Eine zentrale Herausforderung im Hinblick auf die Verkehrswende ist der sichere Betrieb des Stromnetzes. Stromerzeugung und -verbrauch müssen jederzeit im Gleichgewicht bleiben. Mit der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen steigt der Strombedarf erheblich, insbesondere zu nachfragestarken Tageszeiten. Smart Charging (das gesteuerte Laden von Elektrofahrzeugen entlang definierter Zielgrößen) ermöglicht es, Ladevorgänge flexibel und netzdienlich zu steuern. Das bedeutet beispielsweise, dass Elektrofahrzeuge bevorzugt dann laden, wenn Strompreise niedrig sind, und bei Bedarf mit angepasster Leistung laden, um verfügbare Parkzeiten optimal zu nutzen, um das Stromnetz zu entlasten und den Anteil erneuerbarer Energien am Verbrauch zu erhöhen. Smart Charging übernimmt damit eine Schlüsselrolle für das Gelingen der Verkehrswende.

Alle Stakeholder müssen miteinander kommunizieren

Für den vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt geförderten Forschungscampus Mobility2Grid ist Smart Charging ein zentraler Forschungsgegenstand. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchen, wie sich Ladevorgänge systemisch steuern lassen – insbesondere an öffentlichen Ladepunkten. Eine der zentralen Herausforderungen liegt darin, Rollen und Verantwortlichkeiten unter den verschiedenen Akteuren des Energiemarkts eindeutig festzulegen. Damit Smart Charging funktioniert, müssen alle beteiligten Stakeholder miteinander kommunizieren: Stromanbieter, Ladesäulenbetreiber, Hersteller von Elektro-Autos sowie Nutzerinnen und Nutzer. Der Forschungscampus Mobility2Grid entwickelt und erprobt hierfür Kommunikationsarchitekturen, die Fahrzeug, Ladeinfrastruktur, Stromanbieter und Nutzende über standardisierte Schnittstellen vernetzen. Diese Architekturen ermöglichen eine skalierbare, technologieoffene Umsetzung, die netzdienliches Laden unterstützt und für unterschiedliche Nutzungskontexte im Mobilitätssektor geeignet ist.

Um die in Simulationen entwickelten Konzepte praktisch zu testen, betreibt der Forschungscampus ein Micro Smart Grid auf der zeemobase – der „zero emission energy and mobility base“ (Emissionsfreie Energie- und Mobilitätsbasis). Ein Micro Smart Grid ist ein lokal begrenztes Energiesystem, in dem lokale Energieerzeugung (z. B. Photovoltaik), Batteriespeicher und Ladeinfrastruktur intelligent miteinander verknüpft sind. Das Micro Smart Grid der zeemobase dient auf dem Forschungscampus Mobility2Grid als reales Testfeld für neue Steuerungs-, Kommunikations- und Marktansätze.

Erforschung unterschiedlicher Ladetechnologien

Im Juli integrierte der Forschungscampus Mobility2Grid mit seinen Partnern einen 150-kW-Hypercharger der Firma Alpitronic in das bestehende Micro Smart Grid auf der zeemobase. Dieses neue Gleichstrom-Schnellladesystem ergänzt die bereits vorhandene Wechselstrom-Ladeinfrastruktur vor Ort, da die Gleichstrum- und Wechselstromladeinfrastrukturen sich sich in Ladeleistung, Ladegeschwindigkeit und Steuerungsmöglichkeiten deutlich unterscheiden. Die Hinzufügung des Hyperchargers ermöglicht somit, unterschiedliche Ladetechnologien unter realen Bedingungen zu untersuchen. Dabei geht es insbesondere darum, welche Akteure während des Ladevorgangs welche Daten erhalten und austauschen: Übermittelt das Elektrofahrzeug den Ladezustand an die Ladestation oder auch an den Netzbetreiber? Informiert der Netzbetreiber die Ladeinfrastruktur über den aktuellen Strombedarf? Gibt die Nutzerin oder der Nutzer an, wie lange das Fahrzeug voraussichtlich geparkt ist?

Die Installation der Ladestation stellt eine wichtige Etappe in den Forschungsbemühungen des Forschungscampus dar, indem sie die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern dabei unterstützt, Konzepte zum intelligenten Laden unter realen Bedingungen zu analysieren und weiterzuentwickeln. Damit leistet der Forschungscampus Mobility2Grid einen Beitrag dazu, intelligentes Laden auch im öffentlichen Raum praxistauglich zu machen und so die Integration von Elektromobilität in ein nachhaltiges Energiesystem voranzutreiben.