FlyGrid - Schwungradspeicher für Schnellladestationen in der Elektromobilität und Netzstabilisierung

Synopsis:

Im Projekt FlyGrid wird ein hochleistungsfähiges Schwungradenergiespeicher-System in eine vollautomatische Schnellladestation für Elektrofahrzeuge integriert. FlyGrid ist eine disruptive Technologie welche zur Gänze in Österreich entwickelt und hergestellt wird. Dabei werden folgende Ziele mit hohem sozioökonomischem Impakt verfolgt:

  1. Reduktion der Ladezeiten von Elektrofahrzeugen und Erhöhung der Marktdurchdringung der E-Mobilität.
  2. Vermeidung eines kostenintensiven Netzausbaus bei gleichzeitiger Verbesserung der Netzstabilität und Versorgungsqualität.
  3. Verbesserte Integration volatiler, erneuerbarer Energiequellen für die Deckung des Energiebedarfs des Transportsektors.

Kurzbeschreibung

Der Umstieg von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor zur reinen Elektromobilität gilt als einer der wichtigsten Schritte im Zuge der Dekarbonisierung. Dabei geht es in gleichem Maße um das Erreichen der Klimaschutzziele, wie um politisch-ökonomische Unabhängigkeit. Während der starke prognostizierte Zuwachs an Elektrofahrzeugen als durchwegs positive Entwicklung zu bezeichnen ist, ergeben sich daraus eine Reihe neuer Herausforderungen für Energieversorger, Netzbetreiber, Fahrzeug- und Ladesäulenhersteller und im Endeffekt auch für den Kunden.

Speziell die immer höheren Ladeleistungen, in Kombination mit einer steigenden Versorgung durch volatile Quellen, resultieren in einer enormen Netzbelastung, welche Instabilitäten und - im schlimmsten Falle - sogar Blackouts hervorrufen können. Nichtsdestotrotz ist eine Entwicklung in Richtung Schnellladung (100 kW und mehr) als absolut notwendig zu bezeichnen, um dem Kunden die Angst vor der zu geringen Reichweite eines EVs zu nehmen. Das Fehlen einer geeigneten Schnellladeinfrastruktur gilt in Expertenkreisen als die größte Bedrohung der E-Mobility. Um einen kostspieligen Netzausbau zu vermeiden und dennoch ein hochleistungsfähiges, flächendeckendes Netz an Schnellladestationen zu Verfügung zu stellen, gilt es neue, innovative Lösungen zu finden.

Abbildung 1: Prinzipbild des FlyGrid-Konzeptes

Im Projekt FlyGrid wird ein hochleistungsfähiger Schwungrad-Energiespeicher in einer innovativen, vollautomatischen Ladestation integriert. Dadurch können selbst bei Anschluss in einem konventionellen Niederspannungs-Verteilernetz hohe Ladeleistungen bei gleichzeitiger Netzglättung erreicht werden. Das System sieht vor, lokale volatile Quellen – wie z.B. PV-Module auf einem Carport – zu integrieren und trägt somit zu einer Erhöhung des Anteils an erneuerbarer Energie bei. Überlegene Zyklenlebensdauer des Energiespeichers, die Möglichkeit, hohe Leistungen in das Netz rückzuspeisen, sowie einfache Transportierbarkeit als mobile „Schnellladebox“ (z.B. für elektrifizierte Baumaschinen) sind weitere Charakteristika des FlyGrid Konzeptes. FlyGrid ist eine in Österreich herstellbare, disruptive Technologie, durch welche folgende übergeordnete Ziele mit hohem sozioökonomischem Impakt erreicht werden können:

  • Reduktion der Ladedauer von EVs und höhere Marktdurchdringung
  • Höhere Kundenzufriedenheit durch verbessertes Ladenetz
  • Vermeidung eines kostenintensiven Netzausbaus
  • Verbesserte Integration erneuerbarer Quellen für die Versorgung der Elektromobilität
  • Verbesserte Netzstabilität und Spannungsqualität
  • Portable Schnelllade-Lösung für elektrische Baumaschinen oder Events.

Das vielseitige, interdisziplinäre Projektkonsortium bestehend aus zwei Forschungseinrichtungen und neun Industriepartnern, sowie die weltweit erstmalige Kombination von Schwungradspeicher, hochinnovativer, vollautomatischer Ladetechnik und lokalen Erneuerbaren unterstreichen die Einmaligkeit des Projektes

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Publikationen

  1. A. Buchroithner, H. Wegleiter, B. Schweighofer, „Flywheel Energy Storage Systems Compared to Competing Technologies for Grid Load Mitigation in EV Fast-Charging Applications“, 27th International Symposium on Industrial Electronics (ISIE), Cairns, Australia, June 2018 (in press).
  2. A. Buchroithner, H. Wegleiter, B. Schweighofer, M. Bader and P. Haidl, „Flywheel Energy Storage for EV Fast Charging Stations (Schwungradspeicher für Elektrofahrzeug-Schnellladestationen)“, 15. Symposium Energieinnovation, Graz, Austria, February 2018.
Ansprechpartner
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Armin Buchroithner
Dipl.-Ing. Dr.techn.
Tel.
+43 (316) 873 - 30514
Sprechstunden
Nach Vereibarung
Steckbrief
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Projekttyp: Förderprojekt

Programm: FFG - Leuchttürme der Elektromobilität, 9. Ausschreibung

Laufzeit: 4 Jahre

Status: Laufend

Arbeitsgruppe: Energy Aware Systems