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Einbindung von mobilen Arbeitsplattformen und Freizeitfahrzeugen in das elektrische Energieversorgungssystem


Kurzfassung

Die Erfindung betrifft Anwendungen im Bereich der Energienetze ("Smart Grids") und der Ladesäulen für Elektromobilität sowie die elektrotechnische Ausgestaltung der bidirektionalen Verbindung der Speicherbatterie eines Fahrzeugs mit dem öffentlichen oder lokalen Stromnetz. Ladestationen für E-Fahrzeuge können weitere Leistungen im "Smart Grid" übernehmen.


Hintergrund

Die meisten Fahrzeuge oder Arbeitsmaschinen werden mit Verbrennungsmotoren angetrieben. Jedoch erfolgt zunehmend eine Umstellung auf Hybrid- oder Elektroantrieb.

Die Ladesäulen für Elektromobile sehen derzeit einen Energiefluss in Richtung des Fahrzeugs vor, analog zum Auftanken mit Kraftstoffen. In den lokalen Energienetzen, die zu Smart Grids (Abb. 2) umgebaut werden, findet Energiefluss vermehrt auch in Richtung Netz statt, z.B. durch Einspeisung von Photovoltaikanlagen auf Hausdächern.


Bilder & Videos


Problemstellung

Die Regelungsaufgaben für die Netzbetreiber werden durch die wechselnden und vermehrten Energieflüsse komplexer.


Lösung

Eine bidirektionale Ladesäule (Abb. 1) soll zusätzliche Aufgaben übernehmen, indem diese zu einem dezentralen Energiemanagement-Punkt wird. Als Knotenpunkt zwischen E-Fahrzeug, Photovoltaik-Anlage, Energiespeicher, Gleichstromnetz und "herkömmlichem" Wechselstromnetz soll der Strom in die jeweils benötigte Richtung geleitet werden. Die Umsetzung ermöglichen leistungselektronische Wandler-Systeme, die einzeln gesteuert werden können.

Die Batteriespeicher der Fahrzeuge können in der Phase der Nichtnutzung des Fahrzeugs in das Energiesystems von Häusern oder Unternehmen integriert werden und an das Stromnetz eingebunden werden. Bei den Batterien stehen Gleichspannungsbatterien bis 60 V (Niederspannung) oder von 60 V bis 1500 V (Hochvoltbatterie) oder Wechselspannungsbatterien bis 1500 V zur Verfügung. Die Anbindung ans Netz kann mit Gleichstromkabeln, Wechselstromkabeln oder durch induktive Wechselfelder erfolgen. Je nach Kombination können bidirektionale Ladesäulen oder Multilevel-Stromrichter eingesetzt werden. Deren galvanisch getrennte Einzelmodule können sowohl in Reihe als auch parallel verschaltet werden. Bei Wechselspannungsbatterien kann je nach Schaltaufbau und –abfolge wahlweise Gleichspannung oder Wechselspannung bereit gestellt werden. Mittels leistungselektronischer Pulsweitenmodulation lassen sich Oberschwingungen deutlich verringern.


Vorteile

  • Ladung und Entladung von Elektrofahrzeugen erfolgt bidirektional.
  • Optimierungsaufgaben im lokalen Smart Grid kann dezentral erfolgen.
  • Die Leistungsaufteilung kann besser geregelt und die Effizient der Wandlung erhöht werden.
  • Auf Antriebsstromrichtern könnte im Fahrzeug verzichtet werden.
  • Fahrzeuge und Geräte können gewinnbringend in die lokale Elektrische Stromversorgung integriert werden.
  • Ein elektrisch angetriebenes Reisemobil mit einer Reichweite von 350km könnte als Energiespeichersysteme mit 40 bis 60 kWh in das Eigenheim integriert werden.

Anwendungsbereiche

Energietechnik, Leistungselektronik


Service

Lizenz zur gewerblichen Nutzung, Kooperation möglich

 

 


EZN Erfinderzentrum Norddeutschland GmbH

Dr.-Ing. Tobias Braunsberger
0511 850 308-0
braunsberger@ezn.de
www.ezn.de
Adresse
Theaterstraße 2
30159 Hannover



Entwicklungsstand

Prototyp


Patentsituation

  • WO anhängig

Stichworte

Ladesäule, Elektromobilität, Smart Grid, Energietechnik, Leistungselektronik, Wechselrichter, Gleichrichter

Angebot Anbieter-Website


Kontakt | Geschäftsstelle

TransferAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr