20. Oktober 2022

Wie man mit Batterien High Power Charging schneller und günstiger skaliert

High-Power-Charging-Stationen haben eine Ladeleistung von mindestens 100 kW. Die bestehende Netzinfrastruktur bietet jedoch oft deutlich weniger Kapazitäten und ein Netzausbau ist äußerst kostspielig. Glücklicherweise laden die meisten Autos nur für eine kurze Zeit mit maximaler Leistung. Mit Batterien kann man sich das zunutze machen und HPC auf der bestehenden Infrastruktur ermöglichen.

Autos laden nur kurz mit voller Leistung

Wie Fahrer:innen von Elektroautos wissen, lässt sich ein E-Auto in einer halben Stunde auf etwa 60 bis 80 Prozent aufladen, aber bis man 100 Prozent erreicht, dauert es mindestens doppelt so lange. Das liegt daran, dass die meisten Autos nur die ersten 50 Prozent mit maximaler Geschwindigkeit laden können, danach nimmt die Ladelast stetig ab, bis das Auto vollständig geladen ist. Das sieht man auch bei der durchschnittlichen Ladekurve (siehe unten) eines Tesla Model 3 an einem Supercharger (150 kW).

Lastkurve eines Tesla Model 3 beim Laden von 0-100%

Die Ladelast übersteigt nicht 120 kW, obwohl die Ladesäule eine Leistung von 150 kW hat. Hinzu kommt, dass die Last nach der 15-Minuten-Marke stetig abnimmt. Nach etwa 40 Minuten sinkt die Last sogar unter 50 kW - weniger als ein Drittel der theoretischen Kapazität von 150 kW.

Netzanschlüsse können Spitzenlasten nicht bewältigen

Nehmen wir in dem Beispiel einen Netzanschlusspunkt mit 75kW an. In diesem Szenario begrenzt die limitierte Kapazität des Netzanschlusses die Ladegeschwindigkeit in den ersten 30 Minuten, hat aber keine negativen Auswirkungen auf die Ladegeschwindigkeit in den verbleibenden 40 Minuten, bis das Auto vollständig geladen ist. Im Falle von HPC werden die meisten Fahrer jedoch nicht warten, bis die Batterie voll ist, sondern erwarten, dass so schnell wie möglich auf 60 bis 80 Prozent aufgeladen wird, um ihre Fahrt fortzusetzen. 

Einschränkungen bei einem Netzanschluss von 75 kW

Batterien können die Kapazität eines Standorts erweitern

An dieser Stelle kommt eine Batterie ins Spiel. Nehmen wir an, dass diese Batterie eine Kapazität von 40 kWh hat und Lasten von bis zu 50 kW unterstützt. Mit einer solchen Batterie kann das Elektrofahrzeug über den gesamten Ladezeitraum mit voller Kapazität laden und ist nicht mehr durch den Netzanschluss eingeschränkt. Wenn das Elektroauto länger als 30 Minuten lädt, kann die Batterie bereits über den Rest des Ladevorgangs wieder aufgeladen werden. Bei längeren Ladevorgängen kann dadurch sogar die Batterie wieder vollgeladen werden.

Überwindung von Kapazitätsengpässen mit einer Batterie

Maximale Ladegeschwindigkeit. Ausgeglichene Lasten.

Zusammengefasst ermöglicht die Kopplung von HPC und Batterien Ladeinfrastruktur-Betreibern, Ladegeschwindigkeiten anzubieten, die über die Kapazität des Netzanschlusspunktes hinausgehen. Darüber hinaus glätten die Batterien auch die Lastkurven der Ladestationen – aus Sicht der Netzbetreiber besonders wünschenswert.

Vollständiger Ladezyklus

Neue Einnahmequellen mit Batterien

Und schließlich bieten Batterien auch Potenzial für zusätzliche Kosteneinsparungen und Einnahmequellen. Betreiber können Batterien nutzen, um Schwankungen bei Strompreisen auszunutzen. Das Aufladen der Batterie bei niedrigen Preisen reduziert beispielsweise die Nachfrage nach Strom aus dem Netz während der teureren Spitzenzeiten. 

Betreiber können auch die Flexibilität der Batterien monetarisieren, wenn die Kapazität sonst nicht benötigt wird, um zusätzliche Einnahmequellen zu erschließen, z. B. nachts, wenn weniger Ladevorgänge stattfinden. Voraussetzung für all dies ist jedoch eine Lösung, die Ladegeräte und Batterien lokal miteinander verbindet und eine intelligente Optimierung unterstützt: ein intelligentes Lastmanagement.

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