OptiCharge – Optimiertes, speichergestütztes Lademanagement für autarke, regenerativ betriebene Stromparkplätze

Das Ziel des Verbundvorhabens OptiCharge ist die Konzeptionierung, der Aufbau, der Betrieb und die Optimierung einer quasiautarken, regenerativ versorgten und speichergestützten Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge.
Insgesamt werden drei Schnell­ladepunkte (Typ 2 Stecker, Lademodus 3) und ein Schukostecker-Ladepunkt (Lade­modus 1) realisiert. Die Ladepunkte bzw. die Parkplätze werden von einem Car­port überspannt, auf welchem eine PV-Anlage installiert wird. Die Ladung der Elektro­fahr­zeuge soll möglichst autark und unabhängig vom öffentlichen Netz und nur über die auf dem Dach des Carports installierte 10 kWp Photovoltaikanlage gespeist werden. Zur Pufferung der stark fluktuierenden PV-Erzeugung dient eine Vanadium-Redox-Flussbatterie (VRFB). Die Kombination der einzelnen Komponenten und vor allem die Einbindung der VRFB stellt ein bisher einzigartiges Konzept zur Ladung von Elektrofahrzeugen dar. Neben dem Aufbau der Testanlage sind die Schwerpunkte des Vorhabens die Entwicklung von Methoden zur Konzeption und Dimensionierung einer derartigen Ladeinfrastruktur und die damit verknüpfte Methodenentwicklung für das Energiemanagement beim Einsatz dieser Ladeinfrastruktur mittels neuartiger stoch­astischer und modellprädiktiver Regelungsalgorithmen. Die Optimierung und/oder Modifikation von Einzelkomponenten – speziell Membran- und Elektrodenmaterialien – und der Systemtechnik von Vanadium-Redox-Flussbatterien zur Anwendung im Rahmen einer derartigen Ladeinfrastruktur sowie der Evaluierung der entwickelten Methoden und Komponenten in der Testanlage sind ebenso Hauptbestandteile des Vorhabens. Dabei stehen insbesondere die Komponenten- und die Gesamtsystem­ent­wicklung für die Vanadium-Redox-Flussbatterie sowie die Verknüpfung von Energie- und Batteriemanagementsystem und deren Test im Alltagsbetrieb im Fokus des Vorhabens. Die einzigartige Pilotanlage wird am Standort der IZES gGmbH in Saarbrücken-Burbach aufgebaut. Da aufgrund des hohen Neuheitsgrades der geplanten Anlage entsprechende Auslegungsrichtlinien bzw. Erfahrungen fehlen, wurden im Herbst/Winter 2015 wie geplant umfangreiche modellgestützte Simula­tionen zur Bestimmung der Anlagencharakteristiken und Parameter durchgeführt. Diese wurden im Winter 2015/16 in erste Projektierungsschritte und im Frühjahr 2016 in die konkrete Planung überführt. Mit Stand Mai 2016 sind alle nötigen administrativen und behördlichen Anträge gestellt und genehmigt, sodass zum Anfang Juni 2016 die Baumaßnahmen starten können.

                                                         
Planung der OptiCharge-Anlage am Standort SB-Burbach                                                              Anlagenschema der Energie- und Datenflüsse im OptiCharge-System

Im Projekt OptiCharge arbeiten die Technische Universität Kaiserslautern, die SCHMID Energy Systems GmbH aus Freudenstadt, die Universität des Saarlandes und die IZES gGmbH zusammen. Die TU Kaiserslautern kümmert sich vorwiegend um die algorithmusbasierte Entwicklung des Energiemanagementsystems inklusive Regelung und Prognose sowie gemeinsam mit der IZES gGmbH um den Aufbau des Monitoring- und Datenverarbeitungssystems. Die Universität des Saarlandes richtet den Schwerpunkt auf die Optimierung des Energiespeichersystems, wobei Stackoptimierung und Management der Vanadium-Redox-Flussbatterie im Vordergrund stehen. Die SCHMID Energy Systems GmbH stellt das benötigte Know-How sowie die Redox-Flussbatterie an sich zur Verfügung und wirkt bei deren Optimierung um­setzungsorientiert mit. Die IZES gGmbH hat neben der Koordinierung des Vorhabens und der modellgestützten Simulation der Anlage als Hauptaufgabe die Projektierung, den Aufbau und den Betrieb der Pilotanlage. Weiterhin stellt die IZES gGmbH die be­nötigten Elektrofahrzeuge (BMW i3, Peugeot iOn, Smart electric drive) zur Ver­fügung und realisiert die benötigte Dateninfrastruktur, wie beispielsweise das Online-Auslesen der Elektrofahrzeuge, das Buchungssystem und das Monitoringsystem der Gesamt­anlage.

Die Betreuung des Vorhabens OptiCharge wird durch den Projektträger Jülich (PtJ) wahrgenommen. Die Förderung erfolgt aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie innerhalb der Fördermaßnahme: Forschungsförderung 6. Energieforschungsprogramm – Energie­ein­sparung und Energieeffizienz im Förderbereich: Energiespeicher für stationäre und mobile Anwendungen.

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Offizielle Einweihung des Solar-Carports, 11.04.2018

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