Forschungsprojekt BiFlex

23. Februar 2024

Batterien von Elektroautos und deren Ladestationen werden ein wichtiger Baustein der Energiewende: Sie können künftig die Aufgabe übernehmen, das Energiesystem kurz- und mittelfristig zu stabilisieren, indem sie Strom ins Netz zurückspeisen, wenn die Fahrzeuge nicht gebraucht werden. Wissenschaftler der HKA erforschen gemeinsam mit Konsortialpartnern unter der Federführung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE im Projekt „BiFlex-Industrie - Bidirektionale Flexibilität durch Flottenkraftwerke in und um Unternehmen“, wie dieses bidirektionale Laden mit Fahrzeugflotten von Unternehmen technisch und wirtschaftlich umgesetzt werden kann. Das gesamte Vorhaben wird mit insgesamt 14,9 Millionen Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.  

Fahrzeugbatterien sind neben stationären Speichern prädestiniert für den kurz- bis mittelfristigen Ausgleich von Last und Erzeugung im Energiesystem. Elektrofahrzeuge verfügen über Batterien mit hohen elektrischen Leistungen, großen Speicherkapazitäten und haben in der Regel lange Standzeiten. In Firmenflotten können sie vor Ort erzeugten Photovoltaik-Strom puffern und aktiv Lastspitzen reduzieren. Durch die Möglichkeit der Rückspeisung kann die Flexibilität auch dem übergeordneten Stromnetz zur Verfügung gestellt werden – als sogenanntes Flottenkraftwerk. Auch die Fahrzeuge der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter können in dieses Konzept integriert werden.

Im Projekt „BiFlex-Industrie - Bidirektionale Flexibilität durch Flottenkraftwerke in und um Unternehmen“ arbeitet ein Konsortium aus Forschung, Industrie und Anwendern an der Lösung der noch bestehenden Herausforderungen. Ziel des Projekts ist, die Potenziale von rückspeisefähigen Fahrzeugflotten ganzheitlich zu erschließen. Konkrete Vorteile für Unternehmen und energiewirtschaftliche Geschäftsmodelle sollen herausgearbeitet und demonstriert werden, sodass sie großflächig in bestehende Systeme integriert und zur Keimzelle für Flottenkraftwerke werden können – zur Betriebsoptimierung des Unternehmens und des übergeordneten Stromsystems.

Die Hochschule Karlsruhe (Die HKA), vertreten durch Prof. Dr. rer. nat. Christine Preisach und Prof. Dr.-Ing. Zoltán Nochta von der Fakultät für Informatik und Wirtschaftsinformatik, wird in diesem Projekt Predictive Maintenance, also eine vorausschauende Wartung, für bidirektionale Ladeinfrastrukturen mithilfe von KI-Methoden implementieren, um den Gesundheitszustand der Ladepunkte zu überwachen. Außerdem wird die HKA Last- und Ladebedarfsprognosen für ein intelligentes Energiemanagementsystem erstellen. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Konzeption von tragfähigen Geschäftsmodellen und Endnutzerprozessen für das bidirektionale Laden von Unternehmensflotten.

Im Fokus des Projekts stehen zunächst Unternehmensstandorte mit Firmen- und Mitarbeiterfahrzeugen. Geplant sind Demonstratoren mit 50 rückspeisefähigen Fahrzeugen an sieben Unternehmensstandorten, an denen verschiedene relevante Anwendungsfälle für das bidirektionale Laden umgesetzt werden. Die Partner werden dafür zunächst rückspeisefähige Ladestationen inklusive angepasster Hardware und offener Kommunikationsschnittstellen zu übergeordneten Leitsystemen und Elektrofahrzeugen entwickeln und in Betrieb nehmen. Sie entwickeln Konzepte und Verfahren zur Ermittlung und Prognose von Flexibilitätspotenzialen durch Rückspeisung im Betrieb. Parallel arbeiten die Projektpartner an der Standardisierung und an der Formulierung von Erfolgsfaktoren für eine Übertragbarkeit der Projektergebnisse.

Weitere Projektpartner neben dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (Konsortialführung) und der HKA sind: 

• Ambibox GmbH
• Chargebyte GmbH
• Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE
• ENIT Energy IT Systems GmbH
• Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO
• Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB-AST
• LADE GmbH
• MAHLE chargeBIG GmbH
• Marquardt-Gruppe
• Physikalisch-Technische Bundesanstalt, PTB
• SAP SE
• SMART/LAB Innovationsgesellschaft mbH
• Thüga Aktiengesellschaft
• Universität Duisburg-Essen