Allgemein

Das Gesamtvorhaben „Kiel als Vorbild für die Errichtung von Ladeinfrastruktur in einem flexiblen Stromnetz zur Umsetzung einer Emissionsreduktion im Transportsektor“ (KielFlex) hat zum Ziel, verkehrstechnisch bedingte Emissionen, insbesondere NOx, zu reduzieren.

Hierbei werden Gegebenheiten der elektrischen Infrastruktur und des innerstädtischen Verkehrs mit dem Fokus auf Individualverkehr und ÖPNV einbezogen und es werden Maßnahmen zur Erhöhung der Elektrifizierung untersucht, umgesetzt und evaluiert.

Zur Umsetzung sind zum einen infrastrukturelle Maßnahmen geplant, wie die Ertüchtigung von Endhaltestellen mit geeigneter Ladetechnik zur Integration von elektrisch angetriebenen Verkehrsmitteln des ÖPNV, sowie die Errichtung von Ladestellen für Privat-PKWs an geeigneten Standorten, welche für den individuellen Verkehr zugänglich sind.

Zur Gewährleistung eines sicheren und nachhaltigen Betriebes des Gesamtsystems unter Berücksichtigung der Gegebenheiten der elektrischen Infrastruktur werden weitere Maßnahmen innerhalb des Vorhabens umgesetzt, welche eine integrierte, optimale Standortplanung für Ladestellen beinhaltet, die sowohl die Gegebenheiten der elektrischen als auch der verkehrstechnischen Infrastruktur berücksichtigt.

Für die Überwachung und Steuerung des Gesamtsystems wird innerhalb des Vorhabens ein E-Mobility-Management-System entwickelt, integriert und mit dem Gesamtsystem getestet, welches es erlaubt, den Gesamtzustand des elektrischen und verkehrstechnischen Systems zu erfassen und gegebenenfalls erforderliche Maßnahmen für den optimierten Systembetrieb abzuleiten.

Partner

Zielbeschreibung der Eigenbetrieb Beteiligungen der Landeshauptstadt Kiel (EBK)

Das Ziel des EBK ist es, zusammen mit der KVG die Umsetzung der Maßnahmen in der verkehrstechnischen Infrastruktur voranzubringen. Die stärkere Nutzung elektrisch betriebener Fahrzeuge für den ÖPNV steht innerhalb des Vorhabens im Vordergrund, sodass zum einen die Schaffung einer ausreichenden Ladeinfrastruktur im Streckennetz umgesetzt sowie eine höhere Auslastung der Verkehrsmittel erzielt werden soll.

Als Ergebnis dieser identifizierten Maßnahmen wird in erster Linie eine kurzfristige Reduzierung der NOx-Belastung in der Landeshauptstadt Kiel erwartet, welche einhergeht mit der Elektrifizierung des Individualverkehrs sowie des öffentlichen Nahverkehrs. Im weiteren Projektverlauf soll die neue Infrastruktur genutzt werden, um das elektrische Netz zu stützen und den zukünftig erforderlichen Ausbau des elektrischen Netzes, welcher bei einer weiter fortschreitenden Elektrifizierung zu erwarten ist, zu minimieren. Die LHK strebt an, Modellstadt für Elektromobilität zu werden (Ratsbeschluss Drs.1058/2017). Dafür ist u.a. eine optimierte Netzinfrastruktur zur ausreichenden Energieversorgung von privaten Haushalten, Wirtschaft, Behörden und städtischer Infrastruktur notwendig. Die Bestrebungen der Stadt Kiel gehen einher mit weiteren Aktivitäten bzw. Beschlüssen, welche im Folgenden kurz genannt sind:

  • Erstellung eines Green-City-Plans zur Gestaltung nachhaltiger und emissionsfreier Mobilität aus dem Sonderprogramm zur Förderung der Erstellung von Masterplänen auf der Grundlage der Förderrichtlinie „Automatisiertes und vernetztes Fahren“

  • Aktionsprogramm zur Luftreinhaltung (siehe auch Green-City-Plan) beinhaltet die Drucksache öffentlich 1063/2017 (7.11.2017 Innen- und Umweltausschuss)

  • Antrag der Ratsversammlung für saubere Luft zur Vermeidung von Fahrverboten Drucksache öffentlich 0238/2018 sowie Hinweis auf Erfordernis für die Landstromanbindung im Kieler Hafen Konzept zur Einführung der E-Mobilität in den Linienbussen des ÖPNV der Landeshauptstadt Kiel Drucksache öffentlich 1226/2017 (18.01.2018 Ratsversammlung). Die Landeshauptstadt Kiel wird in Absprache mit der KVG den Umbau von Endhaltestellen für die Ladung von Elektrobussen planen und umsetzen. Der EBK wird zudem seine Busbetriebshöfe für die Nutzung durch Elektrobusse - insbesondere die Voraussetzungen für die Ladung - umbauen.

Zielbeschreibung der CAU

Das Ziel der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel ist im KielFlex-Projekt Maßnahmen zur Sicherstellung der Qualität im elektrischen Netz zu untersuchen. Im Fokus steht die Entwicklung eines intelligenten Netzmanagements, das die Integration leistungselektronischer Komponenten und Speichersysteme bzw. den Einsatz angebundener elektrischer (mobiler) Verbraucher als flexible Last beinhaltet. Dieses Konzept mit dem Ziel des Netzengpassmanagements ist schematisch im Folgenden visualisiert:

Technische Arbeitsschwerpunkte der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel im Projekt KielFlex. Mittels eines intelligenten Netzmanagements sollen kleinere Speichersystemen an Ladestationen, genutzt werden, um nicht nur als klassische Leistungsspeicher den Spitzenleistungsbedarf abzufangen, sondern auch als Spannungsregler durch ein intelligentes Steuerkonzept das Spannungsprofil im Netz zu beeinflussen. Diese Funktion wirkt als Multiplikator der installierten Speicherleistung zur Maximierung der Anschlussleistung der Ladeinfrastruktur. Als mögliche Schnittstellen für die Umsetzung des intelligenten Netzmanagements untersucht die Christian-Albrechts-Universität Ladepunkte für betriebliche Anwendungen, öffentlich-zugängliche Ladepunkte sowie Ladepunkte des ÖPNV.

Zielbeschreibung der SWKiel Netz GmbH

Durch die steigende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen müssen zusätzliche Leistungsbedarfe durch das Stromnetz der SWKiel Netz GmbH abgedeckt werden. Ziel der SWKiel Netz GmbH ist es den Ausbau von Ladeinfrastruktur (LIS) für E-Mobilität netztechnisch zu geringstmöglichen Kosten zu realisieren. Dazu soll zum einen die erwartete Durchdringung der E-Mobilität in Kiel bestmöglich prognostiziert werden, um so den zu erwartenden Leistungsmehrbedarf abzuschätzen. Zum anderen soll am Beispiel von mehreren Showcases gezeigt werden, wie der zu erwartende Leistungsmehrbedarf in vielen Fällen ohne zusätzlichen Netzausbau gedeckt werden kann. Ein problemloser, flächendeckender Betrieb von Ladeinfrastruktur (LIS) ist die Voraussetzung für eine erfolgreiche Integration der E-Mobilität und die damit verbundene Reduktion von NOx. Neben der Errichtung öffentlicher LIS liegt der Fokus in KielFlex auf der Installation von LIS für Wohnungswirtschaft und Gewerbe wie z.B. die Ausstattung von Tiefgaragenstellplätzen in Mehrfamilienhäusern oder die optimale Ladung von elektrischen Betriebsflotten. Die Umsetzung zu geringstmöglichen Kosten erfordert u.a. ein intelligentes Lademanagement um bspw. Lastspitzen zu vermeiden. Im Projekt KielFlex sollen daher Technologien, Steuerungsmechanismen und Betriebsführungskonzepte entwickelt und umgesetzt werden, die dabei helfen Lastspitzen zu vermeiden und Ladezyklen zu glätten. Hierzu gehören u.a. die Entwicklung eines Elektromobilitäts-Management-Systems und die Ausrüstung von einzelnen Trafostationen mit intelligenter Mess- und Steuerungstechnik. In den einzelnen Showcases sollen die neuen Komponenten implementiert und getestet werden und so als Blaupause für andere Anwendungsfälle zur Verfügung stehen. Am Betriebshof der Stadtwerke Kiel soll z.B. das optimale Laden der E-Fahrzeug-Flotte mit der vorhandenen Anschlusskapazität umgesetzt werden. Mit Hilfe einer Echtzeitsteuerung auf Basis des Buchungssystems der Stadtwerke Kiel sollen die Fahrzeuge den Mitarbeitern bedarfsgerecht zur Verfügung stehen.

Zielbeschreibung des IFF

Das Fraunhofer IFF konzentriert sich im KielFlex-Projekt auf die Konzeptionierung und die Umsetzung eines intelligenten Energiemanagements für die Ladeinfrastruktur einschließlich der notwendigen Komponenten sowie Informations- und Kommunikations-Infrastruktur. Durch eine intelligente Koordination von Lade- und Speichersystemen sowie des Netzmanagements können die bestehenden Netzkapazitäten optimal ausgenutzt werden. Hierdurch wird die Erfüllung der Anforderungen, die die Elektromobilität stellt, nachhaltig sichergestellt. Zur Sicherstellung der zielgerechten Funktionalität und zukunftsfähigen Systemumsetzung wird von Seiten Fraunhofer IFF die Systemarchitektur auf Basis von Anwendungsfällen gestaltet und bereits bestehende Systeme mit eingebunden. Ein Schwerpunkt dabei stellt die Verwendung moderner Standards für den Datenaustausch dar. Auf dieser Grundlage wird das intelligente Management-System entwickelt und in der Praxis erprobt.

Zielbeschreibung ABB AG Mannheim

Das Ziel von ABB ist die Entwicklung von intelligenten Ladeinfrastrukturkonzepten und einem opti-mierten Demand-Side-Management. Im Vordergrund steht die Umsetzung eines intelligenten Lademanagements in Kombination mit anderen elektrischen Verbrauchern und Erzeugern. Dabei werden verschiedene Szenarien von Elektromobilität betrachtet, wie zum Beispiel Flottenladeoptimierung, Optimierung von Einzelladepunkten in Wohnquartieren und von Endhaltestellenladen im ÖPNV. Die Optimierung basiert auf mathematischen Optimierungsalgorithmen zur Minimierung der Kosten. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung standardisierter Konzepte zur technischen Optimierung von Netzrückwirkungen auf das vorgelagerte Mittelspannungsnetz. Im Folgenden ist sind mögliche berücksichtigte Einheiten im Demand-Side-Management zu sehen:

Kombination technischer Einheiten im Energieoptimierungssystem. ABB überprüft und verifiziert mittels Netzanalysen die Auswahl der Ladeinfrastruktur-Standorte hinsichtlich der technisch-wirtschaftlichen Platzierung, wobei der Einsatz von Pufferspeichern zur Spitzenlastreduzierung adressiert wird. So wird eine optimale Integration der geplanten Ladeinfrastruktur ermöglicht und durch den Einsatz eines intelligenten Lademanagements weiter verbessert. Anwendung finden die intelligenten Ladeinfrastrukturkonzepte an öffentlichen Ladepunkten, an verschiedenen Ladepunkten des ÖPNV und im Flottenmanagement von Betrieben. Kombiniert mit Speichern, Erzeugung aus erneuerbaren Energien und dem umfassenden Energieoptimierungssystem wird so eine möglichst netzverträgliche und umweltfreundliche Einbindung der Elektromobilität ermöglicht. Darüber hinaus wird die Chance geschaffen Elektromobilität zur Kompensation von Schwankungen durch erneuerbare Energien zu nutzen.

ABB (ABBN: SIX Swiss Ex) is a pioneering technology leader with a comprehensive offering for digital industries. With a history of innovation spanning more than 130 years, ABB is today a leader in digital industries with four customer-focused, globally leading businesses: Electrification, Industrial Automation, Motion, and Robotics & Discrete Automation, supported by its common ABB Ability™ digital platform. ABB’s market leading Power Grids business will be divested to Hitachi in 2020. ABB operates in more than 100 countries with about 147,000 employees.

Beschreibung der SWK AG

Die SWK mit ihrer 100% Tochter SWKiel Netz GmbH ist ein regionaler Versorger von Elektrizität, Gas, Wasser und Fernwärme im Stadtgebiet Kiel und in einigen Umlandgemeinden und erwirtschaftet mit ihren rund 1.000 MitarbeiterInnen einen Umsatz von mehr als 570 Mio. EUR. Gesellschafter sind zu 51 % die MVV Energie AG, Mannheim und zu 49 % die Landeshauptstadt Kiel. Ziel der Stadtwerke Kiel AG (SWK) im Projekt KielFlex ist es, nach Bedarf in möglichst vielen im Förderaufruf adressierten Bereichen Ladeinfrastruktur auszubauen. Die konkreten Standorte sollen im Rahmen von KielFlex evaluiert werden. Aus Sicht der SWK kann eine signifikante Reduktion von NOx und weiteren Emissionen nur erreicht werden, wenn der Betrieb von E-PKW durch flächendeckende Ladestandorte problemlos möglich ist. Hierzu gehört neben öffentlichen Ladestationen vor allem der Bereich der Wohnungswirtschaft mit der Notwendigkeit der Schaffung einer großen Anzahl von Normalladeinfrastruktur beispielsweise in Tiefgaragen. Seit 2011 haben die SWK im Stadtgebiet an 20 Standorten bisher 60 Ladepunkte errichtet und betreiben mit Partnern eine Online Plattform (stromfahrer.sh), welche interessierte BürgerInnen, Unternehmen und Fuhrpark-betreiber an das Thema Elektromobilität heranführt und in allen Phasen des Umstellungsprozesses unterstützt. Die SWK setzen aktuell bereits 18 E-Fahrzeuge im eigenen Fuhrpark ein und planen diesen in 2019 auf 27 Fahrzeuge aufzustocken.

Die Stadtwerke Kiel nutzen aktuell 15 Elektroautos und stellen im Laufe dieses Jahres 50 Prozent ihres Fuhrparks auf elektrische Antriebe um.

Impressum

Verantwortlich für diese Homepage:

Stadtwerke Kiel AG | Uhlenkrog 32 | 24113 Kiel

in Kooperation mit folgenden Partnern:

  • ABB AG, Germany | Kallstadter Straße 1 | 68309 Mannheim
  • KVG Kieler Verkehrsgesellschaft mbH | Werftstraße 233 – 243 | 24143 Kiel
  • Eigenbetrieb Beteiligungen der LH Kiel | Holstenstraße 106-108 | 24103 Kiel
  • SW Kiel Netz GmbH | Uhlenkrog 32 | 24113 Kiel
  • Christian-Albrechts-Universität zu Kiel | Kaiserstr. 2 | 24143 Kiel
  • Fraunhofer-Institut IFF | Sandtorstr. 22 | 39106 Magdeburg

Kontakt:

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Sebastian Brüske
+49 431 8806105
seb@tf.uni-kiel.de