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Smartes Energiemanagement

Die Elektromobilität als Eintrittskarte

Die private und öffentliche Ladeinfrastruktur kann zur Eintrittskarte für ein globales Energiemanagement werden. management über die Ladeinfrastruktur kann zur Eintritts
© red mango | Shutterstock.com

Für die CO2-Reduktion ist es notwendig, Energie so effizient wie möglich zu nutzen. Über die Kommunikation mit AioT-Software-Lösungen können private Ladeboxen Bestandteil eines umfassenden Energiemanagements werden. Die E-Mobilität öffnet damit die Tür zu einer Welt der Connected Energy.

Für den Klimaschutz sind die Elektromobilität und eine effiziente globale Energienutzung zentrale Bausteine. Der Erfolg der E-Mobilitätswende hängt dabei maßgeblich vom Ausbau der Ladeinfrastruktur ab. Dies lässt sich nicht zuletzt an den noch immer bestehenden Vorbehalten wie der Reichweitenangst ablesen. Aktuell richtet sich das Augenmerk in der Öffentlichkeit und Politik jedoch hauptsächlich auf den Ausbau der öffentlichen Ladeinfrastruktur.

Der Bedeutung von Ladelösungen zu Hause und am Arbeitsplatz wird hingegen noch zu wenig Beachtung geschenkt, auch wenn sich dies nicht zuletzt dank der KfW-Förderung, die seit November 2020 verfügbar ist, etwas ändert. Wie wichtig die private Ladeinfrastruktur ist, erkennt man daran, dass rund 80 Prozent der Ladevorgänge zu Hause und am Arbeitsplatz stattfinden, wie der Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft bestätigt.

Wie wichtig private Ladelösungen sind, zeigt auch eine Studie des Bundesverkehrsministeriums zur Mobilität. Demnach liegt in Deutschland die mittlere Betriebszeit eines Pkw bei zwei Fahrten und 30 km pro Tag, während nur ein Prozent aller Fahrten länger als 100 km sind. Gut 40 Prozent der Pkw werden an einem durchschnittlichen Tag nicht genutzt. Die mittlere Betriebszeit pro Pkw und Tag liegt bei 45 Minuten.

Darüber hinaus wird knapp die Hälfte der Pkw-Fahrleistung beim Pendeln zur Arbeit oder im Rahmen von dienstlichen Fahrten erbracht. Nur etwa ein Viertel der Fahrten findet in der Freizeit statt. Somit wird klar: Für den Großteil der E-Auto-Fahrer:innen lohnt es sich, die Stehzeiten an den Büros und zu Hause für das Laden des Fahrzeugs zu nutzen und dafür eine Ladebox vor Ort zu installieren. Dementsprechend sollten intelligente Ladelösungen genau an diesen Orten forciert werden, um eine zukunftsfähige aber auch auf die Netzkapazitäten ausgelegte Infrastruktur zu schaffen.

Intelligentes Laden heute

In den letzten Jahren hat sich das Angebot für Ladeboxen signifikant vergrößert. Die unterschiedlichen Fördermöglichkeiten des Bundes und der Länder tragen dazu bei, dass sich immer mehr Autofahrer:innen für einen Umstieg  auf einen Elektro-Pkw entscheiden. Je mehr Leute umsteigen, desto wichtiger werden zwei Aspekte: Das intelligente Lastmanagement sowie intelligente Ladeboxen, die verbunden mit dem Internet die Ladevorgänge optimieren können.

Intelligentes Lastmanagement trägt schon heute dazu bei, dass das Netz nicht überlastet wird – auch wenn mehrere Elektroautos in einem Gebäude gleichzeitig geladen werden. Über das intelligente Lastmanagement wird der vorhandene Strom auf die ladenden Pkw verteilt, beziehungsweise das Laden der Fahrzeuge zeitlich aufeinander abgestimmt – dies ist besonders für Flotten an Firmenstandorten und in Mehrfamilienhäusern relevant. Hierbei gibt es zwei Möglichkeiten: das statische und das dynamische Lastmanagement. Beim statischen Lastmanagement wird eine festgelegte Maximalleistung auf die verschiedenen Ladepunkte verteilt. Beim dynamischen Lastmanagement dient die aktuelle Leistung am Netzanschluss als Grundlage. Die Ladeleistung der Fahrzeuge wird dann automatisch und mit der entsprechenden Intelligenz daran angepasst.

Smarte Ladeboxen für optimierte Ladevorgänge

Doch nicht nur das Lastmanagement funktioniert intelligent, auch die Ladeboxen an sich werden immer smarter. Vernetzt mit dem Smart Meter und dem Internet lassen sich die Ladevorgänge bequem über eine Handy-App einsehen und steuern. Ob im Café oder abends auf der Couch: Über die smarte Vernetzung kann der nächste Ladevorgang passend zu den individuellen Bedürfnissen gesteuert und geplant werden. Über eine App hat man alle Ladevorgänge immer und überall live und transparent im Blick. Software-Updates werden ohne jedweden Personalaufwand automatisch auf das Gerät installiert.

Darüber hinaus entsteht zukünftig weiteres Optimierungspotential dank AioT (Artificial Intelligence of Things): Über Funk werden die die Ladeboxen von Envision Digital mit der AIoT-Plattform EnOS – dem Energy Operating System kommunizieren können. In der Cloud-Lösung sind das Backend, ein Algorithmus sowie die Verknüpfung zur App integriert. Die EnOS-Software erkennt bestimmte Muster auf Basis von Daten, wie beispielsweise den typischen Fahrstrecken oder Standzeiten.

Ladevorgänge können darauf basierend angepasst oder kostenoptimiert werden. Auch ist es möglich, das Fahrzeug gezielt für eine bestimmte Distanz zu laden. Nach Wunsch kann all dies automatisch erfolgen: Über die App werden die Daten in die Cloud übermittelt. Dort werden die Berechnungen durchgeführt, die Ergebnisse wieder zurück an die Ladebox gesendet und der Ladevorgang gemäß individuellem Verhalten und Vorhaben gesteuert.

Eintrittskarte für das globale smarte Energiemanagement

Letztlich geht es bei der E-Mobilität nicht nur um die Senkung des CO2 Ausstoßes im Bereich Verkehr, sondern auch darum, die Energie auf globaler Ebene intelligenter und effizienter zu nutzen und zu steuern. Daher wird das intelligente Laden auch für das smarte Energiemanagement immer wichtiger. Je mehr Elektro-Pkw in das globale Energiesystem eingebunden sind, desto größer ist der Effekt.

Über AIoT wird nicht nur die automatisierte, berührungslose Echtzeit-Optimierung im Bereich der Elektromobilität möglich – auch die globale Energieerzeugung und das smarte Energiemanagement in Gebäuden und in Städten lässt sich so automatisch optimieren. Dies basiert auf anonymisierten Daten und den entsprechenden Erkenntnissen und Vorhersagen, die AIoT-Algorithmen treffen können und direkt in intelligente Strategien ummünzen.

Im smarten Gebäude wird die Ladebox zu einem integralen Bestandteil des gesamten Energiesystems: Über Software, verbunden mit anderen erneuerbaren Energiequellen, wie Solaranlagen oder durch Wärmepumpen, lässt sich der Energiebedarf passgenau und kosteneffizient regulieren. Das Beste daran ist, dass man den Schritt aus der Ex-Post-Analyse hinaus in die prediktive Welt geht, und auf Basis von statischen Daten ziemlich genau vorhersagen kann, wann und wo wieviel Energie benötigt wird und wieviel dann und dort durch eigene Produktion vorhanden oder nicht vorhanden ist. Dieses Modell lässt sich auf ganze Städte übertragen. Insgesamt sorgt dies für einen deutlich besseren Ausgleich des Energiebedarfs über die gesamten 24 Stunden eines Tages hinweg.

Die AIoT-Plattform EnOS verbindet weltweit bereits rund 70 Millionen IoT-Sensoren. Je mehr E-Autos sowie andere Energieerzeuger- und quellen über das System weltweit vernetzt sind und maschinelles Lernen anwenden, desto effizienter kann Energie genutzt werden. Algorithmen können die Daten der Energieerzeuger und -quellen analysieren und darauf aufbauend Vorhersagen treffen: Wann erzeugt welche Energiequelle den meisten und günstigsten Strom? Wann wird welche Energie in welcher Menge benötigt? Wann sind die Preise am niedrigsten? Wann muss Energie hinzugekauft werden, wann gibt es einen Überschuss?

Darüber hinaus wird es spannend sein, die Funktion und Relevanz der Elektro-Pkw als Energiespeicher zu verfolgen. Unter den Begriffen Vehicle-2-Grid oder Vehicle-2-Home wird aktuell heiß diskutiert, wie man zukünftig lokal produzierte Energie in der Batterie des Fahrzeuges zwischenspeichern und bei Bedarf wieder entnehmen kann. Die Basis dafür ist das so genannte bidirektionale Laden. Dadurch schließt sich auch hier der Kreis aus intelligenter Energienutzung.

 

 

 

 

Drazen Nikolic, Managing Dirctor bei Envision Digital Deutschland.
Drazen Nikolic, Managing Dirctor bei Envision Digital Deutschland.
© Envision Digital

Der Autor

Drazen Nikolic
ist seit 2020 Managing Director der deutschen Entity von Envision Digital, einem weltweit tätigen Greentech-Unternehmen mit Fokus auf der digitalen Transformation der Energie-Branche. Er verantwortet sowohl die strategische Ausrichtung als auch die operative Leitung des deutschen Geschäfts. Durch seine bisherigen Stationen bei AlixPartners, EY, Accenture und Perkin Elmer verfügt er über 30 Jahre Erfahrung in unterschiedlichen IT-Bereichen, darunter Big Data, Künstliche Intelligenz, Digitale Transformation und Smart Buildings. Nikolic ist Diplom-Ingenieur mit Abschlüssen in Informatik und Telekommunikationstechnik der Universität Zagreb und Inhaber eines MBA der Open University Business School.


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