ENERGIEAUTARKE ELEKTROMOBILITÄT IM SMART-MICRO-GRID

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1 Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik Ordinarius Prof. Dr.-Ing. U. Wagner Prof. Dr. rer. nat. Th. Hamacher (komm.) Zentrum für nachhaltiges Bauen Prof. W. Lang assoziierter Partner ENERGIEAUTARKE ELEKTROMOBILITÄT IM SMART-MICRO-GRID Dr. Willibald Prestl Leipzig, Jahrestagung Schaufensterprojekte

2 ENERGIEAUTARKE ELEKTROMOBILITÄT IM SMART-MICRO-GRID, STECKBRIEF. Ziele des Projektes: Entwicklung eines integrierten Energiemanagementkonzeptes für die Ladung eines Elektrofahrzeugs mit optimalem Zusammenwirken mit Energieflüssen in Gebäuden. Evaluierung in Simulation und Prüfstandsversuchen sowie Demonstration in einem Einfamilienhaus und einem Parkhaus. BMW AG Konsortialführung SMA Solar Technology AG Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik (IfE) Zentrum für nachhaltiges Bauen (ZNB) assoziierter Partner Laufzeit: 01/2013 bis 12/2015, Probebetrieb: Dr. Willibald Prestl, Projektleiter, BMW AG 2

3 THEMENSCHWERPUNKTE 2014 Entwicklungs- und Bewertungsbefähigung Simulations- und Prüfstandsumgebung Funktionskonzept-Entwicklung Systemarchitektur Energieoptimierung i.v. mit Vorausschau-Technologien Erzeugungs- und Verbrauchsprognosen Validierung / Vorbereitung Pilotphasen 2015 Inbetriebnahme Prüfsysteme mit Systemkomponenten Integration Gesamtsystem Einfamilienhaus-Konfiguration Aufbau und Inbetriebnahme Flottenlade Infrastruktur mit Steuerungssystem Ausblick 2015 Pilotphasen Familien- und Flottenbetrieb Skalierbarkeit Einzelkunde - Flotte Dr. Willibald Prestl, Projektleiter, BMW AG 3

4 SYSTEMARCHITEKTUR UND INTERAKTION IM INTEGRIERTEN ENERGIEMANAGEMENT. Netz u.a. Berechnung Ladeplanvorschlag und Übertragen an Fzg. Home Energy Management Solaranlage Steuerung + Information Haushalt / Gebäudesyst. Fzg. als Verbraucher Verbraucher Speicherbatterie Connected Drive Web-Portal: Steuerung u. Kontrolle Ladevorgang Daten Leistung Wallbox ISO Mitteilung Energiebedarf / Abfahrtszeiten Erstellung finaler Ladeplan aus Ladevorschlag, Berücksichtigung Fzg.-Randbed. Umsetzung des Ladeplans in Fzg. APP: Steuerung u. Kontrolle Ladevorgang Dr. Willibald Prestl, Projektleiter, BMW AG 4

5 Gebäude-Simulation HIL PRÜFSTANDSKONZEPT Komponenten: Energieerzeugung, Backend, HEMS, Wallbox & Fahrzeug, Energiespeicher, AC - Lasten Backend (App / Portal) Server Energieerzeugung HEMS Wallbox & Fahrzeug Gesteuerte AC - Lasten Energiespeicherung Dr. Willibald Prestl, Projektleiter, BMW AG 5

6 HIL PRÜFSTANDSAUFBAU Energieerzeugung Carport mit PV Anlage : 4,8 kwp HEMS Wallbox & Fahrzeug Active E mit zusätzlichen Komponenten: LIM, Safety Box & Datenlogger an der Wallbox Stationärspeicher: i3 2nd Use Module Schaltschrank Gesteuerte AC - Lasten Gesteuerte AC Lasten emulieren Hausverbraucher Dr. Willibald Prestl, Projektleiter, BMW AG 6

7 PILOTVERSUCH IN EINFAMILIENHAUS Energie Speicher Plus Haus bereitgestellt durch assoziierten Partner 138 m² Wohnfläche Stiebel-Eltron WPL15 Wärmepumpe, 7,68 kwp PV mit 9,6 kwh Batteriespeicher Monitoring des gesamten Gebäudes Bewohnung durch Familie ab 2015 BMW Active E als Elektrofahrzeug Hallbergmoos, nahe Flughafen München Dr. Willibald Prestl, Projektleiter, BMW AG 7

8 AKTUELL FINALISIERUNG BAUPHASE Dr. Willibald Prestl, Projektleiter, BMW AG 8

9 GEBÄUDEMESSTECHNIK UND VISUALISIERUNG Dr. Willibald Prestl, Projektleiter, BMW AG 9

10 SKALIERBARKEIT AUF FLOTTENANWENDUNG WIRD IN EINEM MITARBEITERPARKHAUS GEZEIGT. Photovoltaik-Anlage Elektrofahrzeugflotte Photovoltaik-Anlage Wallbox Stromnetz Skalierbarkeit Großverbraucher Batteriespeicher Elektrofahrzeug Batteriespeicher Flottenenergiemanager (FLEMS) Stromnetz Dr. Willibald Prestl, Projektleiter, BMW AG 10

11 Zielsetzungen Flottenlade-Versuch Koordiniertes Laden einer Fahrzeugflotte von BMW i3 mit HEMS Energieplanung Energiemanagement auf Basis von Abfahrtszeiten und Ladebedarfen Vorwiegend Laden mit PV-Strom Messtechnische Erfassung des Ladeverhaltens der E-Fahrzeugflotte Verschiebung / Abflachung entsprechend Solarangebot Rahmenbedingungen für den Parkhaus Demonstrator Serien BMW i3 ohne PLC Kommunikation Abfahrtszeiteingabe über serienmäßige Eingabemöglichkeiten Fahrzeug u. iremote App Kommunikation mit den Fahrzeugen via BMW Connected Drive Dr. Willibald Prestl, Projektleiter, BMW AG 11

12 KOMMUNIKATIONSSTRUKTUR PARKHAUSDEMONSTRATOR FLEMS Energiemanagement Parkhaus Gateway - Schnittstellenverknüpfung - Signalübersetzung und Datentransfers - Herstellung der Zuordnung Wallbox zu Fahrzeug Authentifizierung nach Ankunft über RFID-Karte an Ladesäule Übergabe von Energiemanagementvorgaben Rückmeldung von Abfahrtszeiteingaben BMW Backend Ansteuerung der Fahrzeuge via BMW ConnectedDrive Keine Kommunikation zw. EV und Ladepunkt Dr. Willibald Prestl, Projektleiter, BMW AG 12

13 PV ANLAGE DES PARKHAUSES: DACH + FASSADE 23 Wechselrichter 294 kw peak Skalierbarer Anteil wird dem Flottenversuch zugeordnet Dr. Willibald Prestl, Projektleiter, BMW AG 13

14 LADEINFRASTRUKTUR FÜR PILOTVERSUCH 10 KEBA Wallboxen 8 BMW i Wallboxen von Schneider Electric Dr. Willibald Prestl, Projektleiter, BMW AG 14

15 2nd USE BATTERIESPEICHER ALS LEISTUNGSPUFFER UND ENERGIESPEICHER. 4 x i3 Hochvoltspeicher, jeweils 2 seriell verschaltet je 2 x 36 kwh / 2x 18 kw WR 800 V System mit dreiphasiger Einspeisung auf 400 V Ebene aktive Luftkühlung bis max. 0,3 C Ladung (2 x 12 kw) Kommunikationsanbindung an SMA Energiemanager Dr. Willibald Prestl, Projektleiter, BMW AG 15

16 AUSBLICK 2015 Start Evaluierungsphase 01/2015 Messtechnische Erfassung Nutzer- und Systemdaten Nutzerbefragung Auswertungen Überführung in Systemoptimierung Validierung Simulationsmodelle -> Potenzialanalysen Konzeptuntersuchung alternativer Systemarchitektur: verteiltes Energiemanagement Dr. Willibald Prestl, Projektleiter, BMW AG 16

17 Ansprechpartner Name: Dr. Willibald Prestl Funktion: Konsortialleiter Energieautarke E-Mobilität im Smart Micro Grid Institution: BMW AG Telefon: Website: Dr. Willibald Prestl, Projektleiter, BMW AG 17