Die sieben Elemente der E-Tankstelle der Zukunft

Batteriewechsel in max. 1,5 Minuten

Der Batteriewechsel in max. 1,5 Minuten (technische Wechselzeit: 20 Sekunden!) eliminiert Wartezeiten, wie sie bei dem Plug-in-System auftreten. Das bedeutet sichere E-Mobilität ohne den teuren Zeitverlust. Diese Komponente kann allein oder in Kombination eingesetzt werden und gewährleistet einen produktiven Flottenbetrieb.

Der Batteriewechsel führt zu höheren Nutzerfrequenzen (bis zu 1000 Abfertigungen am Tag) wodurch E-Tankstellen dann Discountpreise, klassischen Komfort, Dual-Use-Speicherdienst sowie systeminterne Netzentlastung (systemisch gesteuertes Laden statt Netzproblemen durch permanente Batterieaggregation) anbieten können.

Plug-in-Hubs mit flexibler Aufladung

Zentralisierte Plug-in-Systeme garantieren eine kontrollierte Ladung mit mehr als 24 Steckverbindungen. Dies umfasst normales Plug-in (AC-Laden) und schnelles Plug-in (DC-Laden). Der Energiespeicher (in der Regel: 2 x 0,7 MW-Container) wird netzkonform geladen und damit gesteuert. Dadurch kann das Ladestationsdilemma (siehe extreme Allokation, Überversorgungspflichten) vielerorts beseitigt werden.

Auch Fahrzeuge mit austauschbarer Swapping-Technologie können dieses Angebot über ein zusätzliches Kabel nutzen.

Zusätzliche Informationen zum Standard Plug-in-Hub:

Der Standard-Plug-in-Hub ist eine Energie-Einheit mit zwei 20-Fuß-Containern, die zu geringen Kosten über Nacht oder durch Containertausch aufgeladen werden können.

In Zusammenarbeit mit großen Windparks transportieren selbstaufladende E-Container-LKWs gefüllte Batteriecontainer von nahegelegenen Windparks zu den "7 in 1"-Stationen, wo die leeren Container sofort ersetzt werden. Dies ermöglicht sehr niedrige Plug-in-Preise aufgrund der minimalen Kosten für grüne Überschussenergie.

Dual-Use-Speicher zur Energieregulierung

In den Superhubs können recycelte, gebrauchte Batterien als Speicher für sekundäre und tertiäre Regelenergie sowie zur Redundanz bereitgestellt werden und aktive Fahrzeugbatterien mit Hilfe von Stromrichtern, Transformatoren und Energie- und Batteriemanagementsystemen in die Lage versetzt werden, den steigenden Bedarf an ausgleichenden Speichersystemen (Verbindung von Netz und Mobilität) weitgehend zu decken.

Diese Regelleistung ist Teil der Kompensation, die im Rahmen der Energiebereitstellung zur Deckung von Energieverlusten und zur Minimierung einspeisebedingter Leistungsschwankungen erforderlich ist (§ 3 EnWG). Sie wird von den Übertragungsnetzbetreibern eingekauft und ihre Kosten werden auf die für die Energieabweichungen Verantwortlichen (Bilanzverantwortliche) umgelegt.

Die Vergütung erfolgt zu einem Leistungspreis (in €/MW), der die verfügbare Bereitstellung der Regelleistung honoriert; bei Sekundär- oder Tertiärregelleistungen wird ein dezentral definierter Mehrpreis (in €/MW) für die reale Nutzung gezahlt (Ausnahme: Primärregelleistung pro ENTSO-E).

Eine Batterie-Ladezeit von ≤ 0,5 C (2 Stunden) durch unsere systemimmanente, speicherbasierte stationäre Ladetechnik (flexible Ladung) vermeidet umfassend punktuelle Belastungen (siehe lokale Stromversorgungssysteme) und bietet zusätzliche Kostenvorteile von bis zu einem zweistelligen Milliardenbetrag (siehe Deutschland). Positive Speichereffekte für das Smart Grid, das für seine Volatilitätsprobleme permanent Regelenergie benötigt, können durch die Superhubs gewährleistet werden. Sie werden somit zu wesentlichen systemsichernden Elementen der angestrebten erneuerbaren Energieversorgung und des zukünftigen Betriebs virtueller Kraftwerke (siehe volatile Quellen).

Batterie-Wechselstation

Einsparung von Energiekosten

Aufgrund der sehr hohen nominalen Nutzerfrequenz von praktisch bis zu 1000 E-Autos am Tag und des Mengenvorteils der E-Tankstellen (Superhub) können die benötigten Strommengen im besten Fall zu 5-6 Cent/kWh bezogen werden, wenn die Mehrkosten aus Stromerzeugung, Stromverteilung und tradierten Steuern/Abgaben eingedämmt werden können. Darüber hinaus werden zusätzliche Einnahmen durch die Bereitstellung von Regelenergie erzielt, so dass alle diese Faktoren zusammen einen kWh-Preis von etwa 20 Cent für den Verbraucher ermöglichen könnten. Damit bietet das System mittelfristig niedrigere Stromversorgungspreise als alle gängigen Steckdosensäulen (AC und DC) oder gewöhnlichen AC- und DC-Hausanschlüsse, und wird wettbewerbsfähig gegenüber "fossiler" Antriebsarten.

Eine Standard-Wechselstation benötigt maximal 3 Millionen kWh pro Jahr. Ein Netz von 30 normalen Stationen benötigt mehr als 80 Millionen kWh pro Jahr. Diese Mengen sind außerordentlich hoch und sichern optimale Strombezugspreise.

Komfort der herkömmlichen Tankstellen

Der Super-Hub bietet eine attraktive Vision für die zukünftige Nutzung von Tankstellen, inklusive des bekannten Komforts und der heute gängigen Dienstleistungen wie Autowäsche, Nachteinkäufe, etc. Eine starke Nutzung könnte auch ausreichende Einnahmen in zusätzlichen Dienstleistungsbereichen sichern.

Sehr hohe Batterie-Lebensdauer

Die derzeit eingesetzten Lithium-Ionen-Batterien werden im Super-Hub exorbitant geschont, wenn sie nicht schnell, sondern nach einem Batteriewechsel in ≤ 0,5 C (2 Stunden) schonend geladen und dann zur kontinuierlichen Netzstabilisierung eingesetzt werden (siehe Regelleistung).

Aufgrund der systemimmanenten, speicherbasierten stationären Ladetechnik (flexible Ladung) werden umfassend punktuelle Belastungen vermieden und die Autobatterien durch den Regelenergieeinsatz effizient gehalten (Lebensdauereffekt insgesamt: Faktor 4-5 im Vergleich zur Schnellladung).

Blackout-Vorsorge

Durch kontrolliertes Wiederaufladen (mindestens ≤ 0,5 C) und die Bereitstellung von Speicherkapazität (siehe Regelenergie) trägt die E-Tankstelle der Zukunft selbst zur Blackout-Prävention bei. Die Sektorkopplung Mobilität/Netz schafft eine Win-Win-Situation: Die Batterieaggregate werden genutzt, um Speicherkapazitäten für das Smart Grid anzubieten, das eine permanente Speicherreserve benötigt, um die negativen Auswirkungen der Volatilitäten der Ökostromversorgung auszugleichen (siehe Primärreserve, Sekundärreserve und Minutenreserve) und das Smart Grid zu entlasten. Somit sollten Wechselstationen und virtuelle Kraftwerke als gemeinsames System verwaltet werden.

Mit der sukzessive wachsenden Infrastruktur des Super-Hub-Systems können landesweit risikolos mehrere Milliarden Euro an Netzerweiterungsinvestitionen eingespart werden. Diese stünden vor allem den Kommunen für andere Aufgaben im Zusammenhang mit der Energie- und Mobilitätswende zur Verfügung.

Eine Grafik zur Visualisierung der Blackoutgefahr durch E-Mobilität plus 5G-Ausbau finden Sie hier.

Die Vorteile auf einen Blick

Effiziente Kopplung von Mobilität und Energie für den Speicherbedarf zukünftiger virtueller Kraftwerke.
Sicherung der Funktionalität und Effizienz von Smart Grids.
Geringerer Batteriebedarf durch Überkompensation und häufige Bewertung der Batterien im Prozess des Austauschs/Aufladens/Rücktauschs.
Erhalt traditioneller Tankstellen
Milliardenhohe Einsparungen und geringe Investitionskosten durch Verzicht auf Ladesäulenausbau und daran gekoppelte Netzinvestitionen
Attraktive niedrige kWh-Preise im Vergleich zu AC/DC-Laden
Höhere Frequenzen als AC/DC-Laden
Reduzierung der Recyclingaufwendungen bei Batterien
Direkte Nutzung der Altbatterien als Sicherheitsspeicherung im Rahmen der geordneten Smart Grid-Speicherbereitstellung (pro 2 MW Normalspeicher 1 MW Sicherheitsspeicher).

Der SWAPTOPUS®

Unser Zukunftsprodukt heißt SWAPTOPUS® und nutzt die frisch aufgeladenen Akkus der Wechselstation für 100 MWh und mehr pro Tag zur Bereitstellung von Speicherenergie für das volatile Stromnetz der Zukunft. Der SWAPTOPUS® ist eine Energiestation für Mobilität und Netz. Aus der E-Tankstelle wird ohne Funktionsverlust ein Autoakku-Speicherkraftwerk, z.B. für Regelenergie oder „Peakshaving“.

Das BWS-Batteriespeicherpotenzial wird genutzt für:

den Regelenergiebedarf
das Lastmanagement
das Bilanzkreismanagement
die netzdienliche Betriebsführung ortsnaher Micro Grids
die höchstmögliche Nutzung von Batterien (inkl. Erholungseffekten und Kostenminimierung)

Der Mehrbedarf an Batterien kann im SWAPTOPUS®-System durch mehr Effizienz und lange Batterielebensdauer weit überkompensiert werden.

Die Funktionsweise des SWAPTOPUS® ist anhand der Grafiken ersichtlich:

Wir sehen den Express-Batteriewechsel als zentralen Bestandteil zukünftiger dualer Tankstellenkonzepte: aus normalen E-Tankstellen können additiv Energiestationen bzw. Knotenpunkte einer flexiblen und dezentralisierten EE-Stromversorgungs-Infrastruktur werden.

Batteriewechselstationen mit 1.000 Wechseln und 50 MWh Energiebereitstellung pro Tag verfügen über ausreichend Stille Reserven, um zusammen mit einem kleineren Zusatzspeicher den Betrieb von angekoppelten Batteriekraftwerken (10-20 MW) sicherzustellen. Mit solchen 10-12.000 Energiestationen für Mobilität und Netz könnte der zukünftige deutsche Stromspeicherbedarf (bis zu 100 GW bei über 1000 TWh Stromnachfrage p.a.) voll gedeckt werden. Sie brauchen keine komplizierten Standortplanungen, sondern können durch eine Erneuerung des Tankstellennetzes an den bewährten Standorten installiert werden. Der Batteriewechsel von INFRADianba ist in Kombination mit dem EE-Einkauf über Preis-Minimierungsbilanzkreise und mit Batteriekraftwerken für Primäre Regelleistung und Peakshaving der Archimedische Punkt für eine schnelle, effiziente Verzahnung von Mobilitäts- und Energiewende, für eine Logistik der Nachhaltigkeit. Konkret heißt das:

In Deutschland z. B. müssen nur die vorhandenen Tankstellen mit Batteriewechselstationen ausgerüstet werden; das zeit- und ressourcenfressende Erneuern der 900 Ortsnetze und Installieren von bis zu 30 Mio. Ladepunkten wird weitgehend unnötig (Komplexitätsreduzierung: Faktor 3.000).
Mit Batteriewechsel erhalten die E-Autofahrer in 1-1,5 Minuten (20 Sekunden technische Wechselzeit) eine frisch geladene Batterie. Das wird kein Plug-in-Schnellladen jemals schaffen! Das gibt mehr sinnvoll nutzbare Zeitsouveränität und reduziert die oft stressigen Zwänge der Mobilität. Die ungeliebte Fesselung vieler Menschen an zu lange Abläufe durch Tanken und Fahren wird durch die Schnelligkeit des Wechselns um viele Stunden im Monat reduziert.
Mit bis zu 1.000 Wechseln am Tag entsteht eine optimale Betriebsgröße für einen nachhaltigen Stromeinkauf (z. B. PV-Strom, Windkraft-Überschussstrom), für sonstige Tankstellen-Services und für ein Batteriespeicher-Potenzial (50 MWh Durchsatz pro Tag), das vor Ort einen wirtschaftlich attraktiven Betrieb von Batteriespeicher-Kraftwerken ermöglicht. Von Zusatzspeichern unterstützt, können die Stillen Speicher-Reserven der Batteriewechselstation Kraftwerke von 10-20 MW in Gang halten, die vor allem der zuverlässigen und höchstwertigen Bereitstellung Primärer Regelleistung für das Smart Grid dienen sollen. Dadurch wird auch ein nachhaltiger integrierender Beitrag geleistet, dass es keine 2 teuren Batteriewelten bei Netz und Mobilität geben muss.
Der Batteriewechsel mit Batterie-Leasing nimmt dem einzelnen Verbraucher den Hauptteil des Risikos, des oft zeitfressenden Stresses (s. u. a. Betriebssicherheit oder Entsorgung) und der Kosten ab, die mit einer eingebauten Batterie verbunden sind. Im Batterie-Leasing übernimmt der Betreiber die Hauptverantwortung, der dadurch entschädigt wird, dass er die Batterie im Dual Use als verfügbares wertvolles Produktionsmittel optimieren kann und einen nachhaltigkeitsdienlichen Unternehmer-Nutzen aus der nun möglichen Vervierfachung ihrer Lebensdauer ziehen kann.

Sollten Sie mehr über unsere Projekte erfahren wollen, dann kontaktieren Sie uns gerne.