Zusammenfassung

Abbild Graphik Ladeleistung

Bild 5: Ladeleistung (Quelle: Fachhochschule Bingen)

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Bild 7: Zusammenfassung (Quelle: Fachhochschule Bingen)

Umfangreiche Messungen 20 verschiedener Elektrofahrzeuge an der Fachhochschule Bingen für jeweils eine Woche zeigen, wie sich das Laden von E-Mobilen auf die Qualität des Energieversorgungsnetzes in Bezug auf Oberschwingungsströme und Neutralleiterbelastung auswirkt. Dabei sollte auf keinen Fall der Eindruck entstehen, dass hierbei der Ausbau der Elektromobilität negativ bewertet wird. Im Gegenteil sollte diese Studie zeigen: je früher Netzrückwirkungen erkannt werden, um so kostengünstiger und effektiver können diese verhindert und die E-Mobilität in ihrer Entwicklung positiv gesteigert werden. Die Tabelle in Bild 7 zeigt die Anschlussvarianten der gemessenen Fahrzeuge, die verwendete Norm zur Beurteilung der Stromharmonischen, die Angabe der Ladeleistung sowie den Verschiebungsfaktor cos ϕ, den Leistungsfaktor λ und ob die Anschlussbedingung nach den gültigen Normen erfüllt ist.

25 % der untersuchten Fahrzeuge erfüllten die Anschlussbedingungen nicht. Die Störaussendungen sind zu hoch, sodass parallel angeschlossene Endverbraucher in ihrer Funktion gestört werden können. Bei vier E-Mobilen ist zu erkennen, dass eine ungesteuerte Gleichrichterbrücke mit kapazitiver Glättung ohne PFC eingesetzt wird. Bei einem E-Mobil wird zwar eine PFC eingesetzt, aber im Bereich der höherfrequenten Oberschwingungen werden die Grenzwerte der Norm nicht eingehalten. Bei 75 % der Fahrzeuge ist ein vorbildliches Ladeverhalten zu beobachten. Der Stromverlauf dieser Fahrzeuge weicht während der Ladevorgänge vom idealen Sinusverlauf nur noch minimal ab. Anhand der analysierten Messungen ist erkennbar, dass der Strom im Neutralleiter durch Oberschwingungen größer als der größte Strom im Außenleiter werden kann. Die erkannten Phänomene machen deutlich, dass nicht erst in naher Zukunft, sondern schon heute der Netzqualität in der Elektromobilität besondere Beachtung geschenkt werden muss. Je schneller die Netzrückwirkungen beim Laden von Elektrofahrzeugen erkannt werden, umso zügiger werden geeignete Lösungen zur Sicherung der Qualität des Energieversorgungsnetzes gefunden.

Formelzeichen und Abkürzungen

cos φ: Grundschwingungsleistungsfaktor; Verschiebungsfaktor
λ: Leistungsfaktor
φ: Phasenverschiebungswinkel
PWHD: gewichteter Verzerrungsfaktor, partial weighted harmonic distortion
THD: Verzerrungsfaktor, total harmonic distortion

Timo Thomas , B. Eng., Prof. Dr.-Ing. Peter A. Plumhoff
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