OptiCharge

Optimiertes, speichergestütztes Lademanagement für autarke, regenerativ betriebene Stromparkplätze

Teilprojekt 1

Monitoring und anwendungsbezogene Soft- und Hardwareentwicklung

Laufzeit: 01.08.2015 bis 31.12.2018

Fördersumme: 458.939,00 €

Projektvolumen: 509.933,00 €
 

ausführende Stelle:

IZES gGmbH
Altenkesseler Str.  17
66115 Saarbrücken

zum Internetauftritt

Zuwendungsempfänger:

IZES gGmbH

zum Internetauftritt

Fördergeber: BMWi, Referat IIC6

Förderkennzeichen: 03ET6053A

Projektträger: PT-J

Leistungsplansystematik:
EA2313 Elektrochemische Speicher - Redox-Flow Batterien

Förderprofil: Technologie- und Innovationsförderung

Förderart: PDIR

Kurzbeschreibung des Teilprojektes

  • Aufbau, Monitoring und Betrieb der Testanlage
  • rechnergestützte Modellbildung und Simulation
  • Projektleitung


Ausführliche Beschreibung des Teilprojektes

Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

Die IZES gGmbH ist verantwortlich für die wissenschaftliche Begleitung, die Leitung und Koordination des Gesamtprojektes sowie für die Entwicklung eines OptiCharge-Planungstools für die Erstellung weiterer ähnlicher Anlagen und die Betreuung und Betriebsführung der Testanlage.

Im ersten Schritt wird mit Hilfe eines Modells sowie der zugehörigen Simulation die optimale Systemauslegung für die Testanlage, insbesondere aufgrund der am Standort vorhandenen peripheren Randbedingungen wie Anzahl der Parkplätze, Art und Anzahl der Ladungen pro Zeitintervall, Peakleistung der Erzeuger sowie maximale Lade- und Entladeleistung des Energiespeichers bestimmt. Wichtig hierbei ist eine optimale Abstimmung zwischen dem Energiebedarf der Ladestationen bzw. der zu erwartenden volatilen und temporären Verbraucher, der Generatorgröße der oder des Erzeugers, der Speichergröße und der Speicherleistung. Basierend auf den über die Simulationen gewonnenen Erkenntnissen soll ein quasi autarker Solarcarport für vier Fahrzeuge mit integrierter Photovoltaikanlage und passend dimensioniertem Stromspeicher am Standort der IZES gGmbH am InnovationsCampus Saar (ICS) in Saarbrücken als Test- und Forschungsanlage entstehen.

Quellen:
http://www.projekt-opticharge.de/konsortium
https://www.enargus.de/pub/bscw.cgi/?op=enargus.eps2&q=opticharge&v=10&id=1271125
(jüngste Zugriffe: 07.07.2020)


Laufzeit der angegebenen Teilprojekte: 01.08.2015 bis 31.12.2018
Fördersumme der angegebenen Teilprojekte: 1.242.411,00 €
Projektvolumen der angegebenen Teilprojekte: 1.656.689,00 €

Teilprojekt 1: Monitoring und anwendungsbezogene Soft- und Hardwareentwicklung

Förderkennzeichen: 03ET6053A

IZES gGmbH
66115 Saarbrücken

Teilprojekt 2: EnVaFlu-Mobil

Förderkennzeichen: 03ET6053B

Schmid Energy Systems GmbH
72250 Freudenstadt

Teilprojekt 3: Elektrochemische Grundlagen

Förderkennzeichen: 03ET6053C

Universität des Saarlandes, Fakultät 8 Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät III - Fachrichtung Physikalische Chemie
66123 Saarbrücken

Teilprojekt 4: Energiemanagementsystem für autarke, regenerativ betriebene, speichergestützte Ladeinfrastrukturen basierend auf stochastischen Prognose- und Regelungsalgorithmen

Förderkennzeichen: 03ET6053D

Technische Universität Kaiserslautern, Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik - Juniorprofessur für Elektromobilität
67663 Kaiserslautern

Fördergeber: BMWi, Referat IIC6

Projektträger: PT-J

Leistungsplansystematik:
EA2313 Elektrochemische Speicher - Redox-Flow Batterien

Förderprofil: Technologie- und Innovationsförderung

Förderart: PDIR

Ausführliche Beschreibung des Verbundprojektes

Herausforderungen und Ziele

Elektromobilität trägt nur dann sinnvoll zur Energiewende bei, wenn Elektroautos auch mit regenerativ erzeugtem Grünstrom geladen werden. Doch die stark fluktuierende Erzeugung etwa von Strom aus Photovoltaik-(PV-)Anlagen lässt dies nur bedingt zu und vor allem meist nicht dann, wenn das Elektroauto gebraucht wird. Doch mit Batterien kann der Strom zwischengespeichert und später je nach Bedarf ins Auto übertragen werden. Eine flüssig arbeitende Vanadium-Redox-Flussbatterie kann dies besonders gut, da hier Leistung und Energie entkoppelt werden können. Am Innovationscampus Saar in Saarbrücken wird im „Opticharge“-Projekt dazu eine derzeit einzigartige Testanlage aufgebaut. Ziel ist es eine autarke (selbstversorgende) Grünstrom-Ladestation für Elektrofahrzeuge zu bauen und umfasst die Konzeptionierung, den Aufbau, den Betrieb und die Optimierung der Anlage.


Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

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 Konzeptionierung 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 der 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.

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 die Stackoptimierung und das 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 Hauptaufgaben 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.

Alle Arbeiten werden gemeinsam von den Verbundpartnern durchgeführt. Hierbei wird jedes AP durch einen Verbundpartner koordiniert. Die Arbeiten zur Entwicklung des EMS und der Optimierung der VRFB werden modular und iterativ mit den Phasen Aufbau bzw. Einbauen, Testen, Evaluieren, Interpretieren und Verbessern durchgeführt.


Nutzung der Ergebnisse und Beitrag zur Energiespeicherung

Motiviert ist OptiCharge dadurch, dass die regenerative Versorgung von Elektrofahrzeugen für eine klimaneutrale Mobilität von entscheidender Wichtigkeit ist, eine autarke Versorgung von Elektrofahrzeugen maßgeblich zur Entlastung von lokalen Stromnetzen beitragen kann, eine regenerative und autarke Versorgung allerdings nur durch ein intelligentes Energiemanagementsystem verbunden mit einer optimierten und effizienten Speicherunterstützung realisiert werden kann und eine Vanadium-Redox-Flussbatterie für eine stationäre Stromspeicherung die derzeit beste Alternative darstellt, jedoch hierfür noch umfassend technisch und wirtschaftlich optimiert werden muss.

Zusammenfassend ist das Gesamtziel des Verbundvorhabens OptiCharge die Planung, der Aufbau und die Demonstration der Machbarkeit von autarken, regenerativ betriebenen Stromparkplätzen für Elektrofahrzeuge und deren optimale Auslegung hinsichtlich Erzeugung, Bedarf und Speichergröße mittels Modellbildung und Simulation. Dabei steht insbesondere die Entwicklung verbesserter bzw. modifizierter Einzelkomponenten für die eingesetzte Vanadium-Redox-Flussbatterie sowie deren Testbetrieb unter Alltagsbedingungen bei gleichzeitigem Einsatz neuartiger stochastischer Prognose- und Regelungsalgorithmen und erweiterter Kommunikationsschnittstellen, insbesondere zwischen dem Batterie- und dem Gesamtenergiemanagementsystem der Testanlage, im Vordergrund. Die intelligenten Prognose- und Energiemanagementalgorithmen und die optimierte Vanadium-Redox-Flussbatterie sind in elektrischen Energiesystemen sehr vielfältig für Systemdienstleistungen nutzbar und somit weit über das Vorhaben OptiCharge hinaus von signifikanter technischer und wirtschaftlicher Relevanz.

Quelle: http://projekt-opticharge.de/ (jüngster Zugriff: 07.07.2020)


Kurzkategorisierung

Energiespeichertypen

Redox-Flow-Systeme

Anwendungsfelder

stationär

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung, Industrie

schwarze Schlagworte: charakterisieren das Teilprojekt
graue und schwarze Schlagworte: charakterisieren das komplette Verbundprojekt


Schlagworte zum Teilprojekt

Energiespeichertyp

Redox-Flow-Systeme protische Elektrolyte einphasig (flüssig) All-Vanadium

Forschungsgegenstand

Anwendung

Forschungsbereiche

Anwendung Installation und Erprobung

Anwendungsfelder

stationär Speicher für Inselanlagen Stromparkplatz

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung An-Institut

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung Landesinstitut

Teilprojektleiter

Herr Dr. Bodo Groß
IZES gGmbH
Altenkesseler Str.  17
66115 Saarbrücken

Telefon: +49 681 844972-51


Alternativer Kontakt

Herr Stephan Schulte

Telefon: +49 681 844972-11
Kontaktformular


Verbundprojektleiter

Herr Dr. Bodo Groß
IZES gGmbH
Gebäude A1
Altenkesseler Str. 17
66115 Saarbrücken
Telefon: +49 681 844972-51


Pressekontakt für Teilprojekt

Frau Michaela Schlichter
IZES gGmbH
Altenkesseler Str. 17
66115 Saarbrücken
Telefon: +49 681 844972-73


Pressekontakt für Verbundprojekt

kein Pressekontakt

Typ Inhalt Aktion
Link Link zur Verbundprojektwebsite Öffnen