nicht ausreichend genutzt. Viele Ladestationen für Elektrofahrzeuge haben Kapazitätsgrenzen, die die Einführung von Elektrofahrzeugen verhindern können. Mit anderen Worten: Sie können jeweils nur eine begrenzte Menge bereitstellen. Die Programmierung dieser Ladestandorte mit intelligenten Lademanagementstrategien könnte schnell einen besseren Zugang zum Laden von Elektrofahrzeugen und damit eine breitere Akzeptanz von Elektrofahrzeugen ermöglichen.
• Den Versorgungsunternehmen fehlen die Wirtschaftsdaten, die sie benötigen, um betriebswirtschaftliche Argumente für Investitionen in ein intelligentes Lademanagement zu liefern. Versorgungsunternehmen müssen die Kosten verstehen, die ihnen entstehen könnten, wenn sie dies tun nicht Implementierung intelligenter Lademanagementstrategien. Ohne verwaltetes Laden müssen sie beispielsweise möglicherweise in kostspielige Netzmodernisierungen investieren, um der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen gerecht zu werden. Diese Daten werden landesweit benötigt, um Versorgungsunternehmen dabei zu helfen, die Kosten zu verstehen, die sie durch den Einsatz intelligenter Lademanagementtechnologien aufschieben können.
• Fragmentierte Standards für die Fahrzeug-Netz-Integration verhindern den weit verbreiteten Einsatz intelligenter Lademanagementsysteme. Es gibt keine einheitlich angenommenen Standards für bidirektionale Kommunikationsprotokolle, die den Stromfluss zwischen Elektrofahrzeugen, Ladeinfrastruktur, Versorgungsunternehmen und dem Netz ermöglichen. Darüber hinaus gibt es keine Verpflichtung zur Einhaltung eines Standards und keinen Zertifizierungsprozess für Hersteller, die einen solchen verwenden möchten. Dies macht es für Fahrzeughersteller nahezu unmöglich zu bestimmen, wie sie ein intelligentes Lademanagement in ihre Fahrzeuge integrieren können. Daher besteht die Gefahr, dass Unternehmen eigenständige Lösungen entwickeln, die nicht für jedes Elektrofahrzeug funktionieren.

Den Weg zu größerer Akzeptanz aufzeigen

Als Reaktion auf ihre wichtigsten Erkenntnisse empfehlen die Autoren des Berichts Lösungen für jede Lücke im Wissen, in der Praxis und im Technologieniveau des intelligenten Lademanagements.

Erstens empfehlen Forscher Ausweitung der Felddemonstrationen für intelligentes Lademanagement– insbesondere für „beschränkte Verteilungssysteme“ oder Ladestandorte mit geringer zusätzlicher Kapazität zur Stromerzeugung. Diese Demonstrationen können Besitzern und Flottenmanagern von Elektrofahrzeugen zeigen, dass intelligentes Lademanagement benutzerfreundlich ist, die Fahrzeugnutzung nicht beeinträchtigt und finanzielle Vorteile mit sich bringen kann. Sie können den Versorgungsunternehmen auch zeigen, dass intelligente Lademanagementstrategien zuverlässige Technologien sind, auf die man sich bei Bedarf verlassen kann und die genauso wettbewerbsfähig sein können wie herkömmliche Ladesysteme.

Zweitens empfehlen Forscher Entwicklung dynamischer Preismechanismen für das Laden von Elektrofahrzeugen. Ein standardisierter Mechanismus könnte die Strompreise vom Netz an den Kunden, innerhalb der Kundenstandorte und an Cloud-Einheiten kommunizieren, die Ladeoptimierungsdienste anbieten. Diese dynamische Preisgestaltung kann dazu beitragen, den Netz- und Stromerzeugungsbedarf in Echtzeit zu decken.

Drittens empfehlen Forscher Wir entwickeln Systeme, die den Kunden die Möglichkeit geben, die intelligente Planung des Lademanagements zu automatisieren. Viele Energieversorger veröffentlichen TOU-Tarife, die die Stromkosten über verschiedene Tageszeiten hinweg variieren. Aber allein diese Tarifänderungen könnten zu Problemen führen, wenn zu viele Elektrofahrzeuge gleichzeitig geladen werden. Sie garantieren auch nicht, dass Fahrer von Elektrofahrzeugen ihre Ladepraktiken ändern. Kunden benötigen ein System, das ihre Ladeplanung als Reaktion auf dynamische Tarife oder direkte Steuersignale automatisiert und gleichzeitig sicherstellt, dass ihr Elektrofahrzeug den Strom erhält, den es benötigt.

Schließlich empfehlen die Forscher dringend Bemühungen, den Stand der intelligenten Lademanagementstandards, Kommunikationshardware und -netzwerke sowie -technologien voranzutreiben– mit besonderem Schwerpunkt auf der Gewährleistung der Interoperabilität zwischen Elektrofahrzeugen und Ladestationen.

Sie empfehlen auch Quantifizierung der Markt- und politischen Auswirkungen intelligenter Lademanagementprogrammeund diese Ergebnisse umfassend zu teilen, um die Einführung zu beschleunigen.

„Eine unserer wichtigsten Erkenntnisse war, dass das Vertrauen sowohl der Fahrer als auch der Energieversorger in diese Programme zunehmen muss, um eine breitere Implementierung des intelligenten Lademanagements zu erreichen“, sagte Nadia Panossian, eine NREL-Forscherin für das Laden von Elektrofahrzeugen, die die Beiträge von NREL zur Umfrage leitete. „Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, dass Versorgungsunternehmen ihre Erkenntnisse untereinander austauschen. Im ganzen Land gibt es intelligente Lademanagementprogramme, die vielversprechende vorläufige Ergebnisse zeigen – und eine eingehende Auseinandersetzung mit und Analyse dieser Ergebnisse könnte den Versorgungsunternehmen helfen, zu erkennen, was möglich ist.“

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Von Anna Squires | NREL.