Ein Ladepark für die E-Mobilität

Das Brand Experience Center der Audi AG am Flughafen München dient dem Automobilhersteller als zentraleuropäisch gelegene, internationale Event- und Konferenzlocation, die auch von Konzerngesellschaften sowie für externe Veranstaltungen gefragt ist. Das Event- und Konferenzgebäude ist mit über 1.650 Photovoltaik-Elementen ausgestattet, deren Strom für die Versorgung des Gebäudes und der Ladestationen genutzt wird.  Der überschüssige Strom dieser Anlagen wird in zwei Batterien zwischengespeichert.

Das Gebäude wurde bereits in der Planungsphase auf Nachhaltigkeit ausgelegt. So basiert die gesamte Klimatechnik des Bauwerks auf der Nutzung geothermischer Energie, um einen wirtschaftlichen und ressourcenschonenden Betrieb zu ermöglichen. Der angeschlossene Ladepark mit sechs Ladestationen für E-Fahrzeuge ergänzt dieses Energiekonzept und wird teilweise über die Solaranlage des Hauptgebäudes versorgt. Davon sind zwei als Schnelladestationen konzipiert, die beispielsweise bei einem „e-tron 55“ eine Komplettladung innerhalb von rund 45 min ermöglichen. Da diese Ladung in der Spitze mit bis zu 150 kW erfolgt und perspektivisch bei künftigen Modellen bis zu 300 kW betragen kann, wurde mit der Riello Sirio Power Supply (SPS) ein smartes Speichersystem integriert, um Lastspitzen im Stromnetz des Brand Experience Center zu erkennen und auszugleichen sowie die Speicherung und den Verbrauch des erzeugten Solarstroms zu steuern. Vor allem beim Betrieb der beiden Schnellladestationen sorgt die „Sirio Power Supply“ des Typs HE 400 dafür, dass die Maximalausgangsleistung des Audi-Park-Stromnetzes von 600 kW nicht überschritten wird. Hierfür wird ab einer Last von mehr als 600 kW Energie aus den Batteriespeichern bezogen.

Stromspeicherung in „Second-life“-Batterien

Die in der Fassade verbauten 1.650 Solarzellen mit einer Gesamtfläche von etwa 450 m² erzeugen pro Jahr etwa 42.000 kWh Strom. „Je nach Witterungsbedingungen produziert die Photovoltaikanlage mehr Energie, als die technischen Anlagen des Gebäudes und die Ladestationen benötigen“, berichtet Daniel Janke, Leiter Projektabwicklung SPS der Riello Power Systems GmbH. „Die überschüssige Energie kann entweder in das Stromnetz eingespeist oder für einen nachhaltigen Gebäudebetrieb zwischengespeichert werden.“ Die beiden dafür notwendigen Energiespeicher wurden entsprechend des Nachhaltigkeitsanspruchs des Brand Experience Center mit vier Hochvoltbatterien bestückt, die aus ausgemusterten Audi-„e-tron“-Erprobungsfahrzeugen stammen. Diese Batterien, die in einer sogenannten „Second-life“-Anwendung zum Einsatz kommen, verfügen über ein Speichervolumen von rund 360 kWh und können somit die Energieausbeute von drei Tagen aufnehmen. „Die SPS überwacht den aktuellen Verbrauch des Gebäudes, der Ladestationen sowie den Ladezustand der Speichermedien und lädt die Batterien in Schwachlastzeiten auf“, erklärt Daniel Janke.

Smartes Energiemanagement bei Verbrauchsspitzen

Bei normalem Betrieb benötigt die Gebäudetechnik bis 450 kW. Sind parallel die beiden Schnellladestationen besetzt, können bis zu 600 kW hinzukommen, sodass sich eine Last von 1.050 kW ergeben kann. Da im Grundbedarf des Gebäudes kleine Verbraucher nicht eingerechnet sind, kann der tatsächliche Energiebedarf auch über diesem Wert liegen. „Die Maximalausgangsleistung des Brand Experience Center und des Ladeparks beträgt zusammen 600 kW“, erläutert Daniel Janke. „Unsere SPS-Anlage überwacht permanent den Strombedarf, um eine Überlastung des Systems zu vermeiden. Werden beispielsweise beide Schnellladestation parallel betrieben und dadurch ein Bedarf von 600 kW überschritten, reagiert die SPS automatisch und bezieht den Strom für die Ladesysteme aus den Batteriespeichern.“

Diese als „Peak Shaving“ bezeichnete Spitzenlastbegrenzung ist notwendig, da bei Inbetriebnahme der Ladestationen in Sekundenbruchteilen große Strommengen benötigt werden, die das Netz überlasten könnten. Der Wert, ab wann der Strom über die Speichermedien bezogen wird, ist dabei frei konfigurierbar. Durch die Absicherung mit der „Sirio Power Supply“ ist eine schnelle Komplettladung der Fahrzeuge möglich, die etwa 45 min in Anspruch nimmt. Die Schnellladesysteme laden in den ersten 30 min mit bis zu 150 kW und erzielen dabei etwa 80 % der Gesamtladekapazität. Bis zur Vollladung der Autobatterien vergehen weitere rund 15 min, da in dieser Zeit die durchschnittliche Leistung nur noch etwa 90 kW beträgt.

Energiemanagement und USV-Anlage bieten Vorteile

Mit Hilfe der SPS-Speicheranlage kann die reguläre Stromversorgung aus dem Netz des Energieversorgers mit den Erträgen aus der Photovoltaikanlage in Einklang gebracht werden. Durch den externen Batteriespeicher erlaubt es das Gerät, regenerativ erzeugte Energie zu speichern und bei Bedarf einspeisen zu können. Parallel dazu ist auch eine USV-Anlage für unterbrechungsfreie Stromversorgung integriert, welche die Ladesäulen im Falle eines Stromausfalls absichert. Die Steuerung und Überwachung der Batterien erfolgt über ein speziell entwickeltes BMS-System. Dieses Batteriemanagementsystem wurde in enger Zusammenarbeit mit der Firma FES GmbH Fahrzeug-Entwicklung Sachsen entwickelt und an insgesamt fünf Speichercontainern umgesetzt. „Die SPS im Brand Experience Center verfügt nicht nur über alle Funktionalitäten eines Speichers, vielmehr fungiert sie auch als USV“, berichtet Daniel Janke. „Durch die Integration einer USV-Anlage bietet der SPS-Speicher Schutz für alle angeschlossenen Verbraucher und verbessert auch die Energiequalität des Netzes“. Auf diese Weise können Netzprobleme, wie beispielsweise Verzerrungen, Spannungsabfälle und -spitzen sowie Frequenzschwankungen, vermieden werden. Die Anlage ist somit ein wichtiger Bestandteil des nachhaltigen Gesamtkonzepts des Brand Experience Centers.