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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ladeinfrastruktur nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Ladeinfrastruktur nach dem Oberbegriff des Patenanspruchs 9.
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Die Entwicklung der E-Mobilität ist von der Entwicklung der Ladeinfrastruktur abhängig und diese wiederum hängt von der freien Kapazität des übergeordneten Versorgungsnetzes ab. Da das Stromnetz historisch bedingt weder auf die starke Einspeisung von erneuerbaren Energien noch auf die hohe gleichzeitige Entnahme von Elektrofahrzeugen ausgelegt ist, reicht die Anschlusskapazität in vielen Bereichen des Netzes nicht aus, um die geforderte Anzahl an Ladepunkten bereitzustellen. Dies gilt insbesondere für großflächige Areale, die überwiegend als Parkfläche genutzt werden wie z. B. Parkhäuser. Hier gibt es je nach Standort der Parkfläche eine sehr heterogene Nutzung. Die Nutzung der Ladeinfrastruktur muss jedoch auch hier den unterschiedlichen Nutzern der Parkplätze ermöglicht werden, wobei ein wirtschaftlicher Betrieb für den Betreiber der Parkeinrichtung sichergestellt sein muss. Das ist jedoch gerade für Langzeitparkplatznutzer wie z. B. an Bahnhöfen und Flugplätzen sehr komplex bzw. nicht möglich.
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Aufgrund des steigenden Anteils der volatilen Einspeisung in das Stromnetz durch regenerative Energien wird die flexible Anpassung des Verbrauchsverhaltens an die Erzeugungscharakteristik immer wichtiger. Flexibilitätspotenziale gewinnen somit für ein Gelingen der Energiewende stark an Relevanz. Trotzdem haben Technologien mit hoher Flexibilität z. B. Batteriespeicher in der Regel noch zu hohe Anschaffungskosten. Zusätzlich wird vom elektrischen Netz verlangt, die Entwicklung von E-Mobilität zu unterstützen und Anschlüsse für die Ladeinfrastruktur zu ermöglichen.
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Ein weiteres Problem bei der Versorgung von Parkeinrichtungen mit elektrischer Energie für Ladestationen besteht darin, dass lokal dicht aneinander liegende Ladeparkplätze in ihrer Anzahl der Ladeanschlüsse stark begrenzt sind, da die Ladevorgänge hohe und sprunghafte Leistungen fordern. Gleichzeitige Ladevorgänge von mehreren Nutzern können zu sehr hohen Netzbelastungen führen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben einer Ladeinfrastruktur sowie eine Ladeinfrastruktur an sich bereitzustellen, durch das bzw. die es möglich ist, ein elektrisches Versorgungsnetz zu entlasten und dabei gleichzeitig einen wirtschaftlichen Betrieb im Vergleich zu herkömmlichen Ladeinfrastrukturen zu gewährleisten.
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Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Verfahren zum Betreiben einer Ladeinfrastruktur nach Patentanspruch 1 sowie in einer Ladeinfrastruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Ladeinfrastruktur gemäß Patentanspruch 1 betrifft eine Ladeinfrastruktur mit einem lokal geschlossenen elektrischen Netz und mit einer Netzanschlussstelle zu einem übergeordneten Versorgungsnetz. Aus diesem übergeordneten Versorgungsnetz wird elektrische Energie in das elektrische Netz der Ladeinfrastruktur eingespeist und auf Ladeanschlüsse für Energiespeicher verteilt, wobei die Ladeanschlüsse Bestandteil der Ladeinfrastruktur sind. Dabei existiert eine erste Kategorie der Ladeanschlüsse, die so ausgestaltet ist, dass durch diese unidirektionale Energie an angeschlossene Energiespeicher abgegeben wird. Ferner existiert eine zweite, bidirektional ausgestaltete Kategorie eines Ladeanschlusses, die einen bidirektionalen Energiefluss ermöglicht und die in derart betrieben wird, dass Energie in dort angeschlossene Energiespeicher abgegeben wird und bei Bedarf in die Ladeinfrastruktur zurückgespeist wird und z.B. Ladeanschlüssen der ersten Kategorie zugeführt wird. Dabei ist für die Ladeanschlüsse der zweiten Kategorie eine Mindestanschlusszeit vorgesehen, und diese Mindestanschlusszeit beträgt wenigstens zwei Stunden.
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Der Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass bei Ladeinfrastrukturen beispielsweise für Parkeinrichtungen die Energie aus mobilen Energiespeichern, die länger in der Parkeinrichtung, also an der Ladeinfrastruktur verweilen, zu nutzen und diesen bei entsprechenden Anforderungen bzw. Zuständen des elektrischen Versorgungsnetzes entweder laden oder entladen zu können. Sollte das Versorgungsnetz gerade einer hohen Belastung unterliegen und das Laden von - um bei dem Beispiel der Parkeinrichtung zu bleiben - Kurzzeitparkern nötig sein, so kann über die bidirektionalen Ladeanschlüsse (was einen bidirektionalen Energiefluss bedeutet) der zweiten Kategorie aus den länger verbleibenden mobilen Energiespeichern Energie entzogen werden und diese den Ladenanschlüssen für Kurzzeitparkern zugeführt werden. Diese sind lediglich für unidirektionalen Energiefluss ausgestaltet und durch sie kann ein angeschlossener Energiespeicher (beispielsweise ein Elektrofahrzeug) lediglich geladen, aber nicht wieder entladen werden.
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Durch diese beschriebenen Maßnahmen kann gezielt auf den Netzzustand des Versorgungsnetzes eingegangen werden. Die Ladeinfrastruktur kann derart betrieben werden, dass möglichst nur zu Zeiten Energie bezogen wird, in denen die Energie lokal bereits -verfügbar ist bzw. günstiger ist. Auf diese Weise erlaubt es dem Betreiber der Ladeinfrastruktur auch kostenoptimiert Energie in seine Ladeinfrastruktur zuzufügen und andererseits das überregionale Versorgungsnetz zu entlasten bzw. die Bereitstellung von elektrischer Energie im Versorgungsnetz gleichmäßiger zu gestalten.
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Es kann durch das beschriebene Verfahren auch verhindert werden, dass eine festgelegte maximale Einspeiseleistung vom Versorgungsnetz in die Ladeinfrastruktur nicht überschritten wird obwohl an den Ladeanschlüssen der ersten Kategorie temporär ein höherer Bedarf an Ladeleistung vorliegt.
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Es ist dabei anzumerken, dass das elektrische Netz, das Bestandteil der Ladeinfrastruktur ist, elektrische Leitungen und Verteilvorrichtungen umfasst. Die elektrischen Leitungen führen dann zwischen den einzelnen Ladeanschlüssen sowohl der ersten als auch der zweiten Kategorie. Es ist ferner anzumerken, dass die mobilen Speicher kein Bestandteil der Ladeinfrastruktur an sich sind, da sie mobil sind und im Streubesitz befindlich, jederzeit ausgetauscht werden können.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung werden gemäß des Verfahrens Netzzustandsinformationen des Versorgungsnetzes an die Ladeinfrastruktur geleitet. Durch diese Netzzustandsinformationen, die beispielsweise bevorzugt die Größen Netzspannung, Netzbelastung, Strombetrag, Netzfrequenz oder Strompreis umfassen, können mittels dieses Verfahrens Lade- und Entladevorgänge der Ladeanschlüsse netzdienlich gesteuert werden. Diese können derart gesteuert werden, dass wie bereits beschrieben, bei einem Energieüberangebot die mobilen Speicher, die mit den Ladeanschlüssen der zweiten Kategorie verbunden sind, geladen werden. Bei einem geringen Angebot an elektrischer Energie im Versorgungsnetz kann dementsprechend Energie aus den Energiespeichern, die mit den Ladeanschlüssen der zweiten Kategorie verbunden sind, in die Ladeinfrastruktur eingespeist werden und über die Ladeanschlüsse der ersten Kategorie an die dort angeschlossenen Energiespeicher abgegeben werden.
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Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Ladeanschlüsse der ersten Kategorie unterschiedliche Priorisierungen aufweisen und zu unterschiedlichen Zeitintervallen und/oder unterschiedlichen elektrischen Leistungen mit elektrischer Energie versehen werden. Hierdurch wird es dem Betreiber der Ladeinfrastruktur ermöglicht, automatisiert unabhängig vom Zustand des Versorgungsnetzes die Ladeanschlüsse der ersten Kategorie individuell nach Bedarf, beispielsweise vorgesehener Standzeit oder Dringlichkeit der Ladung zu priorisieren.
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Grundsätzlich ist es zweckmäßig, wenn die Ladeanschlüsse der zweiten Kategorie mobile Energiespeicher, insbesondere in Fahrzeugen speichern.
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Die Mindestanschlusszeit dieser Energiespeicher an den Ladeanschlüssen der zweiten Kategorie beträgt mindestens zwei Stunden. Jedoch ist es zweckmäßig, wenn diese Ladeanschlüsse so lange wie möglich mit den mobilen Energiespeichern verbunden sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Ladeanschlüsse der zweiten Kategorie wenigstens 12 Stunden, bevorzugt wenigstens 24 Stunden mit den Energiespeichern verbunden sind. Umso länger die Verbindung besteht, umso effektiver kann Energie innerhalb der Ladeinfrastruktur gemäß des Verfahrens zwischen einzelnen Energiespeichern durch die Ladeanschlüsse transferiert werden.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Ladeinfrastruktur mit einer Datenbank in einem Prozessor in Verbindung, wobei in der Datenbank Ladesteuerungsmodelle hinterlegt sind und mittels des Prozessors unter Verwendung der Netzzustandsinformation und der Ladesteuerungsmodelle ein Energiefluss innerhalb der Ladeinfrastruktur berechnet und gesteuert wird.
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Wie bereits erwähnt, ist es zweckmäßig, dass die Ladeinfrastruktur innerhalb einer Parkeinrichtung betrieben wird. Insbesondere Parkhäuser mit Langzeitparkeinrichtungen, wie sie an Flughäfen oder Bahnhöfen vorkommen, sind zweckmäßigerweise mit dem beschriebenen Verfahren zu betreiben.
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Eine weitere Ausgestaltungsform der Erfindung besteht in einer Ladeinfrastruktur nach Patentanspruch 9, wobei die Ladeinfrastruktur ein lokal geschlossenes elektrisches Netz, sowie Ladeanschlüsse aufweist und eine Netzanschlussstelle zu einem übergeordneten Versorgungsnetz umfasst. Weiter umfasst die Ladeinfrastruktur einen Netzcontroller. Die Ladeinfrastruktur zeichnet sich dadurch aus, dass die Ladeanschlüsse in mindestens zwei verschiedene Kategorien ausgestaltet sind, wobei eine erste Kategorie mindestens einen unidirektionalen Ladeanschluss umfasst und wobei eine zweite Kategorie mindestens einen bidirektionalen Ladeanschluss aufweist. Der Netzcontroller ist dabei so ausgestaltet, dass er für die zweite Kategorie der Ladeanschlüsse eine Mindestanschlussdauer von wenigstens zwei Stunden verwendet.
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Die Vorteile, die die Ladeinfrastruktur gemäß Anspruch 9 gegenüber der Standardtechnik aufweist, sind dieselben wie sie bereits bezüglich des Verfahrens gemäß Patentanspruch 1 beschrieben sind. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich, dass innerhalb einer Ladeinfrastruktur mit einem geschlossenen elektrischen Netz elektrische Energie von Energiespeichern, die an Ladeanschlüssen bevorzugt temporär angeschlossen sind, an Ladeanschlüsse und somit an Energiespeicher mit einer anderen Priorisierung zu übertragen, wenn dies der Zustand des Versorgungsnetzes erforderlich macht. Durch diese Ladeinfrastruktur ist es möglich, das Versorgungsnetz zu stabilisieren und einen wirtschaftlichen Betrieb der Ladeinfrastruktur zu verbessern.
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Dabei ist es zweckmäßig, dass eine Kommunikationsvorrichtung vorgesehen ist, die zur Übertragung von Netzzustandsinformationen des Versorgungsnetzes an den Netzcontroller dient. Diese Kommunikationsvorrichtung kann dabei kabelgebunden oder unter Verwendung von Funktechnologien erfolgen. Dabei ist anzumerken, dass der Netzcontroller grundsätzlich bevorzugt in der Nähe der Ladeinfrastruktur in ihrer physikalischen Form angeordnet ist. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, den Netzcontroller über einen Cloud-Service zu nutzen.
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In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist eine weitere Kommunikationsvorrichtung zwischen dem Netzcontroller und dem bidirektionalen Ladeanschluss und/oder zwischen dem Netzkontroller und den unidirektionalen Ladeanschlüssen vorgesehen. Somit können vom Netzcontroller Informationen und Anweisungen über Entlade- oder Ladevorgänge an die Ladeanschlüsse der ersten und der zweiten Kategorie gegeben werden.
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Ferner ist es zweckmäßig, wenn eine Mindestladeleistung, die an den Ladeanschlüssen anliegt, mindestens 1 kW, insbesondere mindestens 10 kW ganz besonders bevorzugt 60 kW beträgt. Mit einer derart hohen Ladeleistung lassen sich mobile Energiespeicher von Fahrzeugen, insbesondere Automobilen besonders zügig laden. Somit können flexibel in kurzen Zeitabständen Lade- und Entladevorgänge erfolgen und der Betrieb der Ladeinfrastruktur kann flexibler erfolgen.
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Weitere Ausgestaltungsformen und weitere Merkmale der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert.
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Dabei zeigt die einzige Figur einen schematischen Ablauf bzw. Aufbau einer Ladeinfrastruktur.
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Die Figur zeigt den schematischen Aufbau einer Ladeinfrastruktur 2, wobei ausgehend von einem Versorgungsnetz 8, das hier schematisch mittels einer Leitung und einem Hochspannungsmast dargestellt ist und kein Bestandteil der Ladeinfrastruktur ist, führt über eine Netzanschlussstelle 6, die wiederum Bestandteil der Ladeinfrastruktur 2 ist elektrische Energie in ein elektrisches Netz 4 der Ladeinfrastruktur. Die Ladeinfrastruktur 2 umfasst neben der Netzanschlussstelle 6 und dem geschlossenen elektrischen Netz 4 mindestens zwei Kategorien an Ladeanschlüssen 10 und 12.
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Die Ladeanschlüsse 10 der ersten Kategorie sind dabei unidirektional ausgerichtet. Das bedeutet, dass elektrischer Strom durch das elektrische Netz 4 der Ladeinfrastruktur 2 an die Ladeanschlüsse 10 geleitet wird und dort gesteuert an bevorzugte mobile elektrische Energiespeicher 14 abgegeben wird. Wenn die Ladeinfrastruktur Teil einer Parkeinrichtung wie z. B. eines Parkhauses ist, dann stehen dort in praktischer Weise an den Parkplätzen die Ladeanschlüsse 10 und der Autofahrer kann sein Fahrzeug (das den mobilen Energiespeicher darstellt, bzw. umfasst) mit den Ladeanschlüssen 10 verbinden. Dabei wird dieses während der Parkzeit sein Fahrzeug mit elektrischer Energie geladen. Ferner kann zweckmäßigerweise ein Ladesteuergerät 30 vorgesehen sein, das die Energie in unterschiedlichen Leistung (und somit Ladezeiten) priorisierend an die einzelnen Ladeanschlüsse 10 verteilt. So kann beispielsweise je nach Tarif auf einzelne mobile Energiespeicher 14 unterschiedlich hohe Leistung abgegeben werden, was sich auf die Ladezeit auswirkt.
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Ferner ist eine zweite Kategorie von Ladeanschlüssen 12 vorgesehen, an denen ebenfalls mobile Energiespeicher 16 angeschlossen sind. Die Ladeanschlüsse 12 unterscheiden sich von den Ladeanschlüssen 10 dadurch, dass sie bidirektionale Energieflüsse ermöglichen. Das bedeutet, dass über die Landeanschlüsse 12 die mobilen Energiespeicher 16 geladen werden können, jedoch auch wieder entladen werden können. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die mobilen Energiespeicher 16 an den Ladeanschlüssen 12 für eine längere Zeit, mindestens zwei Stunden, bevorzugt mindestens 12 Stunden bzw. besonders bevorzugt mindestens 24 Stunden angeschlossen sind. Durch diese langen Anschlusszeiten, die deutlich länger als übliche Ladezeiten sind, können die mobilen Energiespeicher 16 flexibel genutzt werden und dabei während des Aufenthalts an den Ladeanschlüssen 12 gegebenenfalls mehrfach be- und entladen bzw. mehrfach teilweise be- und entladen werden, wobei ein schonender Batterieeinsatz berücksichtigt ist, sowie dass zum geplanten Parkende eine entsprechende Ladung des mobilen Energiespeichers 16 vorliegt.
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Ferner ist eine Kommunikationsverbindung 18 vorgesehen, die ausgehend von einer Kommunikationseinheit 9 des Versorgungsnetzes 8 Informationen über den Netzzustand also Netzzustandsinformationen an die Ladeinfrastruktur liefert. Dabei weist die Ladeinfrastruktur 2 einen Netzcontroller 26 auf, der grundsätzlich weitere Controller, beispielsweise einen Controller 32 für die unidirektionalen Ladeanschlüsse 10 und einen Controller 34 für die bidirektionalen Ladeanschlüsse 12 umfassen kann. Dabei können diese Controller 32 und 34 Teil des Netzcontrollers 26 oder separate auch räumlich getrennte Recheneinheiten sein. Grundsätzlich ist der Netzcontroller 26 lokal im Bereich der Ladeinfrastruktur 2 angeordnet, sodass eine direkte Steuerung vor Ort vorgenommen werden kann. Allerdings kann der Netzcontroller 26 auch Teil eines Cloud-Services sein. Der Netzcontroller 26 weist dabei weiterhin bevorzugt eine Datenbank 20 und einen Prozessor 22 auf. Ferner ist es mindestens eine weitere Kommunikationsvorrichtung 28 vorgesehen, über die Informationen über Ladezustände und Befehle über Ladevorgänge an die Ladeanschlüsse 12 ergehen können.
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Wie bereits erwähnt, werden Netzzustandsinformationen ausgehend von der Kommunikationseinheit 9 des Versorgungsnetzes 8, was beispielsweise eine Netzleitwarte sein oder eine Strombörse sein kann, über die Kommunikationsverbindung 18 an die Ladeinfrastruktur 2 geliefert. Diese Netzzustandsinformationen werden mittels des Netzcontrollers 26 verarbeitet. Hierzu dienen Ladesteuerungsmodelle, die in der Datenbank 20 hinterlegt sind. Die Datenbank 20 kann ebenfalls Teil eines Cloudsystems sein. Mittels des Prozessors 22 werden diese Ladesteuerungsmodelle mit den Netzzustandsinformationen berechnet und es werden mittels des Netzcontrollers 26 Lade- und Entladebefehle an die bidirektionalen Ladeanschlüsse 12, aber auch an die unidirektionalen Ladeanschlüsse 10 gegeben.
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Besagen die an den Netzcontroller 26 gelieferten Netzzustandsinformationen, dass hohe Energiemengen im Versorgungsnetz anliegen, so werden vom Netzcontroller 26 über die Kommunikationsverbindung 28 an die Ladeanschlüsse 12 Befehle gesendet, die mobilen Energiespeicher 16 zu laden. Derartige Netzzustandsinformationen können beispielsweise durch einen Strombetrag, eine entsprechende Netzfrequenz oder eine Netzspannung ermittelt werden, sie können sich jedoch auch sekundär im temporär erniedrigten Strompreis niederschlagen.
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In einem weiteren Szenario könnte es sein, dass das Versorgungsnetz 8 stark belastet ist und ein Energiemangel vorherrscht. In diesem Fall wertet der Netzcontroller 26 die Netzzustandsinformationen derart aus, dass zur Sicherstellung der Ladeprozesse der Energiespeicher 14 durch die Ladeanschlüsse 10 keine zusätzliche Energie aus den Versorgungsnetz 8 über die Netzanschlussstelle 6 abgerufen wird, sondern dass innerhalb der Ladeinfrastruktur 2 Energie aus dem mobilen Energiespeicher 16 über die bidirektionalen Ladeanschlüsse 12 den unidirektionalen Ladeanschlüsse 10 zugeführt wird und die dort angeschlossenen Energiespeicher 14 geladen werden.
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Zudem kann auch das Szenario auftreten, dass die Ladeinfrastruktur 2 eine bestimmte maximale Ladeleistung vom Versorgungsnetz 8 erhält. Diese kann beispielsweise 150 kW betragen. Wenn dies die maximale Anschlussleistung ist, so können mobile Energiespeicher 14 an den Ladeanschlüssen 10 maximal mit dieser Leistung, aufgeteilt auf eine Mehrzahl von Ladeanschlüssen, geladen werden. Wird an den Ladeanschlüssen 10 jedoch eine höhere Leistung gefordert, so ist es ebenfalls möglich, gesteuert durch den Netzcontroller 26, unabhängig von dem Zustand des Versorgungsnetzes 8, Energie aus den Energiespeicher 16 über die Ladeanschlüsse 12 umzuverteilen.
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Bei der Steuerung der Ladeanschlüsse 12 und dem Laden bzw. Entladen der mobilen Energiespeicher 16 handelt es sich, wie bereits erwähnt, um Langzeitladeanschlüsse. Die Mindestladezeit an den Ladeanschlüssen 12 beträgt mindestens zwei Stunden, bevorzugt deutlich länger, nämlich mindestens 12 Stunden, oder mindestens 24 Stunden. Dabei müssen der Ladeinfrastruktur 2 bestimmte Informationen vom Nutzer der Ladeanschlüsse 12 abgefragt werden. Zu diesen gehören die Informationen über die Parkdauer, den Ladezustand und die Art der jeweiligen Batterie wie ihre Leistung und Kapazität. Die Parkdauer kann entweder vorher online angegeben werden oder sie kann über das Einscannen beispielsweise des Flugtickets erfasst werden. Für die Bestimmung des Ladestandes sind mindestens zwei Varianten zweckdienlich. Entweder kann der Ladestand automatisch durch den Ladeanschluss 12 erkannt werden, dann kann diese Information direkt an den Netzcontroller 26 weitergegeben werden. Alternativ kann das Fahrzeug (mobiler Speicher 16) , um im Anschluss eine Rückrechnung für das vorhandene Potenzial zu ermöglichen. Auch die Nenndaten des Energiespeichers 16 können entweder automatisch durch das Erkennen des Fahrzeuges erfolgen, oder diese Informationen werden erneut entweder online oder an dem Ladeanschluss 12 direkt mit angegeben. Hierzu wird eine hinterlegte Datenbank benötigt, die über die Eingabe des jeweiligen Fahrzeugmodells die Nenndaten der verbauten Batterie verknüpft und bereitstellt. Diese Daten werden an den Netzcontroller 26 übermittelt. Dem Netzcontroller 26, insbesondere dem Teil 34 des Netzcontrollers 26, der die Ladeanschlüsse 12 steuert, kommt dabei die Rolle zu, die Informationen des Netzcontrollers 26 als auch die Informationen der einzelnen Ladeanschlüsse 12 bzw. 10 zu verarbeiten. Über die Information der Ladeanschlüsse 12 ist das gesamte Potenzial der langzeitparkenden Fahrzeuge hinsichtlich Kapazität und Leistung zu jedem Zeitpunkt bekannt bzw. es kann berechnet werden. Durch die Information des Netzcontrollers 26 steuert dieser die einzelnen Ladeanschlüsse 10 und 12 je nach dem wirtschaftlichen Geschäftsmodell des Betreibers und der Anschlussleistung. Hierzu wird das bereits erwähnte Ladesteuerungsmodell, das in der Datenbank 20 hinterlegt ist, angewandt.
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Durch die Informationen, die die Ladeanschlüsse 12 aufweisen, können diese bei Schalthandlungen (also Laden, Entladen) stets individuelle Gegebenheiten der Energiespeicher 16 berücksichtigen, wodurch ein schädlicher Betrieb der Energiespeicher 16 vermieden wird. Hier können unterschiedliche wirtschaftliche Betrachtungen priorisiert werden. Wirtschaftlich sinnvoll ist eine Kombination der Ladung nach einem netzdienlichen Betrieb, mit dem Potenzial der langzeitparkenden Elektrofahrzeuge. So können bei niedrigen Verbrauchspreisen unter Berücksichtigung der Anschlussleistung alle Elektrofahrzeuge versorgt werden. Zu Zeiten von hohen Verbrauchspreisen können die Ladeanschlüsse 10 über die Speicherwirkung der langzeitparkenden Energiespeicher 16 versorgt werden. Für den Betreiber der Ladeinfrastruktur 2 stellt sich somit eine Optimierung seiner Stromkosten dar und durch die zumindest teilweise Selbstversorgung in Hochpreiszeiten wird das Versorgungsnetz 8 entlastet bzw. nicht zusätzlich belastet.
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Die Kommunikation zwischen dem Netzcontroller 26 und den Ladeanschlüssen 12 kann entweder über eine Cloud oder über direkte Kommunikationsverbindung 28 realisiert werden. Es sind auch technische Zusammenschlüsse zweckmäßig, bei denen die Energiespeicher 16 bzw. 14 durch Photovoltaikanlagen, die an der Parkinfrastruktur angeordnet werden, geladen werden. Zweckmäßig ist es zudem, dass sowohl die Ladeanschlüsse 12 und die Ladeanschlüsse 10 räumlich relativ nah beieinander, beispielsweise in einem Parkhaus zusammen angeordnet sind. Hierdurch wird vermieden, dass für jede einzelne Einheit von zusammengeschlossenen Ladeanschlüssen 10, bzw. 12 eigene Netzcontroller und eigene Rechenvorgänge erfolgen müssen.
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Die beschriebene Ladeinfrastruktur 2 und das ebenfalls beschriebene Verfahren zum Betreiben der Ladeinfrastruktur 2 bietet mehrere technische Vorteile für das Versorgungsnetz 8 und wirtschaftliche Vorteile für den Betreiber der Ladeinfrastruktur 2. So kann für eine bestimmte Anzahl von Ladeanschlüssen der Netzausbau des Versorgungsnetzes 8 minimiert werden. Das System wählt anhand externer Steuergrößen, also den Netzzustandsinformationen und der internen Auslastung sowie der Lastverteilung das passende Ladekonzept und führt diese gesteuert durch den Netzcontroller 26 aus. Die an sich sensiblen Ladeleistungen können so genutzt werden, dass sie netzdienlich werden. Das wird vor allen Dingen durch die Anschlüsse 12 ermöglicht, die mit flexiblen steuerbaren Leistungen die angeschlossenen Energiespeicher 16 laden oder entladen. Die Kurzzeitparkplätze, die im Wesentlichen mit den Ladeanschlüssen 10 verbunden sind, werden nach dem gleichen Prinzip und nach den Priorisierungskriterien geladen, und zwar entsprechend der Informationen aus dem Versorgungsnetzes 8 und dem Zustand des lokalen Ladenetzes. Diese Steuerungsvorgaben trifft der Netzcontroller 26 unter Umsetzung der Ladesteuerungsmodelle unter Berücksichtigung der Netzzustandsinformationen. Insgesamt ergeben sich für die beschriebene Ladeinfrastruktur vergleichsweise gesehen relativ geringe Investitionskosten. Durch die maximale Ausnutzung der verfügbaren Ladeanschlüsse 10 und 12 erhöhte sich die Wirtschaftlichkeit. Durch die Steuerung mittels des Netzcontrollers 26 wird eine größere Anzahl an Ladeanschlüssen für gleichbleibende Anschlussleistung ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Ladeinfrastruktur
- 4
- elektrisches Netz
- 6
- Netzanschlussstelle
- 8
- Versorgungsnetz
- 9
- Kommunikationseinheit Versorgungsnetz
- 10
- Ladeanschluss Kategorie 1
- 12
- Ladeanschluss Kategorie 2
- 14
- Energiespeicher Kategorie 1
- 16
- Energiespeicher Kategorie 2
- 18
- Kommunikationsverbindung
- 20
- Datenbank
- 22
- Prozessor
- 24
- Parkeinrichtung
- 26
- Netzkontroller
- 28
- Kommunikationsvorrichtung Kategorie 2-Kontroller
- 30
- Leistungssteuergerät
- 32
- Kontroller unidirektionale Ladeanschlüsse
- 34
- Kontroller bidirektionale Ladeanschlüsse
