Smart Mobility: Perfektes Zusammenspiel

27.09.2021 – Smart vernetzte Ladesäulen und Parkflächen, netzdienliche Steuerung, eine sichere Datenübertragung und zielführende Prozesse zur Datenanalyse – im saarländischen Forschungsprojekt ieMETaS wird die Integration der einzelnen Komponenten untersucht.

iStock-1200317504
Foto: iStock.com / Patrick Daxenbichler

Die Bundesregierung hat das Ziel definiert, den Verkehrssektor nachhaltig zu dekarbonisieren. Dabei setzt sie auf E-Mobilität: Bis ins Jahr 2030 sollen bis zu zehn Millionen Elektrofahrzeuge zugelassen sein und eine Million öffentliche und private Ladepunkte zur Verfügung stehen. Die Anforderungen an die Infrastruktur sind hoch, denn die Ladevorgänge dürfen die Stabilität der Verteilnetze nicht gefährden. Das bedeutet: Das Netz muss bedarfsgerecht auf die jeweilige Situation reagieren können, wenn beispielsweise diverse Erzeuger erneuerbare Energien ins Netz einspeisen und gleichzeitig Autos an Ladestationen aufgeladen werden.

Zudem ist der Erfolg der elektrischen Mobilität an die Verfügbarkeit von Lademöglichkeiten geknüpft. Auch erwarten die Kunden neben der technischen Funktionsfähigkeit der Ladepunkte heute weitere digitale Mehrwerte rund um die Ladeinfrastruktur. Und nicht zuletzt müssen alle Prozesse – insbesondere der Datenaustausch – den regulatorischen Anforderungen entsprechen.

Im Forschungsprojekt „ieMETaS“ (intelligent e-Mobility, Energy & IoT) aus dem Saarland gehen mehrere Unternehmen unter der Projektleitung von ZENNER der Frage nach: Wie lassen sich die Ladepunkte für Elektrofahrzeuge netzdienlich steuern und gleichzeitig Mehrwerte mittels IoT-Anwendungen generieren?

Sektorenübergreifende Lösung

Im Innovationszentrum East Side Fab in Saarbrücken untersuchen die beteiligten Projektpartner insbesondere das ideale Zusammenspiel der dafür notwendigen Prozesse und Komponenten: Konkret geht es dabei um eine sichere Datenübertragung über das Smart Meter-Gateway (SMGW), netzdienliches Schalten über ein CLS-Gateway (Controllable Local System) gemäß §14a Energiewirtschaftsgesetz, smart vernetzte Ladeinfrastruktur und Möglichkeiten zur intelligenten Datenanalyse. Ziel ist, Ladeinfrastruktur BSI-konform mittels digitaler Protokolle zu steuern.

Netzdienlich steuern als aktiver EMT
Um Ladesäulen netzdienlich zu steuern, müssen Betreiber BSI-konform handeln können. „Technisch ist das Steuern der Ladeinfrastruktur über die CLS-Schnittstelle des Smart Meter- Gateways mittels OCPP oder dem EEBus-Protokoll schon jetzt möglich. Die nach der ISO 27.001 zertifizierte Plattform des aktiven EMT ist dabei unabdingbar für alle Akteure, die via Smart Meter-Gateway Daten bewegen und steuernd eingreifen wollen“, erklärt Dr. Dieter Varelmann, Key Account Manager bei der aktiver EMT GmbH, die auf solche Anwendungen spezialisiert ist.

Parallel testet die Forschungsgruppe, welche Vorteile ein LoRaWAN-Netz zur Überwachung des Vorfelds, also der Parkfläche vor der Ladesäule, bietet. Als Zielpunkt für die Parksensordaten fungiert hier die Plattform Element IoT von ZENNER.

ieMETaS folgt somit dem Konzept, sektorenübergreifend verschiedene Sensordaten zu erfassen und zu analysieren („Sehen und Verstehen“). Darauf aufbauend realisieren die beteiligten Unternehmen ein rechtskonformes Steuern („Handeln“) und untersuchen, wie die Informationen über das Internet der Dinge in die vernetzten Verkehrssystemen einer Smart City eingebunden werden können. Ziel ist eine integrierte Lösung, die die netzseitige Anbindung, die sensorbasierte Zustandserfassung des Vorfelds und das Lademanagement zusammenführt. Dr. Jan-Philipp Exner, Projektingenieur Smart City bei ZENNER, ist von Anfang an in das Projekt involviert: „Mit ieMETaS erarbeiten wir die Blaupause für die Kommunikationsstruktur der vernetzten Smart City, in der die Sektoren Verkehr und Energie integriert betrachtet werden. Außerdem kombiniert ieMETaS Anwendungen im unregulierten Bereich des Internets der Dinge mit energiewirtschaftlichen Anwendungen im regulierten Bereich.“

ESF_Cuvée_Werbewinzer
Foto: Cuvée Werbewinzer

Praxistest mit fest installierten Ladesäulen im öffentlichen und privaten Raum

Projektpartner ieMETaS im East Side Fab
ZENNER International GmbH & Co. KG, aktiver EMT GmbH, hager group, co.met GmbH, GP Joule GmbH und izes gGmbH führen das Projekt gemeinsam durch. Das East Side Fab in Saarbrücken, ein Netzwerk von Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen, bietet den Partnern Raum für gemeinsame Forschung und Innovationen. Gefördert wird das Projekt durch das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit, Energie und Verkehr Saarland.

Was die Projektbeteiligten in der Theorie entwickelt haben, wird im nächsten Schritt in der Praxis getestet. Dabei kommen fest installierte Ladesäulen im öffentlichen und privaten Raum zum Einsatz. Beliebig ausgewählte Autofahrer mit unterschiedlichen Nutzungsgewohnheiten laden ihre Fahrzeuge dort auf. Zudem erproben die Projektbeteiligten, wie sich die entwickelte Lösung strategisch und operationell in Smart City- und Smart Mobility-Projekte integrieren lässt.
„ieMETaS hat zurzeit noch den Status quo des Netzes im Fokus. Perspektivisch sollen auch künftige Einflussfaktoren Bestandteil des intelligenten Systems sein, ganz im Sinne einer vorausschauenden Netzoptimierung“, erklärt Dr. Dieter Varelmann, Key Account Manager bei der aktiver EMT GmbH. „Dazu gehört beispielsweise das Einbeziehen von Wetterprognosen und die Auswertung mit Hilfe von Datenanalysen und Künstlicher Intelligenz (KI). So kann die Steuerung in Zukunft sowohl Erfahrungen als auch künftige Ereignisse berücksichtigen.“
Ergänzend planen die beteiligten Unternehmen, den Fokus in nachfolgenden Projekten zu vergrößern. Weitere Erzeuger und Verbraucher sollen einbezogen sowie Speichermedien als autarke Zelle betrieben werden können. Exner: „Auf Grundlage der probten Steuerbarkeit der Energienetze können auch Konzepte für energieintelligente Gebäude in den Blick genommen werden.“ (pq)

Rollen und Komponenten
• E-Mobility Provider (eMSP) und Charge Point Operator (CPO) verwalten die Ladeinfrastruktur und Kundendaten und vernetzen diese für die Abrechnung von Ladevorgängen.
• Gateway Administrator (GWA), passiver EMT (pEMT) und aktiver EMT (aEMT) erfassen mit einem intelligenten Messsystem die Messwerte und steuern die Ladeinfrastruktur über die Infrastruktur des aktiven EMT.
• IoT-basierte Smart Parking-Lösung: Moderne Vorfeldsensorik erkennt, wenn ein Pkw mit Verbrennungsmotor oder ein E-Fahrzeug nach dem Laden einen Ladeplatz blockiert. Ein Backendsystem visualisiert die Ladeplatzbelegung, die mithilfe eines persönlichen Dashboards abrufbar ist. Theoretisch sind weitere Anbindungen an integrierte Mobilitätssysteme denkbar.

ZENNER International GmbH & Co. KG
Dr. Jan-Philipp Exner
iot@zenner.com
www.zenner.com

aktiver EMT GmbH
Dr. Dieter Varelmann
kontakt@aktiver-emt.de
www.aktiver-emt.de

Share