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Schweizer Konsortium baut «Mega-Ladestation»

Batteriegepufferter Ladecontainer soll Nutzfahrzeuge langstreckentauglich machen und Stromnetze entlasten.

Die Designwerk Technologies AG mit Sitz in Winterthur baut eine neuartige Ladestation der Megawatt-Klasse. Sie soll das Schnellladen von E-LKW innert 45 Minuten ermöglichen. Mit diesem Demonstrationsprojekt will Designwerk E-LKW langstreckentauglich machen und Netze entlasten. Die OST und weitere Forschungspartner unterstützen dabei dieses Projekt mit dem Know-How.

Bei der Designwerk Technologies AG entsteht zurzeit eine der ersten Megawatt-Ladestationen weltweit. Im Frühjahr 2023 soll die Ladestation im Container-Format erstmals E-LKW laden. Sie soll bis zu sechs Mal schneller sein als herkömmliche Hochleistungs-Ladestationen mit 350 kW Leistung. Mithilfe integrierte Batteriepuffer sollen dabei sowohl Lastspitzen vermieden als auch ein netzdienlicher Betrieb ermöglicht werden. Die wissenschaftliche Begleitung dieser technischen Entwicklungen wird vom Bundesamt für Energie (BFE) sowie von renommierten Industriepartnern unterstützt. Vonseiten der Forschung unterstützt die OST unter anderem dieses Projekt.

Die OST begleitet dieses Projekt

Mithilfe real gemessener Lastgänge werden dabei die Auswirkungen bzw. Einflussmöglichkeiten dieser (als auch zukünftiger) “Mega-Ladestationen” auf Arealnetze modelliert. So werden dann z.B. das Peak-Shaving Potential, eine börsenpreis-optimierte Energiebeschaffung, Regel-Energie-Potentiale als auch Blindleistungskompensationen analysiert.

Ladeinfrastruktur für Nutzfahrzeuge unerlässlich

Der Schwerlastverkehr ist für die Energiewende und das Erreichen der Klimaziele von zentraler Bedeutung. Auf den Strassen Europas sind rund 6,6 Millionen Lastkraftwagen im Einsatz. Sie transportieren 76,7% aller Frachten an Land. Folglich gilt es auch hier, den Anteil an emissionsarmen oder emissionsfreien Transportmitteln zu erhöhen. «Gerade für Langstrecken-LKW oder auch für Schiffe und Flugzeuge ist neuartige Ladeinfrastruktur nötig. Sie unterscheidet sich von der Infrastruktur für Elektro-PKW und ermöglicht es, schwere Nutzfahrzeuge in kurzer Zeit aufzuladen. Das hilft dabei, dass der emissionslose Güterverkehr in allen Anwendungsfeldern ankommt.», erklärt Vivien Dettwiler, Mitglied der Geschäftsleitung von Designwerk. Damit das System auf die notwendige Akzeptanz stösst, richtet es sich nach dem neuen Ladestandard Megawatt Charging System, kurz MCS. Dieser wurde im Juni dieses Jahres international lanciert.

Versorgungssicherheit als Projektbestandteil

Die Erkenntnis, dass leistungsstarke Ladestationen Netze beanspruchen, ist fester Bestandteil der Projektausgangslage. Der Demonstrationsbetrieb soll deshalb Wege aufzeigen, wie ein Hochleistungs-Ladenetzwerk und Versorgungssicherheit Hand in Hand gehen können. «In unseren Ladecontainern verbauen wir Second Life E-LKW Batterien als Puffer, um Lastspitzen vorzubeugen. Damit entfällt nicht nur ein Netzausbau: Der Speicher soll gar in der Lage sein, erneuerbar produzierten Strom wieder ans Netz abzugeben», so Dettwiler. Ähnlich wie beim bidirektionalen Laden, lässt sich Elektromobilität so als Teil von Versorgungslösungen nutzen. Dass das funktioniert, sollen Demonstrationsanlagen bei der Galliker Transport AG, Käppeli Logistik und Murg Flums Energie unter Beweis stellen.

Batteriegepufferter Ladecontainer soll Nutzfahrzeuge langstreckentauglich machen und Stromnetze entlasten

Contact

Simon Nigsch, MSc. FHO

Bereichsleiter Elektrische Energiesysteme IES

Tel. +41 58 257 31 78

 

Personen

Simon Nigsch

IES Institut für Energiesysteme Dozent für Leistungselektronik, Leiter Elektrische Energiesysteme IES

+41 58 257 31 78 simon.nigsch@ost.ch

IES News

IET entwickelt Simulationstool für Biogas-Busflotte

19.12.2024

Das IET Institut für Energietechnik der OST hat zusammen mit einem schwedischen Forscherteam die technischen und wirtschaftlichen Aspekte einer Power-to-X-Anlage für die Stadt Uppsala untersucht. Das dafür vom IET entwickelte Simulationstool wird auch in der Schweiz eingesetzt.

Mitglieder des schweizerisch-schwedischen Projektteams vor der Biogasanlage von Uppsala Vatten in Uppsala.
Die 400 Stadt- und Regionalbusse von Uppsala fahren überwiegend mit Biodiesel aus Pflanzenöl oder mit Biomethan.

Rund 1500 Kilometer liegen Rapperswil und Uppsala in Schweden auseinander. Trotzdem gab es in den vergangenen vier Jahren einen direkten Draht zwischen den beiden Städten – zumindest aus wissenschaftlicher Sicht: Zusammen mit einem schwedischen Forschungsteam hat das IET Institut für Energietechnik der OST – Ostschweizer Fachhochschule in Rapperswil die technischen und wirtschaftlichen Aspekte einer Power-to-X-Anlage für die Stadt Uppsala untersucht. Das Projekt wurde von der Schwedischen Energieagentur und dem Bundesamt für Energie im Rahmen des länderübergreifenden Forschungsprogramms «ERA-Net Smart Energy Systems» unterstützt. Vor kurzem wurde es erfolgreich abgeschlossen.

Der Ursprung des Projekts liegt in der Busflotte von Uppsala. Die Stadt setzt auf einen öffentlichen Verkehr ohne Kohlenstoffemissionen. Die 400 Stadt- und Regionalbusse fahren überwiegend mit Biodiesel aus Pflanzenöl oder mit Biomethan. Die Betreiber sind bestrebt, den importierten Biodiesel durch lokal produziertes Biogas zu ersetzen. «Die Stadt denkt fortschrittlich im Bereich Klimaschutz und zählt im Einsatz von Biogas-Bussen sicher zu den Vorreitern in Europa», sagt Boris Kunz, der im IET am Projekt gearbeitet hat.


Daten, um Power-to-X-Anlagen auf industriellen Massstab zu skalieren

Um zusätzliches Biomethan zu gewinnen, könnte Uppsala die bestehende Biogas-Anlage ausbauen. Ob sich ein solcher Ausbau lohnt, war Gegenstand der Forschung. Um die technische Auslegung und die Wirtschaftlichkeit zu berechnen, hat das IET ein Simulationstool für Power-to-X-Anlagen entwickelt. Als Basis für die Weiterentwicklung diente eine Software, die das IET in Zusammenarbeit mit der Schweizer Firma AlphaSYNT entwickelt hat. AlphaSYNT wurde von einem ehemaligen OST-Studenten und Mitarbeiter des IET gegründet. Die Software simuliert typischerweise ein Betriebsjahr einer Power-to-X-Anlage in Stundenauflösung. Dabei werden alle Massenströme nachgebildet. Bisher ist das Tool anwendbar auf Anlagen zur Erzeugung von Wasserstoff, Methan und Methanol.

Da Power-to-X-Anlagen zurzeit auf industriellen Massstab hochskaliert werden und noch wenig Erfahrung besteht, leisten Simulationen wichtige Unterstützung. «Die schwedische Biogasanlage ist deutlich grösser als die Anlagen in der Schweiz. Die technische und wirtschaftliche Erforschung einer Power-to-X-Anlage ist vor diesem Hintergrund besonders interessant, weil durch Skaleneffekte tiefere Gestehungskosten für das Biomethan zu erwarten sind», sagt Matthias Frommelt, wissenschaftlicher Mitarbeiter am IET.

Auch in der Schweiz wurde das Simulationstool des IET bereits eingesetzt: Im Auftrag der Elektrizitätswerke Jona-Rapperswil AG und der Energie Zürichsee-Linth AG wurde eine Potenzialstudie für den Ausbau einer Biogasanlage im Raum Rapperswil-Jona erstellt.


Abhängig vom Strompreis

Ob in Uppsala eine Power-to-X-Anlage gebaut wird, war bei Abschluss des Forschungsprojekts noch nicht abschliessend geklärt. Boris Kunz sagt: «Ob das durch Methanisierung zusätzlich gewonnene Biomethan wettbewerbsfähig ist mit herkömmlichem Biomethan, hängt laut unseren Berechnungen hauptsächlich vom Preis für den Strom ab, der für die Herstellung von Wasserstoff eingesetzt wird.»

Das Biomethan wäre willkommen in Uppsala, aber die höheren Kosten und das in der EU diskutierte Verbot für Verbrennungsmotoren, zu denen auch Biogas-Antriebe zählen, stehen dieser Lösung entgegen. Als Alternativen sind Batterie- und Wasserstoffbusse im Gespräch.

Der vollständige Artikel vom Bundesamt für Energie zum Download

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