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Netzrückwirkungen von Elektrofahrzeugen bei der hybriden Kopplung zwischen elektrischem Energienetz und Elektromobilität

Power quality considerations regarding the hybrid coupling between electrical grid an electromobility

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e & i Elektrotechnik und Informationstechnik Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Werden Elektrofahrzeuge durch die fortwährend wachsende Sektorkopplung zwischen elektrischer Energie und Mobilität im Verteilernetz geladen, so ist es einerseits Aufgabe des Verteilernetzbetreibers, eine angemessene Netzinfrastruktur zur Verfügung zu stellen, andererseits ist genauso auf die Einhaltung der zulässigen Grenzwerte der Spannungsqualität zu achten. Beide Aspekte gewinnen mit zunehmender Marktdurchdringung von Elektrofahrzeugen immer mehr an Bedeutung. In diesem Artikel soll schwerpunktmäßig auf die Netzrückwirkungen ausgewählter Elektrofahrzeuge eingegangen werden. Dafür wurden im Zuge einer Masterarbeit mit der Technischen Universität Graz (Sulzenbacher, A.: Niederfrequente Netzrückwirkungen von Elektrofahrzeugen. Masterarbeit, Institut für Elektrische Anlagen, TU Graz, 2016) die niederfrequenten Netzrückwirkungen der Elektrofahrzeuge des Fuhrparks der Energie Steiermark und der Energie Steiermark Mobilitäts GmbH im Verteilernetz messtechnisch erfasst und im Detail analysiert. Mit Hilfe der erfassten Messdaten werden typische Ladeverhalten der ausgewählten Elektrofahrzeugen als auch deren Netzrückwirkungen ermittelt. Mit den daraus gewonnenen Erkenntnissen können die Spannungsqualität beurteilt sowie Mindestkurzschlussleistungen an Verknüpfungspunkten errechnet werden. Die durchgeführten Messungen zeigen, dass ein Großteil der untersuchten Elektrofahrzeuge einphasiges Ladeverhalten mit Ladeströmen kleiner 16 A aufweist. Es handelt sich hierbei zum großen Teil um ohmsch-kapazitive Verbraucher mit Leistungsfaktoren von annähernd 1. Ein geringer Anteil der untersuchten Elektrofahrzeuge weist einen einphasigen Ladestrom größer 16 A auf. Bei einem geringen Anteil der untersuchen Elektrofahrzeuge treten auch Merkmale wie verhältnismäßig hohe Blindleistungsabgabe (zeitweilig Leistungsfaktoren im Bereich von 0,77 kapazitiv), Leistungsschwankungen sowie hohe Oberschwingungsströme auf. Zieht man für eine Worst-case-Betrachtung zur Ermittlung von Mindestkurzschlussleistungen genau jene Fahrzeuge heran, so werden hohe Kurzschlussleistungen im Bereich von ca. 1 MVA benötigt. Um die aufgrund der Spannungsqualität benötigten Mindestkurzschlussleistungen gering zu halten, müssten die Hersteller von Elektrofahrzeugen zukünftig verstärkt auf dreiphasige Ladung und netzfreundlichere Stromrichter setzen.

Abstract

If electric vehicles are, based on a continuously growing sectoral coupling between electrical energy and mobility, charged in the distribution grid, the distribution grid operator is on the one hand responsible for an appropriate grid infrastructure, as well as on the other hand for keeping the power quality requirements. Both aspects will get more and more important with growing market penetration of electric vehicles. This article is mainly focused on the impact of selected electric vehicles on the power quality of distribution grid operators. In a master thesis in cooperation with Graz University of Technology (Sulzenbacher, A.: Niederfrequente Netzrückwirkungen von Elektrofahrzeugen. Masterarbeit, Institut für Elektrische Anlagen, TU Graz, 2016) the power quality parameters of electric vehicles of Energie Steiermark and Energie Steiermark Mobilitäts GmbH are measured and analysed in detail. With the help of the measured data, typical charging characteristics of the selected electric vehicles as well as their impacts on power quality are determined. These results can be used to evaluate the power quality and to calculate minimum requirements on short circuit-power at connection points. The carried out measurements show that a majority of the investigated electric vehicles use single phase charging with charging currents up to 16 A. The most of them are capacitive loads with power factors of nearly 1. A small part of the investigated electric vehicles are using single phase charging with charging currents above 16 A. Other characteristics such as a relatively high reactive power output (temporary power factors in the area of 0,77 capacitive), as well as rapid voltage changes and high harmonics also occur within this small part of the investigated electric vehicles. Considering this small group of electric vehicles for worst-case estimations regarding minimum short-circuit powers, relatively high shortcircuit powers in the area of 1 MVA are necessary. In order to keep the mentioned short-circuit powers low, the manufacturers of electric vehicles should increase the production of vehicles using three-phase charging and high quality power converters.

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Literatur

  1. Sulzenbacher, A. (2016): Niederfrequente Netzrückwirkungen von Elektrofahrzeugen. Masterarbeit, Institut für Elektrische Anlagen, TU Graz.

  2. Statistik Austria (2017): Online http://www.statistik.at/web_de/statistiken/energie_umwelt_innovation_mobilitaet/verkehr/strasse/kraftfahrzeuge_-_bestand/index.html.

  3. Schulz, D. (2014): Akkus und Ladetechniken. 1. Aufl. München: Franzis Verlag.

    Google Scholar 

  4. ÖVE/ÖNORM EN 50160 (2011): Merkmale der Spannung on öffentlichen Elektrizitätsversorgungsnetzen.

  5. ÖVE/ÖNORM EN61000-3-2 (2015): Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) – Grenzwerte für Oberschwingungsströme (Geräte-Eingangsstrom) ≤ 16 A je Leiter.

  6. Technische Universität Dresden, Institut für elektrische Energieversorgung und Hochspannungstechnik: Jahresbericht 2011.

  7. Energie-Control-Austria (2006): Technische und organisatorische Regeln für Betreiber und Benutzer von Netzen – Hauptabschnitt D2: Richtlinie zur Beurteilung von Netzrückwirkungen

  8. Meyer J., Blanco, A.-M. (2015): Oberschwingungen und höherfrequente Emission in Niederspannungsnetzen. Graz: Power Quality Fachtagung.

    Google Scholar 

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Braunstein, R., Sulzenbacher, A., Wisiak, J. et al. Netzrückwirkungen von Elektrofahrzeugen bei der hybriden Kopplung zwischen elektrischem Energienetz und Elektromobilität. Elektrotech. Inftech. 134, 259–264 (2017). https://doi.org/10.1007/s00502-017-0505-3

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