Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE arbeitet im Projekt PVCharge gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung an Lösungen für das direkte Laden von Elektroautos mit Solarstrom. Ziel ist es, Verluste bei der Energiewandlung zu verringern, den Anteil von PV-Strom im Fahrzeugakku zu erhöhen und gleichzeitig netzdienliche Funktionen zu ermöglichen. So soll die Energieeffizienz gesteigert und die Integration erneuerbarer Energien in bestehende Netze verbessert werden.
Das Forschungsprojekt „PVCharge – Multifunktionale Leistungselektronik für PV-Parkplätze“ wird vom Fraunhofer IEE koordiniert und gemeinsam mit Siemens, Infineon Technologies, Flavia IT Management und der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg durchgeführt. Ziel ist es, Synergien zwischen industriellen Photovoltaikanlagen und Elektroautos effizient zu nutzen und damit das direkte PV-Laden technisch und wirtschaftlich zu optimieren. Im Mittelpunkt stehen größere PV-Anlagen, wie sie über oder in der Nähe von Supermarkt- oder Firmenparkplätzen errichtet werden können.
Ziel ist es, das direkte Laden von Elektroautos an Photovoltaikanlagen effizienter und flexibler zu gestalten. „Dabei muss der Strom aus der PV-Anlage mindestens vier Wandlungsstufen durchlaufen, bevor er in der Fahrzeugbatterie ankommt. Jede dieser Wandlungsstufen ist aber mit Verlusten behaftet, weswegen rund 10 Prozent der Solarenergie ungenutzt verloren geht. In PVCharge erforschen wir einen Ansatz, mit dem diese Wandlung in zwei statt in vier Schritten erfolgen kann, was rund die Hälfte der Verluste einspart“, sagt Dr. Sebastian Sprunck, Projektkoordinator am Fraunhofer IEE.
Das Fraunhofer IEE entwickelt dazu eine Testumgebung, mit der der Ansatz praktisch validiert werden soll. Ein bestehendes Rapid-Control-Prototyping-System wird erweitert, um das Verhalten verschiedener aktueller und zukünftiger E-Autos an den Ladesäulen zu emulieren. Zusätzlich wird eine institutseigene PV-Anlage für Versuchsdurchführungen genutzt, um das Systemkonzept auch im Hinblick auf Anlagen- und Personensicherheit realitätsnah zu prüfen.
Siemens untersucht die sicherheitsrelevanten Fragestellungen und die Integration der Ladesäulen. „Die räumliche Ausdehnung eines solchen PV-Parkplatzes, die variable Anzahl an Elektrofahrzeugen und die verschiedenen Nutzungsszenarien erfordern innovative Ansätze für die Systemüberwachung und Interaktion der verschiedenen Wandlerstufen“, erläutert Sebastian Nielebock, Projektleiter bei Siemens.
Auch das Zusammenspiel mit dem Stromnetz wird berücksichtigt. „Für diese Interaktion mit dem Netz braucht es robuste, dynamische und langlebige Leistungselektronik“, sagt Dr. Peter Friedrichs, Fellow SiC Innovation bei Infineon Technologies. Infineon entwickelt dazu einen Demonstrationswechselrichter auf Basis neuartiger Halbleitermodule, der diese Interaktion ermögliche.
An der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS) wird parallel an der Anpassung des MPP-Trackers gearbeitet. „In einem solchen System muss der MPP-Tracker mit schnellen und starken Änderungen der DC-Spannungen umgehen können, wenn sich die Leistungsbilanz des Systems z. B. durch Vorgaben des Netzbetreibers, einen bewölkten Himmel oder das Anschließen und Abfahren von Fahrzeugen kurzfristig ändert“, erläutert Prof. Dr. Marco Jung, Professor für Elektromobilität und elektrische Infrastruktur an der H-BRS und Abteilungsleiter Stromrichter und elektrische Antriebe am Fraunhofer IEE.
Flavia IT Management entwickelt mit seiner Plattform „Gridware“ die IT-seitige Grundlage für das Zusammenspiel von Nutzerwünschen, Netzvorgaben und Abrechnungsoptionen. „Dabei gibt es zahlreiche Nutzerwünsche, Vorgaben der Netzbetreiber, Freigaben, Datenformate, Abrechnungsoptionen und Kommunikationsschnittstellen zu berücksichtigen, die in Echtzeit und mit hoher Präzision bedient werden müssen“, führt Georg Schmitt von Flavia IT Management an.
Das Projekt PVCharge wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit 3,5 Millionen Euro gefördert und läuft von April 2025 bis März 2028.
Umfrage für Netzbetreiber
Aktuell lädt das Projektteam Netzbetreiber zur Teilnahme an der PVCharge Netzbetreiber-Umfrage ein. Sie richtet sich an Betreiber von Nieder- und Mittelspannungsnetzen in Deutschland und soll helfen, Anforderungen und Perspektiven für eine effizientere Nutzung erneuerbarer Energien zu erfassen. Die Ergebnisse fließen in die weitere Projektarbeit ein und werden genutzt, um die Inhalte und Schwerpunkte in geplanten Stakeholder-Workshops gezielt an die Praxisbedürfnisse anzupassen.
Quelle: Fraunhofer IEE – Pressemitteilung vom 28.10.2025
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